A biofísica é uma ciência interdisciplinar que aplica as teorias e os métodos da física para resolver questões de biologia. A biofísica busca enxergar o ser vivo com um corpo, que ocupando lugar no espaço, e transformando energia, existe num meio ambiente o qual interage com este ser. Aspectos elétricos, gravitacionais, magnéticos e mesmo nucleares estão na fundamentação de vários fenômenos biológicos, e portanto, podem ser tratados pelos conhecimentos das ciências físicas. É estudada por algumas ciências da saúde e biológicas, como Biologia,Bioquímica, Biotecnologia, Enfermagem, Farmácia, Fonoaudiologia, Medicina, Nutrição, Odontologia, Zootecnia e principalmente na Biomedicina, Fisioterapia e Terapia Ocupacional e também por algumas ciências exatas como a Física e a Engenharia Biomédica. A Biofísica é uma ciência que constitui teorias e métodos.

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Em resumo: biofísica é o estudo da matéria, espaço, energia e tempo que ocorrem nos Sistemas Biológicos.

Visão geralEditar

A biofísica molecular normalmente aborda questões biológicas semelhantes às da bioquímica e biologia molecular, buscando encontrar os fundamentos físicos dos fenômenos biomoleculares. Os cientistas deste campo realizam pesquisas preocupadas em entender as interações entre os vários sistemas de uma célula, incluindo as interações entre DNA, RNA e biossíntese de proteínas, bem como a forma como essas interações são reguladas. Uma grande variedade de técnicas é usada para responder a essas perguntas.

Técnicas de imagem fluorescente, bem como microscopia eletrônica, cristalografia de raios-X, espectroscopia de RMN, microscopia de força atômica (AFM) e espalhamento de ângulo pequeno (SAS), tanto com raios X quanto nêutrons (SAXS / SANS), são frequentemente usadas para visualizar estruturas de significado biológico. Mudanças conformacionais na estrutura podem ser medidas usando técnicas como interferometria de polarização dupla, dicroísmo circular, SAXS e SANS. A manipulação direta de moléculas usando pinças ópticas ou AFM também pode ser usada para monitorar eventos biológicos em que forças e distâncias estão em nanoescala. Os biofísicos moleculares consideram frequentemente eventos biológicos complexos como sistemas de entidades que interagem que podem ser entendidos através da mecânica estatística, termodinâmica e cinética química. Ao atrair conhecimento e técnicas experimentais de uma ampla variedade de disciplinas, os biofísicos costumam observar, modelar ou mesmo manipular diretamente as estruturas e interações de moléculas individuais ou complexos de moléculas.

Além dos tópicos biofísicos tradicionais (isto é, moleculares e celulares), como biologia estrutural ou cinética enzimática, a biofísica moderna abrange uma gama extraordinariamente ampla de pesquisas, da bioeletrônica à biologia quântica, envolvendo ferramentas experimentais e teóricas. Está se tornando cada vez mais comum para os biofísicos aplicar os modelos e técnicas experimentais derivadas da física, bem como matemática e estatística, a sistemas maiores, como tecidos, órgãos,[1] populações[2] e ecossistemas. Modelos biofísicos são usados extensivamente no estudo da condução elétrica em neurônios únicos, bem como na análise de circuitos neurais no tecido e no cérebro inteiro.

Física médica, um ramo da biofísica, é qualquer aplicação da física na medicina ou na área da saúde, variando de radiologia a microscopia e nanomedicina. Por exemplo, o físico Richard Feynman teorizou sobre o futuro da nanomedicina. Ele escreveu sobre a ideia de uso médico para máquinas biológicas (veja nanomáquinas). Feynman e Albert Hibbs sugeriram que certas máquinas de reparo poderiam um dia ser reduzidas em tamanho a ponto de ser possível (como Feynman colocou) "engolir o médico". A ideia foi discutida no ensaio de Feynman em 1959, Há muito espaço na parte inferior.[3]

HistóriaEditar

Alguns dos estudos anteriores em biofísica foram realizados na década de 1840 por um grupo conhecido como escola de fisiologistas de Berlim. Entre seus membros estavam pioneiros como Hermann von Helmholtz, Ernst Heinrich Weber, Carl F. W. Ludwig e Johannes Peter Müller.[4] A biofísica pode até ser vista como remonta aos estudos de Luigi Galvani.

A popularidade do campo aumentou quando o livro “What Is Life?” escrito por Erwin Schrödinger foi publicado. Desde 1957, os biofísicos se organizam na Sociedade Biofísica, que agora tem cerca de 9.000 membros em todo o mundo.[5]

Alguns autores, como Robert Rosen, criticam a biofísica com o argumento de que o método biofísico não leva em consideração a especificidade dos fenômenos biológicos.

Foco em um subcampoEditar

Embora algumas faculdades e universidades tenham departamentos de biofísica dedicados, geralmente em nível de pós-graduação, muitos não têm departamentos de biofísica em nível universitário, em vez disso, têm grupos em departamentos relacionados, como bioquímica, biologia celular, química, ciência da computação, engenharia, matemática, medicina, biologia molecular, neurociência, farmacologia, física e fisiologia. Dependendo dos pontos fortes de um departamento de uma universidade, será dada ênfase diferente aos campos da biofísica. A seguir, é apresentada uma lista de exemplos de como cada departamento aplica seus esforços no estudo da biofísica. Esta lista dificilmente inclui tudo. Nem cada sujeito de estudo pertence exclusivamente a um departamento em particular. Cada instituição acadêmica cria suas próprias regras e há muita sobreposição entre os departamentos.

  • Biologia e biologia molecular - Regulação de genes, dinâmica de proteínas únicas, bioenergética, fixação de adesivos, biomecânica, virofísica.
  • Biologia estrutural - estruturas de resolução de ângulos de proteínas, ácidos nucléicos, lipídios, carboidratos e complexos dos mesmos.
  • Bioquímica e química - estrutura biomolecular, siRNA, estrutura de ácidos nucleicos, relações estrutura-atividade.
  • Ciência da computação - Redes neurais, bancos de dados biomoleculares e medicamentos.
  • Química computacional - simulação de dinâmica molecular, acoplamento molecular, química quântica
  • Bioinformática - alinhamento de sequência, alinhamento estrutural, previsão de estrutura de proteínas
  • Matemática - teoria dos grafos / redes, modelagem populacional, sistemas dinâmicos, filogenética.
  • Medicina - pesquisa biofísica que enfatiza a medicina. A biofísica médica é um campo intimamente relacionado à fisiologia. Explica vários aspectos e sistemas do corpo de uma perspectiva física e matemática. Exemplos são dinâmica de fluidos do fluxo sanguíneo, física dos gases da respiração, radiação em diagnóstico / tratamento e muito mais. A biofísica é ensinada como uma disciplina pré-clínica em muitas escolas de medicina, principalmente na Europa.
  • Neurociência - estudando redes neurais experimentalmente (corte cerebral), bem como teoricamente (modelos de computador), permissividade de membrana, terapia genética, entendimento de tumores.
  • Farmacologia e fisiologia - canalômica, interações biomoleculares, membranas celulares, policetídeos.
  • Física - negentropia, processos estocásticos e desenvolvimento de novas técnicas e instrumentação física, bem como sua aplicação.
  • Biologia quântica - O campo da biologia quântica aplica a mecânica quântica a objetos e problemas biológicos. Isômeros descoerados para produzir substituições de base dependentes do tempo. Esses estudos implicam aplicações em computação quântica.
  • Agronomia e agricultura

Muitas técnicas biofísicas são únicas neste campo. Os esforços de pesquisa em biofísica são freqüentemente iniciados por cientistas que eram biólogos, químicos ou físicos por treinamento.

Biofísicos famososEditar

Ver tambémEditar

Referências

  1. Sahai, Erik; Trepat, Xavier (julho de 2018). «Mesoscale physical principles of collective cell organization». Nature Physics. 14 (7): 671–682. ISSN 1745-2481. doi:10.1038/s41567-018-0194-9 
  2. Popkin, Gabriel (7 de janeiro de 2016). «The physics of life». Nature News. 529 (7584). 16 páginas. doi:10.1038/529016a 
  3. Feynman RP (dezembro de 1959). «There's Plenty of Room at the Bottom». Consultado em 1 de janeiro de 2017. Arquivado do original em 11 de fevereiro de 2010 
  4. Franceschetti, Donald R. (15 de Maio de 2012). Applied Science. [S.l.]: Salem Press Inc. 234 páginas. ISBN 978-1-58765-781-8 
  5. Rosen J, Gothard LQ (2009). Encyclopedia of Physical Science. [S.l.]: Infobase Publishing. p. 4 9. ISBN 978-0-8160-7011-4 
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