text:
# Біомедична інженерія
Біомедична інженерія (англ. biomedical engineering) — галузь науки і техніки, яка поєднує інженерно-технічні та медико-біологічні знання, засоби і методи для створення, вдосконалення і дослідження природних і штучних біологічних об'єктів та систем, техніки, матеріалів і виробів медичного призначення, технологій і технічних систем діагностики, лікування, реабілітації і профілактики захворювань людини, а також програмного забезпечення та інформаційних технологій для вирішення прикладних і фундаментальних проблем біології і медицини.

## Історія
Історія біомедичної інженерії сягає стародавніх цивілізацій. Єгиптяни відомі своїми знаннями про медицину та людське тіло, використовували шини та бинти для лікування травм, а хірургічний інстрементарій стародавніх греків містив багато інструмнетів ще до часів Гіппократа. Однак біомедична інженерія як визначена галузь виникла в кінці 19-го та на початку 20-го століть, коли інженерні принципи почали систематично застосовуватися до медичних та біологічних проблем. Наприклад, розробка стетоскопа Рене Лаеннеком у 1816 році стала одним з перших поєднань інженерних та медичних наук в новітній науці.
У першій половині 20-го століття відбулися значні події, які заклали основу для становлення біомедичної інженерії як окремої галузі. Ключові події включають розробку електрокардіографа (ЕКГ) Віллемом Ейнтговеном у 1903 році, який використовував електричні технології для вимірювання серцевої діяльності. До середини 20-го століття було введено термін «біомедична інженерія», і в університетах почали з’являтися перші спеціалізовані кафедри, зокрема в університеті Дюка та університеті Джона Гопкінса.
Період після Другої світової війни призвів до значного прогресу в біомедичній інженерії завдяки появі комп’ютерів та інших цифрових технологій. Успіхи цієї епохи включають розробку апарата штучного кровообігу Джоном Гібоном та Миколою Амосовим для кардіохірургічних операцій на відкритому серці в 1950-х роках і створення першого штучного клапана серця в 1960-х роках. Розвиток сканерів комп’ютерної томографії (КТ) і магнітно-резонансної томографії (МРТ) у 1970-х роках став значним кроком у технологіях медичної візуалізації.
Наприкінці 20-го та на початку 21-го століть біомедична інженерія розгалужилася на такі спеціальні галузі, як біоінформатика, біомеханіка, тканинна інженерія та інші. Завершення проекту «Геном людини» що досліджував весь геном людини у 2003 році започаткувало нову еру персоналізованої медицини та біоінформатики, у якій величезні обсяги біологічних даних можна аналізувати для розробки індивідуальних стратегій лікування.
На початку 2020-х біомедична інженерія продовжує бути галуззю, що швидко розвивається, завдяки прогресу в таких сферах, як нанотехнології, дослідження стовбурових клітин і штучний інтелект. Такі інновації, як носимі технології та телемедицина, змінюють догляд за пацієнтами, тоді як нові розробки тканинної інженерії та регенеративної медицини обіцяють прорив у лікуванні хвороб, які колись вважалися невиліковними. Біомедична інженерія продовжує стимулювати інновації та досліджувати перспективні технології та їх застосування в охороні здоров’я та медицині.

## Принципи та методи

### Основні біологічні принципи
Розуміння основних біологічних принципів є основою для біомедичних інженерів. Це включає розуміння клітинної структури, клітинних функцій і складних клітинних взаємодій, які складають основу життя. Такі теми, як структура та функція білка, ДНК та РНК (їх структури, ролі, реплікація, транскрипція та трансляція), клітинний метаболізм та клітинні сигнальні шляхи важливі для біомедичної інженерії, особливо в сферах клітинної, тканнинної, органної, нейро та інших біомедичних інженерій. Вони дають необхідне розуміння для ефективної взаємодії між інженерією та біологією.

### Біомеханіка
Біомеханіка — це застосування механічних принципів до біологічних систем. Це важливо для розуміння фізичної взаємодії між тілом людини та медичними пристроями, а також допомагає в розробці таких пристроїв. Біомеханіка також досліджує такі принципи, як статика та динаміка, механіка рідини, взаємозв’язок напруги та деформації в біологічних тканинах, механічна поведінка біологічних матеріалів, а також кінематика та кінетика руху тіла. Застосування цих принципів допомагає біомедичним інженерам розробляти кращі протези, хірургічні інструменти та інші медичні пристрої.

### Біоматеріали
Біоматеріали — це речовини, створені для взаємодії з біологічними системами з медичною метою. Теми в цьому розділі охоплюють типи біоматеріалів, включаючи метали, кераміку, полімери та композити, їхні фізичні та хімічні властивості, їх взаємодію з біологічними системами, а також їх поточне та потенційне майбутнє використання в різних медичних сферах застосувань. Знання в цій галузі є важливими для проектування медичних пристроїв, тканинної інженерії, систем доставки ліків та багатьох інших аспектів біомедичної інженерії.
Біомедичні матеріали — це матеріали, які виготовляються або обробляються, щоб бути придатними для використання як медичні пристрої (або їх компоненти), і які зазвичай призначені для тривалого контакту з біологічними матеріалами. Прикладами біомедичних матеріалів є протези, відновлені тканини та внутрішньовенні катетери.
Нанобіоматеріали — наноматеріали, що використовуються у біомедичній інженерії, зокрема, для лікування раку, для ортопедичних замін суглобів, для медичної діагностики, для виготовлення кісткових пластин, для загоєння ран, для регенерації нервів, для грудних імплантатів, у стоматологічних процедурах тощо.

#### Біологічна сумісність
Одним із фундаментальних принципів біомедичної інженерії є біосумісність. Біосумісність відноситься до здатності матеріалу співпрацювати з відповідною реакцією господаря в конкретній ситуації. Ця концепція має вирішальне значення для успішного застосування медичних імплантатів, пристроїв або будь-якого матеріалу, призначеного для взаємодії з тілом. Теми включатимуть критерії біосумісності, токсичності, реакції організму на сторонні речовини та методи оцінки біосумісності. Глибоке розуміння цього принципу дозволяє інженерам створювати медичні пристрої та матеріали, придатні для тривалого використання в організмі людини.

### Біологічні сигнали та сенсори
Біологічні сигнали, такі як, наприклад, електричні імпульси, що генеруються серцем (ЕКГ), мозком (ЕЕГ) і м’язами (ЕМГ), є ключовими елементами багатьох діагностичних і терапевтичних застосувань. Вимірювання та запис біологічних сигналів за допомогою різних типів датчиків, а також їх подальший аналіз та інтерпретація є важливими для медичної діагностики, моніторингу, профілактики та лікування. Ці знання мають вирішальне значення для розробки пристроїв, які досліджують здоров’я пацієнтів, діагностують захворювання та направляють лікування.

### Візуалізація
Технології біомедичної візуалізації, такі як КТ, МРТ, ультразвук та інші, зробили революцію в медицині, дозволивши неінвазивно візуалізувати внутрішні структури та процеси тіла. Біомедична інженерія досліджує фізику та принципи, що лежать в основі цих модальностей зображення, а також методи отримання, реконструкції, обробки та аналізу зображень. Розуміння цих принципів може допомогти в розробці та оптимізації нових технологій і протоколів візуалізації.

### Медичний інструментарій
Біомедичнна інженерія передбачає застосування електроніки та методів вимірювання для розробки пристроїв, які використовуються як для власне досліджень в біомедичній інженерії, так і проектуються прилади для діагностики та лікування захворювань в медицині. БІомедичниа інженерія включає в себе принципи теорії електричних ланцюгів, сенсорної технології та обробки сигналів у контексті проектування та використання медичних пристроїв, систем моніторингу пацієнтів та багато інших медичних технологій.

### Тканинна інженерія
Тканинна інженерія — це біомедична інженерна дисципліна, яка використовує комбінацію клітин, інженерії, матеріалознавства і відповідних біохімічних і фізико-хімічних факторів для відновлення, підтримки, покращення або заміни різних типів біологічних тканин та органів, і є, також, частиною регенеративної медицини.

### Генетична інженерія
Генетична інженерія передбачає маніпуляції з ДНК організму для досягнення бажаних ознак. У контексті біомедичної інженерії методи генної інженерії використовуються для створення генетично модифікованих клітин або організмів для виробництва терапевтичних білків, генотерапії або вивчення захворювань, для створення нових біоматеріалів, а також для проектування та дослідження систем редагуваня генома для молекулярної медицини. Біомедична інженерія розглядає основні принципи та методи генної інженерії, включаючи клонування ДНК, ПЛР, синтетичну геноміку, методи редагування генів (такі як CRISPR-Cas9), трансгенні організми тощо.

### Системна біологія та обчислювальна біологія
Системна біологія — це вивчення систем біологічних компонентів, якими можуть бути молекули, клітини, організми або цілі види.
Обчислювальна біологія та біоінформатика використовують аналіз даних і теоретичні методи, математичне моделювання та методи обчислювального моделювання для вивчення біологічних, поведінкових і соціальних систем. Біомедична інженерія досліджує як ці принципи можна використовувати для аналізу складних біологічних систем і прогнозування їх поведінки, що є вирішальним для розуміння механізмів захворювання та розробки нових методів лікування.

## Спеціалізації та напрямки

### Біомеханіка
Біомеханіка — це розділ біомедичної інженерії, який застосовує принципи механіки для розуміння та відтворення біологічних систем і структур організму. Це міждисциплінарна галузь, яка поєднує концепції інженерії, фізики та біології для вивчення сил, які діють на людське тіло та в людському тілі.
У контексті біомедичної інженерії до біомеханіки відносяться:
- Статична та динамічна біомеханіка: ця галузь вивчає, як сили діють на тіло людини під час руху (динаміка) і в стані спокою (статика). Така біомеханіка передбачає застосування законів руху Ньютона для аналізу рухів тіла, м’язової активності та навантажень на суглоби, і широко використовується при розробці ортопедичних імплантатів, протезів та ортезів.[39][22]
- Клітинна та молекулярна біомеханіка: ця область фокусується на механічній поведінці клітин і молекул.[40][41][42][43] Це має значні наслідки для розуміння захворювань на клітинному та молекулярному рівнях та розробки цільових методів лікування, включно з доставкою ліків, що досліджує наномедицина.[44][45][46]
- Біомеханіка тканин: у цій галузі досліджуються механічні властивості м’яких і твердих тканин, включаючи серце, кровоносні судини, хрящі, кістки та шкіру. Знання в цій галузі є вирішальними для розробки медичних пристроїв, тканинної інженерії та розуміння хвороб, пов’язаних із тканинами.[47][48][49]
- Біомеханіка рідин (біофлюїдна механіка[50]): Ця галузь вивчає поведінку біологічних рідин, таких як потік крові та повітря в організмі.[51][52] Це має вирішальне значення для розуміння, профілактики, лікування та реабілітації при патологічних станах, пов’язаних із кровообігом і диханням, і є ключовим у розробці таких пристроїв, як серцеві насоси[53][54][55] та апарат штучної вентиляції легень[56].
- Ортопедична біомеханіка: ця спеціалізація розглядає механіку кісток, суглобів і м’язів. Ортопедична біомеханіка відіграє важливу роль у розробці та оцінці ортопедичних пристроїв, таких як штучні суглоби, кісткові гвинти та пластини, а також у розумінні та лікуванні таких захворювань, як остеопороз і артрит.[20][57][58][59][60]

### Біоматеріали
Біоматеріали — розробка та вдосконалення, природних, штучних і комбінованих речовин, які використовуються в медичних пристроях, або контактують і взаємодіють з живою тканиною як імплантати і не тільки. (Див. також Біополімери, Біосенсор, Наносенсор, Зелені нанотехнології, Біомолекулярна електроніка, ДНК-комп'ютер)
У контексті біомедичної інженерії біоматеріали — це речовини — синтетичні чи природні — які використовуються в медичних пристроях або в контакті з біологічними системами. Вони призначені для взаємодії з біологічними системами для оцінки, лікування, покращення чи заміни будь-якої частини певної тканини, органу чи функції тіла.
Ці матеріали, зазвичай, мають бути біологічно сумісними, тобто вони не повинні викликати жодних побічних реакцій при введенні в організм. Вони також можуть бути біорозсмоктуваними, тобто вони можуть бути розщеплені та засвоєні організмом з часом.
Деякі класи біоматеріалів:
- Метали: вони часто використовуються в ортопедичних цілях через їх високу міцність і міцність. Загальні приклади включають неіржавна сталь і титанові сплави[61], які використовуються для заміни суглобів або зубних імплантатів.
- Кераміка: ці матеріали, включаючи гідроксиапатит і біоскло, часто використовуються для ортопедичних і зубних імплантатів через їх схожість з мінералами кістки.[62]
- Полімери: як біоматеріали в біомедичній інженерії можливо використовувати як природні біополімери[63][64][65][66][67], так і синтетичні полімери.[68][69][70] Приклади включають колаген, желатин і гіалуронову кислоту з природних джерел, а також полілактид (полімолочну кислоту, PLA), полігліколеву кислоту (PGA) і поліетиленгліколь (PEG) із синтетичних джерел.[71][72] Вони часто використовуються для систем доставки ліків в наномедицині, скаффолдів (каркасів) в тканинної інженерії[73] та швів в хірургії.[74]
- Композити: поєднують властивості різних класів біоматеріалів для отримання оптимізованих властивостей.[75] Прикладом може бути використання полімерних композитів, армованих вуглецевим волокном, в ортопедії.
- Біологічні матеріали: матеріали, отримані з біологічних джерел, такі як алотрансплантати (тканина іншої особини того ж виду) і ксенотрансплантати (тканина особини іншого виду).[76]

### Тканинна інженерія
Тканинна інженерія — це міждисциплінарна галузь, метою якої є розробка функціональних тканин і органів для заміни або відновлення пошкоджених. Біомедична інженерія поєднує принципи клітинної біології (індуковані плюрипотентні стовбурові клітини), біоматеріалів та біоінженерії, для проектування та виготовлення культур клітин, біополімерних каркасів, органоїдів, а також дизайну біореакторів та пристроїв для біодруку для культивації органоїдів, частин тканин та друку органів.
Каркаси (скаффолди) діють як опорні структури, які імітують позаклітинний матрикс і забезпечують основу для прикріплення, росту та диференціації клітин. Клітини висівають на ці каркаси за допомогою методів клітинної культури, що дозволяє їм прилипати та розмножуватися, утворюючи тканиноподібні структури. Матеріали скелетів різноманітні, включаючи природні полімери (наприклад, колаген, фібрин), синтетичні полімери (наприклад, полілактид, полігліколід) і гібридні матеріали для оптимізації механічних і біологічних властивостей.
Диференціація клітин від початкового стану до більш спеціалізованого фенотипу є критичним аспектом тканинної інженерії. Умови культивування клітин, включаючи фактори росту, хімічні сигнали та механічні сили, ретельно контролюються, щоб керувати диференціацією клітин за певними лініями. Маніпулюючи культуральним середовищем, дослідники можуть стимулювати клітини розвиватися в бажані типи клітин, що призводить до формування функціональних тканин.
Останні досягнення в техніці культивування клітин дозволили створювати органоїди — мініатюрні, спрощені версії органів — in vitro.  Ці тривимірні структури формуються за допомогою точних умов культивування клітин, які імітують середовище in vivo. Органоїди повторюють архітектуру та функції певних тканин або органів, забезпечуючи безцінні моделі для вивчення процесів розвитку та механізмів захворювання, а також реакції на ліки в персоналізованій медицині та розробці нових ліків. Крім того, такі органоїди відкривають великі можливості для регенеративної медицини, наприклад, в лікуванні інсульту чи травм голомного мозку. (див. також Органоїд, Інженерія нервової тканини)

### Генетична та клітинна інженерії
Генетична інженерія — це сукупність прийомів, методів і технологій одержання рекомбінантних РНК і ДНК, виділення генів з організму (клітин), здійснення маніпуляцій з генами і введення їх в інші організми.
Клітинна інженерія близька до генетичної інженерії сфера, що досліджує цілеспрямований процес додавання, видалення або модифікації послідовностей генів у живих клітинах для досягнення цілей, таких як додавання або видалення функцій клітини, зміна вимог до клітинного росту та проліферації, тощо.

### Клінічна інженерія
Клінічна інженерія — це спеціалізована галузь біомедичної інженерії, яка зосереджена на застосуванні інженерних принципів і управлінні технологіями в медичних закладах. Клінічні інженери розробляють нові прилади й методики, та сприяють ефективному використанню медичного обладнання та технологій, сприяючи наданню високоякісної медичної допомоги пацієнтам. Клінічні інженери долають розрив між постачальниками медичних послуг і технологіями, відіграючи вирішальну роль у підтримці та оптимізації медичних пристроїв і систем.
Крім управління обладнанням і безпеки, клінічна інженерія поширюється на інновації в біомедичних пристроях, сприяючи співпраці з дослідниками та інженерами-конструкторами для розробки передових медичних технологій. Крім того, клінічні інженери відіграють ключову роль в інтеграції різних технологій охорони здоров’я, сприяючи безперебійному спілкуванню та обміну даними в медичних закладах. Зі зростаючим значенням телемедицини та медичної інформатики вони також забезпечують надійність і безпеку цифрових рішень у сфері охорони здоров’я, зрештою покращуючи надання медичної допомоги на користь як пацієнтів, так і постачальників медичних послуг.
Перспективні технології та сфери клінічної інженерії включають, серед інших, швидке розширення телемедицини та дистанційного моніторингу пацієнтів, збільшення використання медичної інформатики та аналізу даних, інтеграцію носимих медичних пристроїв, впровадження робототехніки в хірургії та реабілітації, а також кібербезпека охорони здоров’я для захисту даних пацієнтів та інфраструктури.

#### Реабілітаційна інженерія
Реабілітаційна інженерія — це спеціалізована галузь біомедичної інженерії, яка зосереджена на медичній реабілітації, покращенні якості життя та функціональних можливостей людей з обмеженими можливостями. Реабілітаційна інженерія поєднує принципи інженерії, біології та медицини для проектування, розробки та адаптації пристроїв і технологій, які допомагають людям із фізичними, сенсорними чи когнітивними порушеннями. Ця сфера відіграє життєво важливу роль у допомозі людям відновити незалежність, брати активну участь у суспільному житті та покращити загальний добробут. (Див. також Медична реабілітація, Нейрореабілітація, Регенератива медицина, Тканинна інженерія, Друк органів, Екзоскелет)
Реабілітаційна техніка охоплює такі сфери та інші:
- Допоміжні засоби пересування: до них входять інвалідні візки, протези кінцівок, ортези та екзоскелети, які отримали переваги завдяки прогресу в матеріалах, робототехніці та біомеханіці, покращуючи мобільність і доступність для людей з порушеннями рухливості.
- Доповнювальна та альтернативна комунікація (AAC): ці пристрої — від простих комунікаційних плат до вдосконалених пристроїв для генерування мови з відстеженням очей — є життєво важливими для людей із розладами мови та спілкування. Інженери з реабілітації налаштовують системи AAC відповідно до конкретних потреб користувачів, сприяючи ефективній комунікації.
- Сенсорні покращення: вирішуючи проблеми сенсорних розладів, реабілітаційна інженерія розробляє такі технології, як кохлеарні імпланти для людей із вадами слуху та зорові протези для людей з вадами зору, спрямовані на відновлення або покращення сенсорного сприйняття.

Крім того, реабілітаційна інженерія наголошує на персоналізації, співпраці з клініцистами та терапевтами для адаптації рішень до індивідуальних потреб. Він також сприяє постійним дослідженням та інноваціям, досліджуючи такі технології, як нейрокомпютерні інтерфейси, вдосконалені нейропротези та інші нейрореабілітаційні технології для покращення життя людей з обмеженими можливостями.

##### Штучний інтелект в реабілітації
Штучний інтелект (ШІ) відіграє вирішальну роль у створенні симбіотичного роботизованого протезування, де передові протези інтегровані з ШІ для безперебійної взаємодії між людиною та протезом у повсякденному житті. Нейронний контроль на основі штучного інтелекту дозволяє протезам кінцівок точно інтерпретувати намір користувача на основі нервово-м’язових сигналів, що забезпечує спритні рухи кінцівок. Машинний зір і алгоритми глибокого навчання забезпечують відображення навколишнього середовища в протезах, адаптуючи їх дії до різних об’єктів і місцевості. Персоналізована допомога досягається за допомогою оптимізації протезів за допомогою штучного інтелекту, але залишаються проблеми з тим, щоб зробити штучний інтелект більш надійним, безпечним і соціально прийнятним для контролю над протезами. (Див. також Нейропротезування)

##### Робототехніка в реабілітації
Останні технологічні досягнення в апаратному та програмному забезпеченні призвели до більш індивідуальних та персоналізованих підходів до реабілітації, інтегруючи переносні датчики для виявлення руху та алгоритми машинного навчання для індивідуального втручання. Носимі роботи, підключені до хмари, забезпечать фізичну телереабілітацію на основі даних, пропонуючи клініцистам і користувачам відгуки про біомеханіку та фізіологічні показники, але залишаються проблеми в розробці надійних алгоритмів оцінки та перевірці їх ефективності в реальних умовах. Використання лонгітюдних (зібраних протягом тривалого часу) даних від робототехнічних пристроїх дозволить розробити адаптивні системи, які краще обслуговують кінцевих користувачів і інформують про нові методи персоналізованого навчання та біологічного зворотного зв’язку.

#### Нейроінженерія
Нейроінженерія — вивчення мозку і нервової системи для заміни або відновлення втрачених розумових, сенсорних і моторних здібностей, впровадження робототехніки контрольованої нервовими імпульсами, розвиток мікроелектронних імплантатів для корекції і покращення функції центральної та периферичної нервової системи. (Див. також Нейрокомп'ютерний інтерфейс, Нейропротезування, Біонічне око)

#### Ортопедична і спортивна біомедична інженерія
Ортопедична і спортивна біомедична інженерія — застосування принципів інженерної механіки і біоматеріалознавства для дослідження і моделювання структури і функції опорно-рухового апарата і проектування штучних протезів його частин, а також дослідження механіки в спорті для покращення спортивних результатів.

#### Робототехніка
Сучасні медичні роботи можуть виконувати діагностичні та хірургічні процедури, допомагати в реабілітації та забезпечувати симбіотичні протези для заміни кінцівок. Технологія, яка використовується в цих пристроях, включаючи комп’ютерний зір, аналіз медичного зображення, тактильну функцію, навігацію, точні маніпуляції та машинне навчання, може дозволити автономним роботам виконувати діагностичну візуалізацію, дистанційну хірургію, хірургічні підзадачі або навіть цілі хірургічні процедури. Крім того, штучний інтелект у реабілітаційних пристроях і просунутому протезуванні може забезпечити індивідуальну підтримку, а також покращити функціональність і мобільність. Поєднання надзвичайних досягнень у робототехніці, медицині, матеріалознавстві та обчислювальній техніці може забезпечити безпечнішу, ефективнішу та більш доступну допомогу пацієнтам у майбутньому.

##### Робототехніка в хірургії
Робототехніка в хірургії — розробка і використання робото-техніки  і систем обробки зображень в інтерактивному режимі для хірургічних операцій в умовах дистанційного телеспостереження і управління хірургічними інструментами за допомогою маніпуляторів.
Операції за допомогою роботів стали поширеними, але повністю автономні роботи в операційній все ще далекі через проблеми безпеки. Автономні роботи-хірурги пропонують стандартизовані результати для пацієнтів, підвищену хірургічну точність і потенціал для революції в охороні здоров’я, зробивши якісну хірургію доступною всюди. Ці роботи класифікуються на основі їхнього рівня автономності (LoA) і включають алгоритми ШІ для прийняття хірургічних рішень, починаючи від допомоги хірургам і закінчуючи самостійним виконанням завдань. Однак перед досягненням більш високого рівня автономії необхідно вирішити технічні, нормативні та соціальні проблеми, включаючи потребу в кращому виявленні та реагуванні на варіації в хірургічній сфері та завоювання довіри громадськості до використання ШІ в медицині.
Проте досягається прогрес у «контрольованій автономії», коли роботи виконують певні підзавдання під наглядом людини, такі як обробка кісток і накладення швів, з метою підвищення точності та послідовності. Крім того, автономія під наглядом відкриває можливість телехірургії, дозволяючи досвідченим хірургам дистанційно керувати операціями, розширюючи доступ до кваліфікованих професіоналів у віддалених районах або в надзвичайних ситуаціях. Незважаючи на те, що існують проблеми, які необхідно вирішити, поточні дослідження в цій галузі вказують на потенціал контрольованої автономії для вдосконалення хірургії та телехірургії за допомогою роботів у майбутньому.
М’яка робототехніка має великі перспективи для вдосконалення роботизованої мінімально інвазивної хірургії (RAMIS), надаючи більш гнучких і адаптованих хірургічних роботів зі здатністю деформуватись, згинатис та змінювати жорсткість. Ці м’які роботи пропонують покращену безпеку та доступ до різних ділянок тіла, що робить їх придатними як для діагностики, так і для втручання. Проте все ще є технічні проблеми, які потрібно подолати, зокрема точність, які можливо вирішити за допомогою штучного інтелекту і машинного навчання, та стратегій керування на основі даних.

#### Bio-MEMS (Біо-мікроелектромеханічні системи)
Bio-MEMS —  інтеграція мікроелектромеханічних систем (MEMS) — механічних елементів, датчиків, приводів і електроніки на мікросхемах, включаючи розробку мікророботів, — для діагностики і лікування в медицини та біології.
На 2023 рік, Bio-MEMS є найбільшим і найрізноманітнішим застосуванням пристроїв MEMS. Процес виготовлення включає багато етапів процесу, як-от вибір пластини, літографія, травлення та зв’язування підкладки. Безпека та біосумісность є основними проблемами для інженера Bio-MEMS.

#### Медична техніка
Медична техніка — розробка, вдосконалення та метрологічний контроль медичних приладів і систем, інструментів, сенсорів та приводів, активних і пасивних протезів, штучних органів та їх частин, дослідження їх взаємодії з біологічними об'єктами.

#### Медична візуалізація
Основні статті — Медична візуалізація, Нейровізуалізація, Радіологія, Мікроскопія.
Медична візуалізація — це методика і процес створення візуальних зображень внутрішніх органів, тканин та клітин, з метою проведення клінічного аналізу і медичного втручання. Медична візуалізація використовується для огляду внутрішніх структур тіла людини, а також для діагностики і лікування хвороб. Крім того, медична візуалізація використовується в анатомії та патологічній анатомії.
Перспективним є поєднання новітніх досягнень в штучному інтелекті і робототехніці з медичною візуалізацією. Спочатку штучний інтелект використовувався для керування інструментами під час біопсії, але тепер він більше зосереджується на розумінні зображення, використовуючи семантичну інформацію для покращення навігації та точного досягнення цілей. Використання штучного інтелекту в медичній візуалізації також включає допомогу в отриманні зображення, локалізації та картографуванні під час операції, ендоскопії та бронхоскопії. Однак дефіцит мічених даних для навчальних моделей у медичних роботах залишається серйозною проблемою, що робить неконтрольовані або слабко контрольовані підходи бажаними для усунення цього обмеження.

### Системна біологія
Системна біологія — використання інженерних стратегій, методів та інструментів, в тому числі комп’ютерного моделювання для аналізу експериментальних даних і формулюванні математичного опису фізіологічних подій для отримання комплексного та інтегрованого розуміння функції живих організмів та прогнозування фізіологічних реакцій при плануванні експериментів. (Див. також — Обчислювальна біологія, Біоінформатика, Системна нейронаука)

#### Біоінформатика
Біоінформатика — вивчення закономірностей та принципів інформаційних процесів у медичних і біологічних системах, створення комп’ютерних засобів збереження, оброблення, передачі інформації і прийняття рішень в медицині і біології, а також моделювання, прогнозування, управління станом медичних і біологічних систем, створення віртуальної реальності  для потреб діагностики і терапії. (Див. також — Обчислювальна біологія, Біокібернетика, Нейроінформатика)

#### Мультиоміка
Основні статті — Мультиоміка, Оміксні технології; Геноміка, Епігеноміка, Протеоміка, Метаболоміка, Транскриптоміка, Ліпідоміка, Метагеноміка, Інтерактоміка та інші.
Мультиоміка — це підхід до біологічного аналізу, спрямований на використання та інтеграцію великої кількості даних, наданої дослідженнями «-омами», такими як геном, протеом, транскриптом, епігеном, епітранскриптом, метаболом, інтерактом, мікробіом (метагеном, метатранскриптом, метапротеом) та інші, щоб розвинути комплексне та цілісне розуміння біологічних систем.
- Протеоміка — дослідження механізмів синтезу і відтворення видо специфічних білків з метою розробки технічних засобів виявлення та контролю розповсюдження збудників інфекції.

### Медична біотехнологія
Медична біотехнологія — створення і використання живих організмів (або частини організмів) для штучного створення або заміни клітин, тканин та органів людського тіла, для штучного вдосконалення  і корекції їх функцій, розробка на цій основі лікувальних і діагностичних технологій та засобів. (Див. також Клітинна інженерія, Синтетична біологія)

### Нанотехнології
Основні статті — Наномедицина, Нанобіотехнологія, Біосенсори, Біомолекулярна електроніка, Нанотехнології, Наноматеріали, Наносенсори.
Мікро- та нанотехнології в біомедичній інженерії — дослідження та розробка технологій створення і застосування технічних засобів і матеріалів розміри яких знаходяться в діапазоні мікро- і нанометрової шкали для використання специфічних властивостей і розмірів наноматеріалів, наноструктур та нанопристроїв для профілактики, діагностики, лікування та реабілітації.
Застосування нанотехнологій у біомедичній інженерії є широким і охоплює кілька міждисциплінарних областей наномедицини, діагностики та нанотераностики. Зокрема, нанотехнології відіграють важливу роль у тканинній інженерії й друці органів, надаючи каркаси та наноматеріали, які підтримують ріст клітин і регенерацію тканин. Нановолокна, наночастинки та нанокомпозити імітують позаклітинний матрикс, сприяючи клітинній адгезії та диференціації, що призводить до створення функціональних тканин і органів.

#### Наноматеріали
Напівпровідникові нанокристали, також відомі як квантові точки, зазвичай використовуються в оптичних зображеннях та медичній візуалізації для діагностики таких захворювань, як рак, чи для доставки ліків.
Різноманітні наночастинки металу та оксиду металу, а також двовимірні наноструктури на основі вуглецю (див. Вуглецеві нанотрубки) є перспективними терапевтичними засобами, а також можуть використовуватися в захисних противірусних й антибактеріальних цілях. Подібним чином низка наноматеріалів продемонструвала потенціал для подолання недоліків звичайних противірусних препаратів.
Останніми роками наноматеріали стали однією з найбільш динамічних галузей досліджень у сферах техніки, технології та науки. Наноматеріали у біомедичних галузях використовуються, наприклад, для лікування раку, для ортопедичних замін суглобів, для медичної діагностики, для виготовлення кісткових пластин, для загоєння ран, для регенерації нервів, для грудних імплантатів, у стоматологічних процедурах тощо.

#### Наносенсори
Нанобіосенсори — це наносенсори, що використовують хімічні, електричні, оптичні та магнітні властивості матеріалів для виявлення білків, пептидів, ферментів, цитокінів тощо, що може бути вкрай корисно в багатьох галузях біомедичної інженерії, наприклад, в тканинній інженерії.

## Біомедичний інженер
Біомедичний інженер — працівник міждисциплінарної галузі науки та техніки, яка поєднує інженерію та науки про життя. Він має спеціальну вищу інженерну освіту у сфері розробки, конструювання, виробництва, експлуатації, ремонту, сервісного обслуговування, експертизи і сертифікації, оцінки відповідності технічним регламентам, стандартам біозахисту та біобезпеки: біологічної та медичної техніки, біомедичних виробів і біоматеріалів медичного призначення, пов'язаних з ними штучних органів, біологічних і медичних технологій, а також відповідного програмного забезпечення та інформаційних технологій для біології, медицини та медичного приладобудування.

## Додаткова література

### Книги
- Серія книг Series in Biomedical Engineering (Springer, 2008-2021+)
- Серія книг Biomedical Engineering: Techniques and Applications (Routledge, 1998-2023+)
- Joseph Tranquillo, Jay Goldberg, Robert Allen (2023). Biomedical engineering design. London, UK. ISBN 978-0-12-816625-3.
- Hosseinkhani, Hossein (2023). Biomedical engineering: materials, technology, and applications. Weinheim, Germany. ISBN 978-3-527-82667-4.
- Оптико-електронні методи і засоби для обробки та аналізу біомедичних зображень: монографія / В. П. Кожем'яко, С. В. Павлов, К. І. Станчук; М-во освіти і науки України, Вінницький нац. техн. ун-т. – Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2006. – 201 с.

### Журнали
- Nature Biomedical Engineering (сайт)
- Nature Reviews Bioengineering (сайт)
- Біомедична інженерія і технологія
- IEEE Transactions on Biomedical Engineering
- Annals of Biomedical Engineering
- Annual Review of Biomedical Engineering
- Biomedical Engineering Advances
- BioMedical Engineering Online
- IEEE Reviews in Biomedical Engineering
- Critical Reviews in Biomedical Engineering
- Bioinspired, Biomimetic and Nanobiomaterials
- Journal of Biomedical Nanotechnology
- Advanced Healthcare Materials
- Bioactive Materials
- Biosensors & Bioelectronics
- Nanobiomedicine
- Smart Materials in Medicine
- Lab on Chip
- Advanced Intelligent Systems

title: Біомедична інженерія

wikitext:
{{unibox}}[[Файл:Genome and Biomedical Sciences Facility (5950913261).jpg|альт=Центр геному та біомедичних наук (Університет Каліфорнії у Девісі, Коледж Інженерії)|міні|Центр геному та біомедичних наук ([[Університет Каліфорнії у Девісі]], Коледж Інженерії)]]
'''Біомедична інженерія''' ({{lang-en|biomedical engineering}}) — галузь [[Наука|науки]] і [[Техніка|техніки]], яка поєднує інженерно-технічні та медико-біологічні знання, засоби і методи для створення, вдосконалення і дослідження природних і штучних біологічних об'єктів та [[Біологічна система|систем]], техніки, матеріалів і виробів медичного призначення, технологій і технічних систем [[Діагностика (медицина)|діагностики]], [[лікування]], [[Медична реабілітація|реабілітації]] і [[Профілактична медицина|профілактики]] [[Хвороба|захворювань]] людини, а також [[програмне забезпечення|програмного забезпечення]] та [[інформаційні технології|інформаційних технологій]] для вирішення прикладних і фундаментальних [[Проблема|проблем]] [[Біологія|біології]] і [[Медицина|медицини]].<ref name=":0">{{Cite web|title=Applied System on Biomedical Engineering, Healthcare and Sustainability|url=https://www.mdpi.com/topics/ECBIOS_2022|website=www.mdpi.com|accessdate=2023-06-26|language=en}}</ref>

== Історія ==
[[Файл:Surgical tools, 5th century BC, Greece (reconstruction).jpg|альт=Хірургічні інструменти в Стародавній Греції, 5 століття до н.е. Реконструкція на основі описів у Корпусі Гіппократа. Технічний музей, Салоніки|міні|[[Хірургічний інструмент|Хірургічні інструменти]] в [[Стародавня Греція|Стародавній Греції]], [[5 століття до н.е.]] Реконструкція на основі описів у [[Корпус Гіппократа|''Корпусі Гіппократа'']]. Технічний музей, [[Салоніки]]]]
Історія біомедичної інженерії сягає стародавніх цивілізацій. [[Стародавній Єгипет|Єгиптяни]] відомі своїми знаннями про медицину та людське тіло, використовували [[Шина (медицина)|шини]] та [[Бинт|бинти]] для лікування травм, а [[Медицина Стародавньої Греції|хірургічний інстрементарій стародавніх греків]] містив багато інструмнетів ще до часів [[Гіппократ]]а. Однак біомедична інженерія як визначена галузь виникла в кінці [[19 століття|19-го]] та на початку [[20-го століття|20-го століть]], коли інженерні принципи почали систематично застосовуватися до медичних та біологічних проблем. Наприклад, розробка [[Стетоскоп|стетоскопа]] [[Рене Лаеннек]]ом у [[1816]] році стала одним з перших поєднань інженерних та медичних наук в новітній науці.<ref>{{Cite news|title=A brief history of medical diagnosis and the birth of the clinical laboratory. Part 1--Ancient times through the 19th century|url=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10539661/|work=MLO: medical laboratory observer|date=1999-07|accessdate=2023-06-26|issn=0580-7247|pmid=10539661|pages=28–30, 32, 34–40|volume=31|issue=7|first=D.|last=Berger}}</ref>[[Файл:Rene-Theophile-Hyacinthe Laennec (1781-1826) Drawings stethoscope and lungs.jpg|альт=Рене Ланнек. Перший малюнок стетоскопу.|міні|[[Рене Лаеннек]]. Перший малюнок [[Стетоскоп|стетоскопу]]. На прикладі [[Аускультація|аускультації]] [[Легені|легень]].]]У першій половині 20-го століття відбулися значні події, які заклали основу для становлення біомедичної інженерії як окремої галузі. Ключові події включають розробку [[Електрокардіографія|електрокардіографа]] (ЕКГ) [[Віллем Ейнтговен|Віллемом Ейнтговеном]] у [[1903]] році, який використовував електричні технології для вимірювання [[Серце|серцевої]] діяльності.<ref>{{Cite news|title=The Nobel chronicles. 1924: Willem Einthoven (1860-1927)|url=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9820341/|work=[[Lancet]] ([[Лондон]])|date=1998-11-07|accessdate=2023-06-26|issn=0140-6736|pmid=9820341|doi=10.1016/s0140-6736(05)60383-2|pages=1560|volume=352|issue=9139|first=T. N.|last=Raju}}</ref> До середини 20-го століття було введено термін «біомедична інженерія», і в [[Університет|університетах]] почали з’являтися перші спеціалізовані [[Кафедра|кафедри]], зокрема в [[Дюкський університет|університеті Дюка]] та [[Університет Джонса Гопкінса|університеті Джона Гопкінса]].<ref>{{Cite book
|url=http://dx.doi.org/10.1017/cbo9781139583831.002
|title=Introduction: What Is Biomedical Engineering? |last=Saltzman
|first=W. Mark
|series=Biomedical Engineering
|publisher=Cambridge University Press
|pages=1–34
}}</ref><ref>{{Cite book
|title=Biomedical engineering |last=Saltzman
|first=W. Mark
|date=2015
|publisher=[[Cambridge University Press]]
|edition=2. rev. ed
|location=[[Кембридж]]
|isbn=978-1-107-03719-9
}}</ref>

Період після Другої світової війни призвів до значного прогресу в біомедичній інженерії завдяки появі [[Комп'ютер|комп’ютерів]] та інших [[Цифрові технології|цифрових технологій]]. Успіхи цієї епохи включають розробку апарата штучного кровообігу [[Джон Хейшам Гібон|Джоном Гібоном]] та [[Амосов Микола Михайлович|Миколою Амосовим]] для [[Кардіохірургія|кардіохірургічних]] [[Хірургічна операція|операцій]] на відкритому серці в [[1950-ті|1950-х роках]] і створення першого [[Штучний клапан серця|штучного клапана серця]] в [[1960-ті|1960-х]] роках.<ref>{{Cite web|url=http://www.icfcst.kiev.ua/AMOSOV/voices6-2_u.html#v6_8|title="1958-59 рр. АШК - Апарат Штучного Кровообігу." Голоси часів. (електронний варіант)2001 Глава шоста.|accessdate=18 липня 2007|archive-date=17 лютого 2008|archive-url=https://web.archive.org/web/20080217034406/http://www.icfcst.kiev.ua/amosov/voices6-2_u.html#v6_8}}</ref><ref>{{Cite news|title=John H. Gibbon and the development of the heart‐lung machine: The beginnings of open cardiac surgery|url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jocs.17067|work=Journal of Cardiac Surgery|date=2022-12|accessdate=2023-06-26|issn=0886-0440|doi=10.1111/jocs.17067|pages=4199–4201|volume=37|issue=12|language=en|first=Tea|last=Lena|first2=Andrea|last2=Amabile|first3=Alyssa|last3=Morrison|first4=Gianluca|last4=Torregrossa|first5=Arnar|last5=Geirsson|first6=Ugo F.|last6=Tesler}}</ref> Розвиток сканерів [[Комп'ютерна томографія|комп’ютерної томографії]] (КТ)<ref>{{Cite news|title=Computed tomography recent history and future perspectives|url=https://www.spiedigitallibrary.org/journals/journal-of-medical-imaging/volume-8/issue-5/052109/Computed-tomography-recent-history-and-future-perspectives/10.1117/1.JMI.8.5.052109.full|work=Journal of Medical Imaging|date=2021-08|accessdate=2023-06-26|issn=2329-4302|pmc=PMC8356941|pmid=34395720|doi=10.1117/1.JMI.8.5.052109|pages=052109|volume=8|issue=5|first=Jiang|last=Hsieh|first2=Thomas|last2=Flohr}}</ref> і [[Магнітно-резонансна томографія|магнітно-резонансної томографії]] (МРТ)<ref>{{Cite news|title=Magnetic Resonance Imaging: Historical Perspective|url=http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/10976640600755302|work=Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance|date=2006-08-01|accessdate=2023-06-26|issn=1097-6647|doi=10.1080/10976640600755302|pages=573–580|volume=8|issue=4|first=Tal|last=Geva}}</ref> у [[1970-ті|1970-х]] роках став значним кроком у технологіях [[Медична візуалізація|медичної візуалізації]].<ref>{{Cite news|title=From Röntgen to Magnetic Resonance Imaging: The History of Medical Imaging|url=https://ncmedicaljournal.com/article/54605|work=North Carolina Medical Journal|date=2014-03-01|accessdate=2023-06-26|doi=10.18043/ncm.75.2.111|pages=111–113|volume=75|issue=2|language=en|first=James H.|last=Scatliff|first2=Peter J.|last2=Morris}}</ref><ref>{{Cite news|title=History of Medical Imaging|url=https://journals.lww.com/armh/Fulltext/2017/05020/History_of_Medical_Imaging.26.aspx|work=Archives of Medicine and Health Sciences|date=2017-07|accessdate=2023-06-26|issn=2321-4848|doi=10.4103/amhs.amhs_97_17|pages=275|volume=5|issue=2|language=en-US|first=Yousif Mohamed Y.|last=Abdallah}}</ref>
[[Файл:BrainMRI3planes.gif|альт=Магнітно-резонансна томографія (МРТ) головного мозку, яка одночасно демонструє прогресивні зрізи в поперечній, сагітальній і фронтальній площинах.|міні|[[Магнітно-резонансна томографія]] (МРТ) головного мозку, яка одночасно демонструє прогресивні зрізи в поперечній, сагітальній і фронтальній площинах.]]
Наприкінці 20-го та на початку [[21 століття|21-го століть]] біомедична інженерія розгалужилася на такі спеціальні галузі, як [[біоінформатика]], [[біомеханіка]], [[тканинна інженерія]] та інші. Завершення [[Проект «Геном людини»|проекту «Геном людини»]] що досліджував весь [[геном]] людини у [[2003]] році<ref>{{Cite news|title=Finishing the euchromatic sequence of the human genome|url=https://www.nature.com/articles/nature03001|work=[[Nature]]|date=2004-10|accessdate=2023-06-26|issn=1476-4687|doi=10.1038/nature03001|pages=931–945|volume=431|issue=7011|language=en|last=International Human Genome Sequencing Consortium}}</ref> започаткувало нову еру [[Персоналізована медицина|персоналізованої медицини]] та біоінформатики, у якій величезні обсяги біологічних [[Великі дані|даних]] можна аналізувати для розробки індивідуальних стратегій лікування.<ref>{{Cite news|title=The impact of genomics on precision public health: beyond the pandemic|url=https://doi.org/10.1186/s13073-021-00886-y|work=Genome Medicine|date=2021-04-23|accessdate=2023-06-26|issn=1756-994X|pmc=PMC8063188|pmid=33892793|doi=10.1186/s13073-021-00886-y|pages=67|volume=13|issue=1|first=Muin J.|last=Khoury|first2=Kathryn E.|last2=Holt}}</ref><ref>{{Cite news|title=Getting Personal with Epigenetics: Towards Machine-Learning-Assisted Precision Epigenomics|url=http://biorxiv.org/lookup/doi/10.1101/2022.02.11.479115|date=2022-02-14|accessdate=2023-06-26|doi=10.1101/2022.02.11.479115|language=en|first=Alex|last=Hawkins-Hooker|first2=Giovanni|last2=Visonà|first3=Tanmayee|last3=Narendra|first4=Mateo|last4=Rojas-Carulla|first5=Bernhard|last5=Schölkopf|first6=Gabriele|last6=Schweikert}}</ref>

На початку [[2020-ті|2020-х]] біомедична інженерія продовжує бути галуззю, що швидко розвивається, завдяки прогресу в таких сферах, як [[нанотехнології]], дослідження [[Стовбурові клітини|стовбурових клітин]] і [[штучний інтелект]]. Такі інновації, як носимі технології та [[телемедицина]], змінюють догляд за [[Пацієнт|пацієнтами]], тоді як нові розробки тканинної інженерії та [[Регенеративна медицина|регенеративної медицини]] обіцяють прорив у лікуванні хвороб, які колись вважалися невиліковними. Біомедична інженерія продовжує стимулювати [[Інновація|інновації]] та досліджувати [[перспективні технології]] та їх застосування в [[Охорона здоров'я|охороні здоров’я]] та медицині.<ref name=":0" /><ref>{{Cite news|title=Ten simple rules in biomedical engineering to improve healthcare equity|url=https://journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/journal.pcbi.1010525|work=PLOS Computational Biology|date=13 жовт. 2022 р.|accessdate=2023-06-26|issn=1553-7358|pmc=PMC9560067|pmid=36227840|doi=10.1371/journal.pcbi.1010525|pages=e1010525|volume=18|issue=10|language=en|first=Olivia L.|last=Lanier|first2=Mykel D.|last2=Green|first3=Gilda A.|last3=Barabino|first4=Elizabeth|last4=Cosgriff-Hernandez}}</ref><ref>{{Cite news|title=Sustaining the healthcare systems through the conceptual of biomedical engineering: A study with recent and future potentials|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2949723X2200006X|work=Biomedical Technology|date=2023-03-01|accessdate=2023-06-26|issn=2949-723X|doi=10.1016/j.bmt.2022.11.004|pages=39–47|volume=1|language=en|first=Mohd|last=Javaid|first2=Abid|last2=Haleem|first3=Ravi Pratap|last3=Singh|first4=Rajiv|last4=Suman}}</ref><ref>{{Cite book
|url=http://link.springer.com/10.1007/978-981-13-3705-5
|title=Biomedical Engineering and its Applications in Healthcare |date=2019
|editor-last=Paul
|editor-first=Sudip
|publisher=Springer Singapore
|location=Singapore
|language=en
|doi=10.1007/978-981-13-3705-5
|isbn=978-981-13-3704-8
}}</ref>

== Принципи та методи ==

=== Основні біологічні принципи ===
Розуміння основних біологічних принципів є основою для біомедичних інженерів. Це включає розуміння [[Клітина|клітинної]] структури, клітинних функцій і складних клітинних взаємодій, які складають основу [[життя]]. Такі теми, як структура та функція [[Білки|білка]], [[Дезоксирибонуклеїнова кислота|ДНК]] та [[Рибонуклеїнова кислота|РНК]] (їх структури, ролі, [[Реплікація ДНК|реплікація]], [[Транскрипція (біологія)|транскрипція]] та [[Трансляція (біологія)|трансляція]]), клітинний [[метаболізм]] та клітинні сигнальні шляхи важливі для біомедичної інженерії, особливо в сферах клітинної, тканнинної, органної, нейро та інших біомедичних інженерій. Вони дають необхідне розуміння для ефективної взаємодії між інженерією та біологією.<ref name=":1">{{Cite book
|url=https://www.vnmu.edu.ua/downloads/medbiology/20130906-095106.pdf
|title=Медична біологія |last=Пішак В.П. та ін.
|year=2004
|publisher=Нова Книга
|location=Вінниця
|isbn=966-7890-35-X
}}</ref><ref name=":4">{{Cite book
|url=https://www.worldcat.org/oclc/48122761
|title=Molecular biology of the cell |last=Johnson
|first=Alexander
|last2=Lewis
|first2=Julian
|last3=Raff
|first3=Martin
|last4=Roberts
|first4=Keith
|last5=Walter
|first5=Peter
|date=2002
|publisher=Garland Science
|edition=4th ed
|location=New York
|isbn=0-8153-3218-1
|oclc=48122761
}}</ref>

=== Біомеханіка ===
[[Біомеханіка]] — це застосування [[Механіка|механічних]] принципів до [[Біологічна система|біологічних систем]]. Це важливо для розуміння фізичної взаємодії між тілом людини та медичними пристроями, а також допомагає в розробці таких пристроїв. Біомеханіка також досліджує такі принципи, як [[статика]] та [[динаміка]], [[Гідромеханіка|механіка рідини]], [[Взаємозв'язок|взаємозв’язок]] напруги та деформації в біологічних тканинах, механічна поведінка біологічних матеріалів, а також [[кінематика]] та [[кінетика]] руху тіла. Застосування цих принципів допомагає [[Біомедичний інженер|біомедичним інженерам]] розробляти кращі [[протези]]<ref name=":2">{{Cite book
|title=Біомеханічні основи протезування та ортезування: навчальний посібник |last=Салєєва А.Д., Семенець В.В., Носова Т.В. та ін.
|year=2022
|doi=10.30837/978-966-659-374-3
|isbn=978-966-659-374-3
}}</ref>, [[хірургічні інструменти]]<ref>{{Cite news|title=The Principles, Development and Applications of Surgical Instruments in Biomedical Engineering|url=http://rgdoi.net/10.13140/RG.2.1.2104.2963|date=2012|accessdate=2023-06-27|doi=10.13140/RG.2.1.2104.2963|first=Jeremy|last=Li}}</ref> та інші медичні пристрої.<ref name=":3">{{Cite news|title=BIOMECHANICAL METHOD FOR EVALUATING THE EFFICIENCY OF USING INDIVIDUAL FOOT BRACES|url=https://doi.org/10.32838/2663-5941/2021.2-2/03|work=Scientific notes of Taurida National V.I. Vernadsky University. Series: Technical Sciences|date=2021|accessdate=2023-06-26|issn=2663-5941|doi=10.32838/2663-5941/2021.2-2/03|pages=13–19|volume=2|issue=2|first=V.V.|last=Tsapenko|first2=M.F.|last2=Tereshchenko|first3=R.O.|last3=Ivanenko}}</ref>

=== Біоматеріали ===
[[Біоматеріали]] — це [[Речовина|речовини]], створені для взаємодії з біологічними системами з медичною метою.<ref name=":6">{{Cite web|title=Biomaterials - Latest research and news {{!}} Nature|url=https://www.nature.com/subjects/biomaterials|website=www.nature.com|accessdate=2023-07-03}}</ref> Теми в цьому розділі охоплюють типи біоматеріалів, включаючи метали, кераміку, полімери та композити, їхні фізичні та хімічні властивості, їх взаємодію з біологічними системами, а також їх поточне та потенційне майбутнє використання в різних медичних сферах застосувань. Знання в цій галузі є важливими для проектування медичних пристроїв, тканинної інженерії, систем доставки ліків та багатьох інших аспектів біомедичної інженерії.<ref>{{Cite web|title=Springer Series in Biomaterials Science and Engineering|url=https://www.springer.com/series/10955|website=|accessdate=2023-06-27|language=en|publisher=[[Springer]]}}</ref><ref>{{Cite web|url=https://books.rsc.org/collection/68/Biomaterials-Science-Series|title=Biomaterials Science Series|date=2021|publisher=[[Royal Society of Chemistry]]|language=en}}</ref>

[[Біомедичні матеріали]] — це матеріали, які виготовляються або обробляються, щоб бути придатними для використання як медичні пристрої (або їх компоненти), і які зазвичай призначені для тривалого контакту з біологічними матеріалами. Прикладами біомедичних матеріалів є протези, відновлені тканини та внутрішньовенні катетери.<ref name=":7">{{Cite web|title=Biomedical materials - Latest research and news {{!}} Nature|url=https://www.nature.com/subjects/biomedical-materials|website=www.nature.com|accessdate=2023-07-03}}</ref>

Нанобіоматеріали — [[наноматеріали]], що використовуються у біомедичній інженерії, зокрема, для лікування раку, для ортопедичних замін суглобів, для медичної діагностики, для виготовлення [[Кісткова пластика|кісткових пластин]], для [[Загоєння ран|загоєння]] [[Рана|ран]], для [[Регенерація (біологія)|регенерації]] [[Нерв|нервів]], для грудних імплантатів, у стоматологічних процедурах тощо.<ref name=":9">{{Cite book
|url=https://www.routledge.com/Sustainable-Nanomaterials-for-Biomedical-Engineering-Impacts-Challenges/Malik-Goyal-Sadiq/p/book/9781774911990
|title=Sustainable Nanomaterials for Biomedical Engineering: Impacts, Challenges, and Future Prospects |last=Junaid Ahmad Malik, Megh R. Goyal, Mohamed Jaffer M. Sadiq
|year=2023
|publisher=Apple Academic Press
|pages=550
|isbn=9781774911990
}}</ref>

==== Біологічна сумісність ====
Одним із фундаментальних принципів біомедичної інженерії є [[біосумісність]]. Біосумісність відноситься до здатності матеріалу співпрацювати з відповідною реакцією господаря в конкретній ситуації. Ця концепція має вирішальне значення для успішного застосування медичних імплантатів, пристроїв або будь-якого матеріалу, призначеного для взаємодії з [[Тіло людини|тілом]]. Теми включатимуть критерії біосумісності, токсичності, реакції організму на сторонні речовини та методи оцінки біосумісності. Глибоке розуміння цього принципу дозволяє інженерам створювати медичні пристрої та матеріали, придатні для тривалого використання в організмі людини.<ref>{{Cite book
|url=https://doi.org/10.1007/978-981-15-3262-7_9
|title=Biocompatibility of Materials for Biomedical Engineering |last=Tyan
|first=Yu-Chang
|last2=Yang
|first2=Ming-Hui
|last3=Chang
|first3=Chin-Chuan
|last4=Chung
|first4=Tze-Wen
|date=2020
|editor-last=Chun
|editor-first=Heung Jae
|editor2-last=Reis
|editor2-first=Rui L.
|editor3-last=Motta
|editor3-first=Antonella
|editor4-last=Khang
|editor4-first=Gilson
|series=Biomimicked Biomaterials: Advances in Tissue Engineering and Regenerative Medicine
|publisher=Springer
|location=Singapore
|pages=125–140
|language=en
|doi=10.1007/978-981-15-3262-7_9
|isbn=978-981-15-3262-7
}}</ref><ref>{{Cite news|title=Key terminology in biomaterials and biocompatibility|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2468451118300746|work=Current Opinion in Biomedical Engineering|date=2019-06-01|accessdate=2023-06-27|issn=2468-4511|doi=10.1016/j.cobme.2019.02.004|pages=45–50|volume=10|language=en|first=Laleh|last=Ghasemi-Mobarakeh|first2=Davood|last2=Kolahreez|first3=Seeram|last3=Ramakrishna|first4=David|last4=Williams}}</ref>

=== Біологічні сигнали та сенсори ===
Біологічні сигнали, такі як, наприклад, [[Електричний струм|електричні імпульси]], що генеруються [[Серце|серцем]] ([[ЕКГ]]), [[Мозок|мозком]] ([[ЕЕГ]]) і [[М'язи|м’язами]] ([[Електроміографія|ЕМГ]]), є ключовими елементами багатьох діагностичних і терапевтичних застосувань. Вимірювання та запис біологічних сигналів за допомогою різних типів [[Датчик|датчиків]], а також їх подальший аналіз та інтерпретація є важливими для медичної діагностики, моніторингу, профілактики та лікування. Ці знання мають вирішальне значення для розробки пристроїв, які досліджують здоров’я пацієнтів, діагностують захворювання та направляють лікування.<ref>{{Cite book
|url=https://www.taylorfrancis.com/books/mono/10.1201/b15468/biomedical-signals-imaging-informatics-joseph-bronzino-donald-peterson
|title=Biomedical Signals, Imaging, and Informatics |date=2014-12-15
|editor-last=Peterson
|editor-first=Joseph D. Bronzino, Donald R.
|publisher=CRC Press
|location=Boca Raton
|doi=10.1201/b15468
|isbn=978-0-429-10401-5
}}</ref>

=== Візуалізація ===
[[Файл:Tractography animated lateral view.gif|альт=Анімована трактографія (дифузійна МРТ) головного мозку|міні|Анімована трактографія ([[дифузійна МРТ]]) головного мозку]]
Технології [[Медична візуалізація|біомедичної візуалізації,]] такі як КТ, МРТ, [[ультразвук]] та інші, зробили революцію в медицині, дозволивши неінвазивно візуалізувати внутрішні структури та процеси тіла. Біомедична інженерія досліджує фізику та принципи, що лежать в основі цих модальностей зображення, а також методи отримання, реконструкції, обробки та аналізу зображень. Розуміння цих принципів може допомогти в розробці та оптимізації нових технологій і протоколів [[Візуалізація|візуалізації]].<ref>{{Cite news|title=Vol. 8 No. 6 (2021): Journal of Biomedical Engineering and Medical Imaging 							| British Journal of Healthcare and Medical Research|url=https://doi.org/10.14738/jbemi.86.2021|work=Journal of Biomedical Engineering and Medical Imaging|date=2021-11-16|accessdate=2023-06-27|issn=2055-1266|doi=10.14738/jbemi.86.2021|volume=8|issue=6|language=en-US}}</ref>

=== Медичний інструментарій ===
Біомедичнна інженерія передбачає застосування [[Електроніка|електроніки]] та методів [[вимірювання]] для розробки пристроїв, які використовуються як для власне досліджень в біомедичній інженерії, так і проектуються прилади для діагностики та лікування захворювань в медицині. БІомедичниа інженерія включає в себе принципи теорії [[Електричний ланцюг|електричних ланцюгів]], [[Сенсор|сенсорної]] технології та обробки сигналів у контексті [[Проєктування|проектування]] та використання медичних пристроїв, систем моніторингу пацієнтів та багато інших медичних [[Технологія|технологій]].<ref>{{Cite book
|url=https://www.taylorfrancis.com/books/mono/10.1201/9780429193989/instrumentation-handbook-biomedical-engineers-mesut-sahin
|title=Instrumentation Handbook for Biomedical Engineers |last=Sahin
|first=Mesut
|date=2020-10-27
|publisher=CRC Press
|location=Boca Raton
|doi=10.1201/9780429193989
|isbn=978-0-429-19398-9
}}</ref><ref>{{Cite book
|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780323854139000050
|title=Chapter One - Introduction to biomedical instrumentation |last=Ozsahin
|first=Ilker
|last2=Ozsahin
|first2=Dilber Uzun
|last3=Mubarak
|first3=Mustapha Taiwo
|date=2022-01-01
|editor-last=Ozsahin
|editor-first=Dilber Uzun
|editor2-last=Ozsahin
|editor2-first=Ilker
|series=Modern Practical Healthcare Issues in Biomedical Instrumentation
|publisher=Academic Press
|pages=1–2
|language=en
|doi=10.1016/b978-0-323-85413-9.00005-0
|isbn=978-0-323-85413-9
}}</ref>

=== Тканинна інженерія ===
[[Тканинна інженерія]] — це біомедична інженерна [[Наукова дисципліна|дисципліна]], яка використовує комбінацію [[Клітина|клітин]], [[Інженерія|інженерії]], [[Матеріалознавство|матеріалознавства]] і відповідних біохімічних і фізико-хімічних факторів для відновлення, підтримки, покращення або заміни різних типів [[Тканина (біологія)|біологічних тканин]] та [[Орган (анатомія)|органів]], і є, також, частиною [[Регенеративна медицина|регенеративної медицини]].[[Файл:Tissue Engineering.png|альт=Тканинна інженерія|міні|[[Тканинна інженерія]]]]
=== Генетична інженерія ===
[[Генна інженерія|Генетична інженерія]] передбачає маніпуляції з ДНК організму для досягнення бажаних ознак. У контексті біомедичної інженерії методи генної інженерії використовуються для створення [[Клітинна інженерія|генетично модифікованих клітин]] або організмів для виробництва терапевтичних білків, [[Генотерапія|генотерапії]] або вивчення захворювань, для створення нових біоматеріалів, а також для проектування та дослідження систем [[Редагування генома|редагуваня генома]] для [[Молекулярна медицина|молекулярної медицини]]. Біомедична інженерія розглядає основні принципи та методи генної інженерії, включаючи [[Молекулярне клонування|клонування ДНК]], [[Полімеразна ланцюгова реакція|ПЛР]], [[Синтетична геноміка|синтетичну геноміку]], методи редагування генів (такі як [[CRISPR/cas9|CRISPR-Cas9]]), [[трансгенні організми]] тощо.<ref>{{Cite news|title=Genetically Engineered Elastin-based Biomaterials for Biomedical Applications|url=https://www.eurekaselect.com/article/90248|work=Current Medicinal Chemistry|accessdate=2023-06-27|doi=10.2174/0929867325666180508094637|pages=7117–7146|volume=26|issue=40|language=en|first=Mercedes|last=Santos|first2=Sofía|last2=Serrano-Dúcar|first3=Juan|last3=González-Valdivieso|first4=Reinaldo|last4=Vallejo|first5=Alessandra|last5=Girotti|first6=Purificación|last6=Cuadrado|first7=Francisco Javier|last7=Arias}}</ref><ref>{{Cite web|title=CRISPR Techniques for Biomedical Engineering and Functional Genomics {{!}} Frontiers Research Topic|url=https://www.frontiersin.org/research-topics/17096/crispr-techniques-for-biomedical-engineering-and-functional-genomics|website=www.frontiersin.org|accessdate=2023-06-27|language=en}}</ref><ref>{{Cite news|title=Biomedical applications of gene editing|url=http://link.springer.com/10.1007/s00439-016-1723-1|work=Human Genetics|date=2016-09|accessdate=2023-06-27|issn=0340-6717|doi=10.1007/s00439-016-1723-1|pages=967–969|volume=135|issue=9|language=en|first=Pablo|last=Perez-Pinera|first2=Zheng-Yi|last2=Chen}}</ref>

=== Системна біологія та обчислювальна біологія ===
[[Системна біологія]] — це вивчення систем біологічних компонентів, якими можуть бути молекули, клітини, [[Організм|організми]] або цілі [[Вид|види]].<ref>{{Cite news|title=Bioengineering and Systems Biology|url=https://doi.org/10.1007/s10439-006-9119-3|work=Annals of Biomedical Engineering|date=2006-07-01|accessdate=2023-06-27|issn=1573-9686|doi=10.1007/s10439-006-9119-3|pages=1226–1233|volume=34|issue=7|language=en|first=Trey|last=Ideker|first2=L. Raimond|last2=Winslow|first3=Douglas A.|last3=Lauffenburger}}</ref>

[[Обчислювальна біологія]] та [[біоінформатика]] використовують [[аналіз даних]] і теоретичні методи, [[математичне моделювання]] та методи обчислювального моделювання для вивчення біологічних, поведінкових і соціальних систем. Біомедична інженерія досліджує як ці принципи можна використовувати для аналізу складних біологічних систем і прогнозування їх поведінки, що є вирішальним для розуміння механізмів захворювання та розробки нових методів лікування.<ref>{{Cite book
|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128046593000130
|title=Chapter 13 - Bioinformatics and Systems Biology in Bioengineering |last=Nalluri
|first=Joseph J.
|last2=Barh
|first2=Debmalya
|last3=Azevedo
|first3=Vasco
|last4=Ghosh
|first4=Preetam
|date=2018-01-01
|editor-last=Barh
|editor-first=Debmalya
|editor2-last=Azevedo
|editor2-first=Vasco
|series=Omics Technologies and Bio-Engineering
|publisher=Academic Press
|pages=223–243
|language=en
|doi=10.1016/b978-0-12-804659-3.00013-0
|isbn=978-0-12-804659-3
}}</ref>

== Спеціалізації та напрямки ==

=== Біомеханіка ===
[[Файл:Mechanical Testing Lab (5426178692).jpg|альт=Біомедичний інженер тестує каркас фрагменту кістки на осьове механічне навантаження|міні|[[Біомедичний інженер]] тестує каркас фрагменту [[Кістка|кістки]] на осьове механічне навантаження]]
[[Біомеханіка]] — це розділ біомедичної інженерії, який застосовує принципи [[Механіка|механіки]] для розуміння та відтворення [[Біологічна система|біологічних систем]] і структур організму. Це міждисциплінарна галузь, яка поєднує концепції [[Інженерія|інженерії]], [[Фізика|фізики]] та [[Біологія|біології]] для вивчення [[Сила|сил]], які діють на людське тіло та в людському тілі.
У контексті біомедичної інженерії до біомеханіки відносяться:

* Статична та динамічна біомеханіка: ця галузь вивчає, як сили діють на тіло людини під час [[Рух|руху]] (динаміка) і в стані спокою (статика). Така біомеханіка передбачає застосування [[Закони руху Ньютона|законів руху Ньютона]] для аналізу рухів тіла, [[М'язи|м’язової]] активності та навантажень на [[Суглоб|суглоби]], і широко використовується при розробці [[Ортопедія|ортопедичних]] [[Імплантати|імплантатів]], [[Протези|протезів]] та [[Ортез (медицина)|ортезів]].<ref>{{Cite news|title=MODELS OF EVALUATION OF BIOMECHANICAL PARAMETERS OF LOWER EXTREMITIES IN CHILDREN|url=http://scinews.kpi.ua/article/view/158812|work=KPI Science News|date=2019-03-06|accessdate=2023-06-26|issn=2617-5509|doi=10.20535/kpi-sn.2019.1.158812|pages=67–75|volume=0|issue=1|first=Valentyn V.|last=Tsapenko|first2=Mykola F.|last2=Tereshchenko|first3=Grygorii S.|last3=Tymchik}}</ref><ref name=":3" />
* Клітинна та молекулярна біомеханіка: ця область фокусується на механічній поведінці [[Клітина|клітин]] і [[Молекула|молекул]].<ref>{{Cite book
|url=http://link.springer.com/10.1007/978-3-540-29678-2_3541
|title=Molecular and Cellular Biomechanics |last=Herzog
|first=Walter
|date=2009
|editor-last=Binder
|editor-first=Marc D.
|editor2-last=Hirokawa
|editor2-first=Nobutaka
|editor3-last=Windhorst
|editor3-first=Uwe
|series=Encyclopedia of Neuroscience
|publisher=Springer Berlin Heidelberg
|location=Berlin, Heidelberg
|pages=2389–2393
|language=en
|doi=10.1007/978-3-540-29678-2_3541
|isbn=978-3-540-23735-8
}}</ref><ref>{{Cite news|title=Molecular Biomechanics: The Molecular Basis of How Forces Regulate Cellular Function|url=https://doi.org/10.1007/s12195-010-0109-z|work=Cellular and Molecular Bioengineering|date=2010-06-01|accessdate=2023-07-01|issn=1865-5033|pmc=PMC2917781|pmid=20700472|doi=10.1007/s12195-010-0109-z|pages=91–105|volume=3|issue=2|language=en|first=Gang|last=Bao|first2=Roger D.|last2=Kamm|first3=Wendy|last3=Thomas|first4=Wonmuk|last4=Hwang|first5=Daniel A.|last5=Fletcher|first6=Alan J.|last6=Grodzinsky|first7=Cheng|last7=Zhu|first8=Mohammad R. K.|last8=Mofrad}}</ref><ref>{{Cite news|title=Cellular and molecular biomechanics|url=https://content.iospress.com/articles/technology-and-health-care/thc00586|work=Technology and Health Care|date=2010-01-01|accessdate=2023-07-01|issn=0928-7329|doi=10.3233/THC-2010-0586|pages=233–243|volume=18|issue=3|language=en|first=Veronica A.|last=Campbell|first2=Brian|last2=O'Connell}}</ref><ref>{{Cite book
|url=https://www.taylorfrancis.com/books/mono/10.1201/b18093/molecular-cellular-biomechanics-bradley-layton
|title=Molecular and Cellular Biomechanics |date=2015-03-25
|editor-last=Layton
|editor-first=Bradley
|publisher=Jenny Stanford Publishing
|location=New York
|doi=10.1201/b18093
|isbn=978-0-429-06927-7
}}</ref> Це має значні наслідки для розуміння захворювань на клітинному та молекулярному рівнях та розробки цільових методів лікування, включно з доставкою ліків, що досліджує [[наномедицина]].<ref>{{Cite news|title=Mechanochemitry: A Molecular Biomechanics View of Mechanosensing|url=https://doi.org/10.1007/s10439-013-0904-5|work=Annals of Biomedical Engineering|date=2014-02-01|accessdate=2023-07-01|issn=1573-9686|pmc=PMC3943982|pmid=24006131|doi=10.1007/s10439-013-0904-5|pages=388–404|volume=42|issue=2|language=en|first=Cheng|last=Zhu}}</ref><ref>{{Cite news|title=The World of Nano-Biomechanics|url=https://doi.org/10.1016/C2015-0-01857-3|date=2017|accessdate=2023-07-01|doi=10.1016/c2015-0-01857-3|publisher=[[Elsevier]]|isbn=978-0-444-63686-7|last=Atsushi Ikai}}</ref><ref>{{Cite book
|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/B9780444636867000146
|title=Molecular and Cellular Manipulations for Future Nanomedicine |last=Ikai
|first=A.
|date=2017
|series=The World of Nano-Biomechanics
|publisher=Elsevier
|pages=267–282
|language=en
|doi=10.1016/b978-0-444-63686-7.00014-6
|isbn=978-0-444-63686-7
}}</ref>
* Біомеханіка тканин: у цій галузі досліджуються механічні властивості м’яких і твердих [[Тканина (біологія)|тканин]], включаючи серце, [[кровоносні судини]], [[Хрящ|хрящі]], [[Кістка|кістки]] та [[Шкіра|шкіру]]. Знання в цій галузі є вирішальними для розробки медичних пристроїв, тканинної інженерії та розуміння хвороб, пов’язаних із тканинами.<ref>{{Cite book
|url=https://link.springer.com/10.1007/978-94-007-5890-2
|title=Biomechanics of Cells and Tissues: Experiments, Models and Simulations |date=2013
|editor-last=Lecca
|editor-first=Paola
|series=Lecture Notes in Computational Vision and Biomechanics
|publisher=[[Springer]] Netherlands
|volume=9
|location=Dordrecht
|language=en
|doi=10.1007/978-94-007-5890-2
|isbn=978-94-007-5889-6
}}</ref><ref>{{Cite book
|url=https://www.taylorfrancis.com/books/edit/10.1201/9781351135825/biomechanics-soft-tissues-adil-al-mayah
|title=Biomechanics of Soft Tissues: Principles and Applications |date=2018-03-13
|editor-last=Mayah
|editor-first=Adil Al
|publisher=CRC Press
|location=Boca Raton
|doi=10.1201/9781351135825
|isbn=978-1-351-13582-5
}}</ref><ref>{{Cite book
|url=https://www.mdpi.com/books/book/2897
|title=Advances in Biological Tissue Biomechanics |date=2020-09-23
|editor-last=Lee
|editor-first=Chung-Hao
|editor2-last=Liao
|editor2-first=Jun
|publisher=MDPI - Multidisciplinary Digital Publishing Institute
|language=English
|doi=10.3390/books978-3-03943-151-9
|isbn=978-3-03943-150-2
}}</ref>
* Біомеханіка рідин (біофлюїдна механіка<ref>{{Cite book
|title=Biofluid mechanics: an introduction to fluid mechanics, macrocirculation, and microcirculation |last=Rubenstein
|first=David A.
|last2=Yin
|first2=Wei
|last3=Frame
|first3=Mary D.
|date=2015
|series=Academic Press series in biomedical engineering
|publisher=Academic Press is an imprint of Elsevier
|edition=Second edition
|location=Amsterdam Boston Heidelberg
|isbn=978-0-12-800944-4
}}</ref>): Ця галузь вивчає поведінку біологічних рідин, таких як потік крові та повітря в організмі.<ref>{{Cite news|title=Biomechanics of liquid–epithelium interactions in pulmonary airways|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1569904808001006|work=Respiratory Physiology & Neurobiology|date=2008-11-30|accessdate=2023-06-26|issn=1569-9048|pmc=PMC2652855|pmid=18511356|doi=10.1016/j.resp.2008.04.008|pages=232–243|volume=163|issue=1|language=en|first=Samir N.|last=Ghadiali|first2=Donald P.|last2=Gaver}}</ref><ref>{{Cite news|title=The biomechanics of solids and fluids: the physics of life|url=https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0143-0807/37/5/053001|work=[[European Journal of Physics]]|date=2016-09-01|accessdate=2023-06-26|issn=0143-0807|doi=10.1088/0143-0807/37/5/053001|pages=053001|volume=37|issue=5|first=David E|last=Alexander}}</ref> Це має вирішальне значення для розуміння, профілактики, лікування та реабілітації при патологічних станах, пов’язаних із [[Кровообіг|кровообігом]] і [[Дихання|диханням]], і є ключовим у розробці таких пристроїв, як [[Шлуночковий допоміжний пристрій|серцеві насоси]]<ref>{{Cite news|title=Cardiac Assist Devices: Early Concepts, Current Technologies, and Future Innovations|url=https://www.mdpi.com/2306-5354/6/1/18|work=Bioengineering|date=2019-03|accessdate=2023-06-26|issn=2306-5354|pmc=PMC6466092|pmid=30781387|doi=10.3390/bioengineering6010018|pages=18|volume=6|issue=1|language=en|first=Jooli|last=Han|first2=Dennis R.|last2=Trumble}}</ref><ref>{{Cite news|title=The left ventricular assist device as a patient monitoring system|url=https://www.annalscts.com/article/view/16802|work=Annals of Cardiothoracic Surgery|date=2021-03|accessdate=2023-06-26|issn=2304-1021|pmc=PMC8033254|pmid=33842216|doi=10.21037/acs-2020-cfmcs-218|pages=22132–22232|volume=10|issue=2|language=en|first=Francesco|last=Moscato|first2=Christoph|last2=Gross|first3=Martin|last3=Maw|first4=Thomas|last4=Schlöglhofer|first5=Marcus|last5=Granegger|first6=Daniel|last6=Zimpfer|first7=Heinrich|last7=Schima}}</ref><ref>{{Cite news|title=Left Ventricular Assist Device as a Destination Therapy: Current Situation and the Importance of Patient Selection|url=https://www.mdpi.com/2075-1729/13/4/1065|work=Life|date=2023-04|accessdate=2023-06-26|issn=2075-1729|pmc=PMC10144236|pmid=37109593|doi=10.3390/life13041065|pages=1065|volume=13|issue=4|language=en|first=María|last=Melendo-Viu|first2=David|last2=Dobarro|first3=Sergio|last3=Raposeiras Roubin|first4=Carmen|last4=Llamas Pernas|first5=Candela|last5=Moliz Cordón|first6=Miriam|last6=Vazquez Lamas|first7=Miguel|last7=Piñón Esteban|first8=Maria Ángela|last8=Varela Martínez|first9=Emad|last9=Abu Assi}}</ref> та [[апарат штучної вентиляції легень]]<ref>{{Cite news|title=Mechanical Ventilation: State of the Art|url=https://doi.org/10.1016/j.mayocp.2017.05.004|work=Mayo Clinic Proceedings|date=2017-09|accessdate=2023-06-26|issn=0025-6196|doi=10.1016/j.mayocp.2017.05.004|pages=1382–1400|volume=92|issue=9|first=Tài|last=Pham|first2=Laurent J.|last2=Brochard|first3=Arthur S.|last3=Slutsky}}</ref>.
* Ортопедична біомеханіка: ця спеціалізація розглядає механіку кісток, суглобів і м’язів. Ортопедична біомеханіка відіграє важливу роль у розробці та оцінці ортопедичних пристроїв, таких як [[Штучний суглоб|штучні суглоби]], кісткові гвинти та пластини, а також у розумінні та лікуванні таких захворювань, як [[остеопороз]] і [[артрит]].<ref name=":2" /><ref>{{Cite book
|url=https://www.taylorfrancis.com/books/edit/10.1201/b13733/orthopaedic-biomechanics-beth-winkelstein
|title=Orthopaedic Biomechanics |date=2013-01-23
|editor-last=Winkelstein
|editor-first=Beth A.
|publisher=CRC Press
|location=Boca Raton
|doi=10.1201/b13733
|isbn=978-0-429-06452-4
}}</ref><ref>{{Cite book
|url=https://link.springer.com/10.1007/978-981-15-3159-0
|title=Frontiers in Orthopaedic Biomechanics |date=2020
|editor-last=Cheng
|editor-first=Cheng-Kung
|editor2-last=Woo
|editor2-first=Savio L-Y.
|publisher=[[Springer]] Nature Singapore
|location=Singapore
|language=en
|doi=10.1007/978-981-15-3159-0
|isbn=978-981-15-3158-3
}}</ref><ref>{{Cite book
|url=https://link.springer.com/10.1007/978-3-030-81549-3
|title=Orthopaedic Biomechanics in Sports Medicine |date=2021
|editor-last=Koh
|editor-first=Jason
|editor2-last=Zaffagnini
|editor2-first=Stefano
|editor3-last=Kuroda
|editor3-first=Ryosuke
|editor4-last=Longo
|editor4-first=Umile Giuseppe
|editor5-last=Amirouche
|editor5-first=Farid
|publisher=Springer International Publishing
|location=Cham
|language=en
|doi=10.1007/978-3-030-81549-3
|isbn=978-3-030-81548-6
}}</ref><ref>{{Cite book
|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128244814000147
|title=Chapter 4 - Orthopedic biomechanics: multibody analysis |last=Putame
|first=Giovanni
|last2=Aldieri
|first2=Alessandra
|last3=Audenino
|first3=Alberto
|last4=Terzini
|first4=Mara
|date=2022-01-01
|editor-last=Innocenti
|editor-first=Bernardo
|editor2-last=Galbusera
|editor2-first=Fabio
|series=Human Orthopaedic Biomechanics |publisher=Academic Press
|pages=39–69
|language=en
|doi=10.1016/b978-0-12-824481-4.00014-7
|isbn=978-0-12-824481-4
}}</ref>

=== Біоматеріали ===
[[Біоматеріали]] — розробка та вдосконалення, природних, штучних і комбінованих речовин, які використовуються в медичних пристроях, або контактують і взаємодіють з живою тканиною як [[імплантати]] і не тільки.<ref name=":6" /> (''Див. також'' [[Біополімери]], [[Біосенсор]], [[Наносенсор]], [[Зелені нанотехнології]], [[Біомолекулярна електроніка]], [[ДНК-комп'ютер]])

У контексті біомедичної інженерії біоматеріали — це речовини — синтетичні чи природні — які використовуються в медичних пристроях або в контакті з біологічними системами. Вони призначені для взаємодії з біологічними системами для оцінки, лікування, покращення чи заміни будь-якої частини певної тканини, органу чи функції тіла.<ref name=":7" />

Ці матеріали, зазвичай, мають бути біологічно сумісними, тобто вони не повинні викликати жодних побічних реакцій при введенні в організм. Вони також можуть бути біорозсмоктуваними, тобто вони можуть бути розщеплені та засвоєні організмом з часом.

Деякі класи біоматеріалів:

* [[Метали]]: вони часто використовуються в ортопедичних цілях через їх високу міцність і міцність. Загальні приклади включають [[неіржавна сталь]] і [[титанові сплави]]<ref>{{Cite news|title=Mechanical biocompatibilities of titanium alloys for biomedical applications|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1751616107000148|work=Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials|date=2008-01-01|accessdate=2023-06-26|issn=1751-6161|doi=10.1016/j.jmbbm.2007.07.001|pages=30–42|volume=1|issue=1|language=en|first=Mitsuo|last=Niinomi}}</ref>, які використовуються для заміни суглобів або зубних імплантатів.
* Кераміка: ці матеріали, включаючи гідроксиапатит і біоскло, часто використовуються для ортопедичних і зубних імплантатів через їх схожість з мінералами кістки.<ref>{{Cite news|title=Third-Generation Biomedical Materials|url=https://www.science.org/doi/10.1126/science.1067404|work=[[Science]]|date=2002-02-08|accessdate=2023-06-26|doi=10.1126/science.1067404|pages=1014–1017|volume=295|issue=5557|first=Larry L.|last=Hench|first2=Julia M.|last2=Polak}}</ref>
* [[Полімери]]: як біоматеріали в біомедичній інженерії можливо використовувати як природні [[біополімери]]<ref>{{Cite book
|url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/9781119771951.ch7
|title=Biopolymers: A Retrospective Analysis in the Facet of Biomedical Engineering |last=Ravichandran
|first=Gayathri
|last2=Rengan
|first2=Aravind Kumar
|date=2021-10-25
|editor-last=Krishnaraj
|editor-first=R. Navanietha
|editor2-last=Sani
|editor2-first=Rajesh K.
|series=Biomolecular Engineering Solutions for Renewable Specialty Chemicals
|publisher=Wiley
|edition=1
|pages=201–246
|language=en
|doi=10.1002/9781119771951.ch7
|isbn=978-1-119-77192-0
}}</ref><ref>{{Cite news|title=Biopolymer: A Sustainable Material for Food and Medical Applications|url=https://www.mdpi.com/2073-4360/14/5/983|work=Polymers|date=2022-01|accessdate=2023-06-26|issn=2073-4360|pmc=PMC8912672|pmid=35267803|doi=10.3390/polym14050983|pages=983|volume=14|issue=5|language=en|first=Jaya|last=Baranwal|first2=Brajesh|last2=Barse|first3=Antonella|last3=Fais|first4=Giovanna Lucia|last4=Delogu|first5=Amit|last5=Kumar}}</ref><ref>{{Cite news|title=A comprehensive review on recent advances in preparation, physicochemical characterization, and bioengineering applications of biopolymers|url=https://doi.org/10.1007/s00289-022-04443-4|work=Polymer Bulletin|date=2023-07-01|accessdate=2023-06-26|issn=1436-2449|pmc=PMC9409625|pmid=36043186|doi=10.1007/s00289-022-04443-4|pages=7247–7312|volume=80|issue=7|language=en|first=Abinash|last=Das|first2=Togam|last2=Ringu|first3=Sampad|last3=Ghosh|first4=Nabakumar|last4=Pramanik}}</ref><ref>{{Cite book
|url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/9783527818310
|title=Biopolymers for Biomedical and Biotechnological Applications |date=2021-02-23
|editor-last=Rehm
|editor-first=Bernd
|editor2-last=Moradali
|editor2-first=M. Fata
|publisher=Wiley
|edition=1
|language=en
|doi=10.1002/9783527818310
|isbn=978-3-527-81831-0
}}</ref><ref>{{Cite news|title=Special Issue: Biopolymer-Based Materials for Biomedical Engineering|url=https://www.mdpi.com/1996-1944/15/8/2942|work=Materials|date=2022-01|accessdate=2023-06-26|issn=1996-1944|pmc=PMC9030867|pmid=35454635|doi=10.3390/ma15082942|pages=2942|volume=15|issue=8|language=en|first=Joaquim M.|last=Oliveira|first2=Viviana P.|last2=Ribeiro|first3=Rui L.|last3=Reis}}</ref>, так і синтетичні полімери.<ref>{{Cite book
|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128168721000017
|title=Chapter 1 - Polymer fibers in biomedical engineering |last=Nicolae
|first=Alexandra
|last2=Grumezescu
|first2=Alexandru Mihai
|date=2019-01-01
|editor-last=Grumezescu
|editor-first=Valentina
|editor2-last=Grumezescu
|editor2-first=Alexandru Mihai
|series=Materials for Biomedical Engineering
|publisher=Elsevier
|pages=1–20
|language=en
|doi=10.1016/b978-0-12-816872-1.00001-7
|isbn=978-0-12-816872-1
}}</ref><ref>{{Cite news|title=Polymers for Biomedical Applications: The Importance of Hydrophobicity in Directing Biological Interactions and Application Efficacy|url=https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.biomac.1c00434|work=Biomacromolecules|date=2021-11-08|accessdate=2023-06-26|issn=1525-7797|doi=10.1021/acs.biomac.1c00434|pages=4459–4469|volume=22|issue=11|language=en|first=Amanda K.|last=Pearce|first2=Rachel K.|last2=O’Reilly}}</ref><ref>{{Cite book
|title=Polymer nanocomposites in biomedical engineering |date=2019
|editor-last=Sadasivuni
|editor-first=Kishor Kumar
|editor2-last=Ponnamma
|editor2-first=Deepalekshmi
|editor3-last=Rajan
|editor3-first=Mariappans
|editor4-last=Ahmed
|editor4-first=Basheer M.
|editor5-last=Al-Maadeed
|editor5-first=Mariam Ali S. A.
|series=Lecture notes in bioengineering
|publisher=Springer
|location=Cham
|isbn=978-3-030-04740-5
}}</ref> Приклади включають [[колаген]], [[желатин]] і [[Гіалуронова кислота|гіалуронову кислоту]] з природних джерел, а також [[полілактид]] (полімолочну кислоту, PLA), [[Полігліколева кислота|полігліколеву кислоту]] (PGA) і [[поліетиленгліколь]] (PEG) із синтетичних джерел.<ref>{{Cite news|title=Supramolecular polymers|url=https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2012/cs/c2cs90071h|work=Chemical Society Reviews|date=2012-08-20|accessdate=2023-06-26|issn=1460-4744|doi=10.1039/C2CS90071H|pages=5879–5880|volume=41|issue=18|language=en|first=Feihe|last=Huang|first2=Oren A.|last2=Scherman}}</ref><ref>{{Cite news|title=Thermo-sensitive polymers in medicine: A review|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0014305719303507|work=European Polymer Journal|date=2019-08-01|accessdate=2023-06-26|issn=0014-3057|doi=10.1016/j.eurpolymj.2019.05.024|pages=402–423|volume=117|language=en|first=Payam|last=Zarrintaj|first2=Maryam|last2=Jouyandeh|first3=Mohammad Reza|last3=Ganjali|first4=Behzad Shirkavand|last4=Hadavand|first5=Masoud|last5=Mozafari|first6=Sergei S.|last6=Sheiko|first7=Mohammad|last7=Vatankhah-Varnoosfaderani|first8=Tomy J.|last8=Gutiérrez|first9=Mohammad Reza|last9=Saeb}}</ref> Вони часто використовуються для систем доставки ліків в наномедицині, скаффолдів (каркасів) в тканинної інженерії<ref>{{Cite news|title=Engineering bioactive synthetic polymers for biomedical applications: a review with emphasis on tissue engineering and controlled release|url=https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/ma/d1ma00092f|work=Materials Advances|date=2021-07-20|accessdate=2023-06-26|issn=2633-5409|doi=10.1039/D1MA00092F|pages=4447–4478|volume=2|issue=14|language=en|first=Edna Johana|last=Bolívar-Monsalve|first2=Mario Moisés|last2=Alvarez|first3=Samira|last3=Hosseini|first4=Michelle Alejandra|last4=Espinosa-Hernandez|first5=Carlos Fernando|last5=Ceballos-González|first6=Margarita|last6=Sanchez-Dominguez|first7=Su Ryon|last7=Shin|first8=Berivan|last8=Cecen|first9=Shabir|last9=Hassan}}</ref> та [[Шовний матеріал|швів]] в [[Хірургія|хірургії]].<ref>{{Cite web|title=Polymers|url=https://www.mdpi.com/journal/polymers/special_issues/polymers_biomedical_engineering|website=www.mdpi.com|accessdate=2023-06-26|language=en}}</ref>
* [[Композити]]: поєднують властивості різних класів біоматеріалів для отримання оптимізованих властивостей.<ref>{{Cite news|title=A fundamental review on composite materials and some of their applications in biomedical engineering|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1018363920302713|work=Journal of King Saud University - Engineering Sciences|date=2021-12-01|accessdate=2023-06-26|issn=1018-3639|doi=10.1016/j.jksues.2020.07.007|pages=557–568|volume=33|issue=8|language=en|first=Munonyedi Kelvin|last=Egbo}}</ref> Прикладом може бути використання полімерних композитів, армованих вуглецевим волокном, в ортопедії.
* [[Біологічні матеріали]]: матеріали, отримані з біологічних джерел, такі як алотрансплантати (тканина іншої особини того ж виду) і ксенотрансплантати (тканина особини іншого виду).<ref>{{Cite news|title=Comparative analysis of two biomaterials mixed with autogenous bone graft for vertical ridge augmentation: A histomorphometric study in humans|url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/cid.13124|work=Clinical Implant Dentistry and Related Research|date=2022-10|accessdate=2023-06-26|issn=1523-0899|pmc=PMC9804607|pmid=35916287|doi=10.1111/cid.13124|pages=709–719|volume=24|issue=5|language=en|first=Pier|last=Gallo|first2=David|last2=Díaz‐Báez|first3=Sandra|last3=Perdomo|first4=Antonio Carlos|last4=Aloise|first5=Mustafa|last5=Tattan|first6=Muhammad H. A.|last6=Saleh|first7=André Antonio|last7=Pelegrine|first8=Andrea|last8=Ravidà|first9=Hom‐Lay|last9=Wang}}</ref>

=== Тканинна інженерія ===
[[Файл:Self assembling peptide scaffolds for neural tissue engineering applications..jpg|альт=Пептидні бірозкладні каркаси для інженерії нервової тканини|міні|Пептидні бірозкладні каркаси для [[Тканинна інженерія|тканинної]] [[Інженерія нервової тканини|інженерії нервової тканини]]]][[Файл:Mouse embryonic salivary gland growing in vitro.jpg|міні|[[Органоїд]] [[Слинні залози|слинної залози]] миші росте ''in vitro'']][[Тканинна інженерія]] — це міждисциплінарна галузь, метою якої є розробка функціональних [[Тканина (біологія)|тканин]] і [[Орган (анатомія)|органів]] для заміни або відновлення пошкоджених. Біомедична інженерія поєднує принципи [[Клітинна біологія|клітинної біології]] ([[індуковані плюрипотентні стовбурові клітини]]), біоматеріалів та біоінженерії, для проектування та виготовлення [[Культура клітин|культур клітин]], [[Біополімери|біополімерних]] каркасів, [[Органоїд|органоїдів]], а також дизайну {{Не перекладено|Біореактор|біореакторів|en|Bioreactor}} та пристроїв для [[Біодрук|біодруку]] для культивації органоїдів, частин тканин та [[Друк органів|друку органів]].<ref>{{Cite news|title=Tissue Engineering|url=https://www.science.org/doi/10.1126/science.8493529|work=[[Science]]|date=1993-05-14|accessdate=2023-06-27|issn=0036-8075|doi=10.1126/science.8493529|pages=920–926|volume=260|issue=5110|language=en|first=Robert|last=Langer|first2=Joseph P.|last2=Vacanti}}</ref><ref>{{Cite book
|title=Principles of tissue engineering |date=2020
|editor-last=Lanza
|editor-first=Robert P.
|editor2-last=Langer
|editor2-first=Robert
|editor3-last=Vacanti
|editor3-first=Joseph P.
|editor4-last=Atala
|editor4-first=Anthony
|publisher=Elsevier, Academic Press
|edition=5th edition
|location=Amsterdam
|isbn=978-0-12-818422-6
}}</ref>

Каркаси (скаффолди) діють як опорні структури, які імітують [[позаклітинний матрикс]] і забезпечують основу для прикріплення, росту та [[Диференціація клітин|диференціації]] клітин. Клітини висівають на ці каркаси за допомогою методів [[Культура клітин|клітинної культури]], що дозволяє їм прилипати та розмножуватися, утворюючи тканиноподібні структури.<ref>{{Cite news|title=Tissue Engineering|url=https://www.science.org/doi/10.1126/science.8493529|work=[[Science]]|date=1993-05-14|accessdate=2023-08-16|issn=0036-8075|doi=10.1126/science.8493529|pages=920–926|volume=260|issue=5110|language=en|first=Robert|last=Langer|first2=Joseph P.|last2=Vacanti}}</ref> Матеріали скелетів різноманітні, включаючи [[Біополімери|природні полімери]] (наприклад, [[колаген]], [[фібрин]]), синтетичні [[полімери]] (наприклад, [[полілактид]], {{Не перекладено|Полігліколід|полігліколід|en|Polyglycolide}}) і гібридні матеріали для оптимізації механічних і біологічних властивостей.

Диференціація клітин від початкового стану до більш спеціалізованого фенотипу є критичним аспектом тканинної інженерії. Умови культивування клітин, включаючи фактори росту<ref>{{Cite news|title=Growth Factor Engineering Strategies for Regenerative Medicine Applications|url=https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fbioe.2019.00469|work=Frontiers in Bioengineering and Biotechnology|date=2020|accessdate=2023-08-16|issn=2296-4185|pmc=PMC6985039|pmid=32039177|doi=10.3389/fbioe.2019.00469|volume=7|first=Xiaochen|last=Ren|first2=Moyuan|last2=Zhao|first3=Blake|last3=Lash|first4=Mikaël M.|last4=Martino|first5=Ziad|last5=Julier}}</ref>, хімічні сигнали<ref name=":14">{{Cite news|title=Regulation and Directing Stem Cell Fate by Tissue Engineering Functional Microenvironments: Scaffold Physical and Chemical Cues|url=https://www.hindawi.com/journals/sci/2019/2180925/|work=Stem Cells International|date=2019-12-27|accessdate=2023-08-16|issn=1687-966X|pmc=PMC6948329|pmid=31949436|doi=10.1155/2019/2180925|pages=e2180925|volume=2019|language=en|first=Fei|last=Xing|first2=Lang|last2=Li|first3=Changchun|last3=Zhou|first4=Cheng|last4=Long|first5=Lina|last5=Wu|first6=Haoyuan|last6=Lei|first7=Qingquan|last7=Kong|first8=Yujiang|last8=Fan|first9=Zhou|last9=Xiang}}</ref> та механічні сили<ref>{{Cite news|title=Mechanical forces direct stem cell behaviour in development and regeneration|url=https://www.nature.com/articles/nrm.2017.108|work=[[Nature Reviews Molecular Cell Biology]]|date=2017-12|accessdate=2023-08-16|issn=1471-0080|pmc=PMC5803560|pmid=29115301|doi=10.1038/nrm.2017.108|pages=728–742|volume=18|issue=12|language=en|first=Kyle H.|last=Vining|first2=David J.|last2=Mooney}}</ref><ref name=":14" />, ретельно контролюються, щоб керувати диференціацією клітин за певними лініями. Маніпулюючи культуральним середовищем, дослідники можуть стимулювати клітини розвиватися в бажані типи клітин, що призводить до формування функціональних тканин.

Останні досягнення в техніці культивування клітин дозволили створювати [[Органоїд|органоїди]] — мініатюрні, спрощені версії органів — ''in vitro''.<ref>{{Cite news|title=Building additional complexity to in vitro-derived intestinal tissues|url=https://doi.org/10.1186/scrt362|work=Stem Cell Research & Therapy|date=2013-12-20|accessdate=2023-08-16|issn=1757-6512|pmc=PMC4029141|pmid=24565179|doi=10.1186/scrt362|pages=S1|volume=4|issue=1|first=Samantha A.|last=Brugmann|first2=James M.|last2=Wells}}</ref><ref>{{Cite news|title=Organoids|url=https://www.nature.com/articles/s43586-022-00174-y|work=Nature Reviews Methods Primers|date=2022-12-01|accessdate=2023-08-16|issn=2662-8449|pmc=PMC10270325|pmid=37325195|doi=10.1038/s43586-022-00174-y|pages=1–21|volume=2|issue=1|language=en|first=Zixuan|last=Zhao|first2=Xinyi|last2=Chen|first3=Anna M.|last3=Dowbaj|first4=Aleksandra|last4=Sljukic|first5=Kaitlin|last5=Bratlie|first6=Luda|last6=Lin|first7=Eliza Li Shan|last7=Fong|first8=Gowri Manohari|last8=Balachander|first9=Zhaowei|last9=Chen}}</ref><ref>{{Cite news|title=Assembly of Human Organs from Stem Cells to Study Liver Disease|url=https://ajp.amjpathol.org/article/S0002-9440(13)00777-3/fulltext|work=The American Journal of Pathology|date=2014-02-01|accessdate=2023-08-16|issn=0002-9440|pmc=PMC3906514|pmid=24333262|doi=10.1016/j.ajpath.2013.11.003|pages=348–357|volume=184|issue=2|language=English|first=Kan|last=Handa|first2=Kentaro|last2=Matsubara|first3=Ken|last3=Fukumitsu|first4=Jorge|last4=Guzman-Lepe|first5=Alicia|last5=Watson|first6=Alejandro|last6=Soto-Gutierrez}}</ref>  Ці тривимірні структури формуються за допомогою точних умов культивування клітин, які імітують середовище ''[[in vivo]]''. Органоїди повторюють архітектуру та функції певних тканин або органів, забезпечуючи безцінні моделі для вивчення процесів розвитку та механізмів захворювання<ref>{{Cite news|title=Organoids: a novel modality in disease modeling|url=https://doi.org/10.1007/s42242-021-00150-7|work=Bio-Design and Manufacturing|date=2021-12-01|accessdate=2023-08-16|issn=2522-8552|pmc=PMC8349706|pmid=34395032|doi=10.1007/s42242-021-00150-7|pages=689–716|volume=4|issue=4|language=en|first=Zahra|last=Heydari|first2=Farideh|last2=Moeinvaziri|first3=Tarun|last3=Agarwal|first4=Paria|last4=Pooyan|first5=Anastasia|last5=Shpichka|first6=Tapas K.|last6=Maiti|first7=Peter|last7=Timashev|first8=Hossein|last8=Baharvand|first9=Massoud|last9=Vosough}}</ref>, а також реакції на [[Лікарські засоби|ліки]] в персоналізованій медицині<ref>{{Cite news|title=Promises and challenges of organoid-guided precision medicine|url=https://dx.doi.org/10.1016/j.medj.2021.08.005|work=Med|date=2021-09|accessdate=2023-08-16|issn=2666-6340|pmc=PMC8492003|pmid=34617071|doi=10.1016/j.medj.2021.08.005|pages=1011–1026|volume=2|issue=9|first=Shree|last=Bose|first2=Hans|last2=Clevers|first3=Xiling|last3=Shen}}</ref><ref>{{Cite news|title=Pancreatic Cancer Organoids: An Emerging Platform for Precision Medicine?|url=https://www.mdpi.com/2227-9059/11/3/890|work=Biomedicines|date=2023-03|accessdate=2023-08-16|issn=2227-9059|pmc=PMC10046065|pmid=36979869|doi=10.3390/biomedicines11030890|pages=890|volume=11|issue=3|language=en|first=Evangelia|last=Sereti|first2=Irida|last2=Papapostolou|first3=Konstantinos|last3=Dimas}}</ref> та [[Конструювання ліків|розробці нових ліків]]<ref>{{Cite news|title=Human Organoids for Predictive Toxicology Research and Drug Development|url=https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fgene.2021.767621|work=Frontiers in Genetics|date=2021|accessdate=2023-08-16|issn=1664-8021|pmc=PMC8591288|pmid=34790228|doi=10.3389/fgene.2021.767621|volume=12|first=Toshikatsu|last=Matsui|first2=Tadahiro|last2=Shinozawa}}</ref><ref>{{Cite news|title=A Drug Screening Pipeline Using 2D and 3D Patient-Derived In Vitro Models for Pre-Clinical Analysis of Therapy Response in Glioblastoma|url=https://www.mdpi.com/1422-0067/22/9/4322|work=[[International Journal of Molecular Sciences]]|date=2021-01|accessdate=2023-08-16|issn=1422-0067|pmc=PMC8122466|pmid=33919246|doi=10.3390/ijms22094322|pages=4322|volume=22|issue=9|language=en|first=Sakthi|last=Lenin|first2=Elise|last2=Ponthier|first3=Kaitlin G.|last3=Scheer|first4=Erica C. F.|last4=Yeo|first5=Melinda N.|last5=Tea|first6=Lisa M.|last6=Ebert|first7=Mariana|last7=Oksdath Mansilla|first8=Santosh|last8=Poonnoose|first9=Ulrich|last9=Baumgartner}}</ref><ref>{{Cite news|title=Progress of 3D Organoid Technology for Preclinical Investigations: Towards Human In Vitro Models|url=https://www.sciltp.com/journals/ijddp/article/view/188|work=International Journal of Drug Discovery and Pharmacology|date=2022-12-21|accessdate=2023-08-16|issn=2653-6234|doi=10.53941/ijddp.v1i1.188|pages=9–9|language=en|first=Yingjuan|last=Liu|first2=Honglin|last2=Xu|first3=Sabu|last3=Abraham|first4=Xin|last4=Wang|first5=Bernard D.|last5=Keavney}}</ref><ref>{{Cite news|title=Toward better drug development: Three-dimensional bioprinting in toxicological research|url=https://ijb.whioce.com/index.php/int-j-bioprinting/article/view/663|work=International Journal of Bioprinting|date=2023-01-06|accessdate=2023-08-16|issn=2424-8002|pmc=PMC10090537|pmid=37065668|doi=10.18063/ijb.v9i2.663|volume=9|issue=2|first=Diána|last=Szűcs|first2=Zsolt|last2=Fekete|first3=Melinda|last3=Guba|first4=Lajos|last4=Kemény|first5=Katalin|last5=Jemnitz|first6=Emese|last6=Kis|first7=Zoltán|last7=Veréb|archive-date=2023-06-10|archive-url=https://web.archive.org/web/20230610121630/https://ijb.whioce.com/index.php/int-j-bioprinting/article/view/663}}</ref><ref>{{Cite news|title=Human pluripotent-stem-cell-derived organoids for drug discovery and evaluation|url=https://dx.doi.org/10.1016/j.stem.2023.04.011|work=[[Cell Stem Cell]]|date=2023-05|accessdate=2023-08-16|issn=1934-5909|doi=10.1016/j.stem.2023.04.011|pages=571–591|volume=30|issue=5|first=J. Jeya|last=Vandana|first2=Cassandra|last2=Manrique|first3=Lauretta A.|last3=Lacko|first4=Shuibing|last4=Chen}}</ref>. Крім того, такі органоїди відкривають великі можливості для регенеративної медицини, наприклад, в [[Лікування|лікуванні]] [[Інсульт|інсульту]]<ref>{{Cite news|title=Cerebral organoids transplantation repairs infarcted cortex and restores impaired function after stroke|url=https://www.nature.com/articles/s41536-023-00301-7|work=[[npj Regenerative Medicine]]|date=2023-05-30|accessdate=2023-08-16|issn=2057-3995|pmc=PMC10229586|pmid=37253754|doi=10.1038/s41536-023-00301-7|pages=1–14|volume=8|issue=1|language=en|first=Shi-Ying|last=Cao|first2=Di|last2=Yang|first3=Zhen-Quan|last3=Huang|first4=Yu-Hui|last4=Lin|first5=Hai-Yin|last5=Wu|first6=Lei|last6=Chang|first7=Chun-Xia|last7=Luo|first8=Yun|last8=Xu|first9=Yan|last9=Liu}}</ref> чи [[Черепно-мозкова травма|травм голомного мозку]]<ref>{{Cite news|title=Structural and functional integration of human forebrain organoids with the injured adult rat visual system|url=https://dx.doi.org/10.1016/j.stem.2023.01.004|work=[[Cell Stem Cell]]|date=2023-02|accessdate=2023-08-16|issn=1934-5909|pmc=PMC9926224|pmid=36736289|doi=10.1016/j.stem.2023.01.004|pages=137–152.e7|volume=30|issue=2|first=Dennis|last=Jgamadze|first2=James T.|last2=Lim|first3=Zhijian|last3=Zhang|first4=Paul M.|last4=Harary|first5=James|last5=Germi|first6=Kobina|last6=Mensah-Brown|first7=Christopher D.|last7=Adam|first8=Ehsan|last8=Mirzakhalili|first9=Shikha|last9=Singh}}</ref><ref name=":02">{{Cite news|title=Maturation and circuit integration of transplanted human cortical organoids|url=https://www.nature.com/articles/s41586-022-05277-w|work=[[Nature]]|date=2022-10|accessdate=2023-08-16|issn=1476-4687|pmc=PMC9556304|pmid=36224417|doi=10.1038/s41586-022-05277-w|pages=319–326|volume=610|issue=7931|language=en|first=Omer|last=Revah|first2=Felicity|last2=Gore|first3=Kevin W.|last3=Kelley|first4=Jimena|last4=Andersen|first5=Noriaki|last5=Sakai|first6=Xiaoyu|last6=Chen|first7=Min-Yin|last7=Li|first8=Fikri|last8=Birey|first9=Xiao|last9=Yang}}</ref>. (''див. також'' [[Органоїд]], [[Інженерія нервової тканини]])

=== Генетична та клітинна інженерії ===
[[Файл:Illumina Genome Analyzer II System.jpg|альт=Апарат для секвенування геному Illumina Genome Analyzer II|міні|Апарат для [[секвенування]] [[Геном|геному]] Illumina Genome Analyzer II]]
[[Генетична інженерія]] — це сукупність прийомів, методів і технологій одержання рекомбінантних [[РНК]] і [[ДНК]], виділення [[Ген|генів]] з організму (клітин), здійснення маніпуляцій з генами і введення їх в інші організми.

[[Клітинна інженерія]] близька до генетичної інженерії сфера, що досліджує цілеспрямований процес додавання, видалення або модифікації послідовностей генів у живих клітинах для досягнення цілей, таких як додавання або видалення функцій [[Клітина|клітини]], зміна вимог до клітинного росту та проліферації, тощо.

=== Клінічна інженерія ===
{{Не перекладено|Клінічна інженерія|Клінічна інженерія|en|Clinical engineering}} — це спеціалізована галузь біомедичної інженерії, яка зосереджена на застосуванні інженерних принципів і управлінні технологіями в медичних закладах. Клінічні інженери розробляють нові прилади й методики, та сприяють ефективному використанню медичного обладнання та технологій, сприяючи наданню високоякісної медичної допомоги пацієнтам. Клінічні інженери долають розрив між постачальниками медичних послуг і технологіями, відіграючи вирішальну роль у підтримці та оптимізації медичних пристроїв і систем.<ref>{{Cite news|title=Clinical Engineering A Handbook for Clinical and Biomedical Engineers|url=https://doi.org/10.1016/C2011-0-07225-3|date=2014|accessdate=2023-09-06|doi=10.1016/c2011-0-07225-3|last=Azzam Taktak, Paul Ganney, Paul White та ін.|work=Academic Press}}</ref>

Крім управління обладнанням і безпеки, клінічна інженерія поширюється на інновації в біомедичних пристроях, сприяючи співпраці з дослідниками та інженерами-конструкторами для розробки передових медичних технологій. Крім того, клінічні інженери відіграють ключову роль в інтеграції різних технологій охорони здоров’я, сприяючи безперебійному спілкуванню та обміну даними в медичних закладах. Зі зростаючим значенням телемедицини та [[Медична інформатика|медичної інформатики]] вони також забезпечують надійність і безпеку цифрових рішень у сфері охорони здоров’я, зрештою покращуючи надання медичної допомоги на користь як пацієнтів, так і постачальників медичних послуг.

Перспективні технології та сфери клінічної інженерії включають, серед інших, швидке розширення телемедицини та дистанційного моніторингу пацієнтів, збільшення використання медичної інформатики та [[Аналіз даних|аналізу даних]], інтеграцію носимих медичних пристроїв<ref>{{Cite news|title=It’s not about the capture, it’s about what we can learn”: a qualitative study of experts’ opinions and experiences regarding the use of wearable sensors to measure gait and physical activity|url=https://doi.org/10.1186/s12984-021-00874-8|work=Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation|date=2021-05-11|accessdate=2023-09-06|issn=1743-0003|pmc=PMC8111746|pmid=33975600|doi=10.1186/s12984-021-00874-8|pages=78|volume=18|issue=1|first=Alison|last=Keogh|first2=Kristin|last2=Taraldsen|first3=Brian|last3=Caulfield|first4=Beatrix|last4=Vereijken}}</ref><ref>{{Cite news|title=Wearables for Movement Analysis in Healthcare|url=https://www.mdpi.com/1424-8220/22/10/3720|work=Sensors|date=2022-01|accessdate=2023-09-06|issn=1424-8220|pmc=PMC9145753|pmid=35632128|doi=10.3390/s22103720|pages=3720|volume=22|issue=10|language=en|first=Paolo|last=Capodaglio|first2=Veronica|last2=Cimolin}}</ref>, впровадження робототехніки в хірургії<ref name=":8" /> та реабілітації, а також [[кібербезпека]] охорони здоров’я для захисту [[Персональні дані|даних]] пацієнтів та інфраструктури.

==== Реабілітаційна інженерія ====
[[Файл:NIH robotic exoskeleton.webm|міні|Роботизований екзоскелет, спеціально розроблений для лікування ходи у дітей із церебральним паралічем]]
[[Реабілітаційна інженерія]] — це спеціалізована галузь біомедичної інженерії, яка зосереджена на [[Медична реабілітація|медичній реабілітації]], покращенні [[Якість життя|якості життя]] та функціональних можливостей людей з обмеженими можливостями. Реабілітаційна інженерія поєднує принципи інженерії, біології та медицини для проектування, розробки та адаптації пристроїв і технологій, які допомагають людям із фізичними, сенсорними чи когнітивними порушеннями. Ця сфера відіграє життєво важливу роль у допомозі людям відновити [[незалежність]], брати активну участь у [[Суспільство|суспільному]] житті та покращити загальний [[добробут]]. (''Див. також'' [[Медична реабілітація]], [[Нейрореабілітація]], [[Регенеративна медицина|Регенератива медицина]], [[Тканинна інженерія]], [[Друк органів]], [[Екзоскелет]])

Реабілітаційна техніка охоплює такі сфери та інші:

* Допоміжні засоби пересування: до них входять [[Інвалідний візок|інвалідні візки]], [[протези]] кінцівок, [[Ортез (медицина)|ортези]] та [[Екзоскелет (біоніка)|екзоскелети]], які отримали переваги завдяки прогресу в [[Матеріал|матеріалах]], [[Робототехніка|робототехніці]] та біомеханіці, покращуючи мобільність і доступність для людей з порушеннями рухливості.
* Доповнювальна та альтернативна комунікація (AAC): ці пристрої — від простих комунікаційних плат до вдосконалених пристроїв для генерування мови з відстеженням очей — є життєво важливими для людей із розладами мови та спілкування. Інженери з реабілітації налаштовують системи AAC відповідно до конкретних потреб користувачів, сприяючи ефективній комунікації.
* Сенсорні покращення: вирішуючи проблеми сенсорних розладів, реабілітаційна інженерія розробляє такі технології, як [[Кохлеарний імплант|кохлеарні імпланти]] для людей із вадами слуху та [[Зоровий нейропротез|зорові протези]] для людей з вадами зору, спрямовані на відновлення або покращення [[Відчуття|сенсорного]] [[сприйняття]].

Крім того, реабілітаційна інженерія наголошує на персоналізації, співпраці з клініцистами та терапевтами для адаптації рішень до індивідуальних потреб. Він також сприяє постійним дослідженням та інноваціям, досліджуючи такі технології, як нейрокомпютерні інтерфейси, вдосконалені нейропротези та інші [[Нейрореабілітація|нейрореабілітаційні]] технології для покращення життя людей з обмеженими можливостями.<ref>{{Cite news|title=Mini-review: Rehabilitation engineering: Research priorities and trends|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304394021005851|work=Neuroscience Letters|date=2021-11-01|accessdate=2023-09-06|issn=0304-3940|doi=10.1016/j.neulet.2021.136207|pages=136207|volume=764|first=Shantanu|last=Satpute|first2=Rosemarie|last2=Cooper|first3=Brad E.|last3=Dicianno|first4=James|last4=Joseph|first5=Yueyang|last5=Chi|first6=Rory A.|last6=Cooper}}</ref><ref>{{Cite book
|url=https://www.taylorfrancis.com/books/edit/10.1201/b21964/rehabilitation-engineering-alex-mihailidis-roger-smith
|title=Rehabilitation Engineering: Principles and Practice |date=2022-11-15
|editor-last=Smith
|editor-first=Alex Mihailidis, Roger
|publisher=CRC Press
|location=Boca Raton
|doi=10.1201/b21964
|isbn=978-1-315-27048-7
}}</ref>

===== Штучний інтелект в реабілітації =====
Штучний інтелект (ШІ) відіграє вирішальну роль у створенні симбіотичного роботизованого [[протезування]], де передові протези інтегровані з ШІ для безперебійної взаємодії між людиною та протезом у повсякденному житті. Нейронний контроль на основі штучного інтелекту дозволяє протезам кінцівок точно інтерпретувати намір користувача на основі нервово-м’язових сигналів, що забезпечує спритні рухи кінцівок. [[Машинний зір]] і алгоритми [[Глибоке навчання|глибокого навчання]] забезпечують відображення навколишнього середовища в протезах, адаптуючи їх дії до різних об’єктів і місцевості. Персоналізована допомога досягається за допомогою оптимізації протезів за допомогою штучного інтелекту, але залишаються проблеми з тим, щоб зробити штучний інтелект більш надійним, безпечним і соціально прийнятним для контролю над протезами.<ref name=":8">{{Cite news|title=Artificial intelligence meets medical robotics|url=https://www.science.org/doi/10.1126/science.adj3312|work=[[Science]]|date=2023-07-14|accessdate=2023-07-18|issn=0036-8075|doi=10.1126/science.adj3312|pages=141–146|volume=381|issue=6654|language=en|first=Michael|last=Yip|first2=Septimiu|last2=Salcudean|first3=Ken|last3=Goldberg|first4=Kaspar|last4=Althoefer|first5=Arianna|last5=Menciassi|first6=Justin D.|last6=Opfermann|first7=Axel|last7=Krieger|first8=Krithika|last8=Swaminathan|first9=Conor J.|last9=Walsh}}</ref><ref>{{Cite news|title=Artificial Intelligence in Rehabilitation Targeting the Participation of Children and Youth With Disabilities: Scoping Review|url=https://www.jmir.org/2021/11/e25745|work=Journal of Medical Internet Research|date=2021-11-04|accessdate=2023-09-06|pmc=PMC8603165|pmid=34734833|doi=10.2196/25745|pages=e25745|volume=23|issue=11|language=EN|first=Vera C.|last=Kaelin|first2=Mina|last2=Valizadeh|first3=Zurisadai|last3=Salgado|first4=Natalie|last4=Parde|first5=Mary A.|last5=Khetani}}</ref><ref>{{Cite news|title=A review of applications of artificial intelligence in cardiorespiratory rehabilitation|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352914823001739|work=Informatics in Medicine Unlocked|date=2023-01-01|accessdate=2023-09-06|issn=2352-9148|doi=10.1016/j.imu.2023.101327|pages=101327|volume=41|first=Muhammad Adil|last=Raja|first2=Róisín|last2=Loughran|first3=Fergal Mc|last3=Caffery}}</ref><ref>{{Cite news|title=Artificial Intelligence for skeleton-based physical rehabilitation action evaluation: A systematic review|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010482523003001|work=Computers in Biology and Medicine|date=2023-05-01|accessdate=2023-09-06|issn=0010-4825|doi=10.1016/j.compbiomed.2023.106835|pages=106835|volume=158|first=Sara|last=Sardari|first2=Sara|last2=Sharifzadeh|first3=Alireza|last3=Daneshkhah|first4=Bahareh|last4=Nakisa|first5=Seng W.|last5=Loke|first6=Vasile|last6=Palade|first7=Michael J.|last7=Duncan}}</ref> (''Див. також'' [[Нейропротезування]])

===== Робототехніка в реабілітації =====
Останні технологічні досягнення в апаратному та програмному забезпеченні призвели до більш індивідуальних та персоналізованих підходів до реабілітації, інтегруючи переносні датчики для виявлення руху та алгоритми машинного навчання для індивідуального втручання. Носимі роботи, підключені до хмари, забезпечать фізичну телереабілітацію на основі даних, пропонуючи клініцистам і користувачам відгуки про біомеханіку та фізіологічні показники, але залишаються проблеми в розробці надійних алгоритмів оцінки та перевірці їх ефективності в реальних умовах. Використання лонгітюдних (зібраних протягом тривалого часу) даних від робототехнічних пристроїх дозволить розробити адаптивні системи, які краще обслуговують кінцевих користувачів і інформують про нові методи персоналізованого навчання та біологічного зворотного зв’язку.<ref name=":8" /><ref>{{Cite news|title=Soft Wearable Rehabilitation Robots with Artificial Muscles based on Smart Materials: A Review|url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aisy.202200159|work=[[Advanced Intelligent Systems]]|date=2023-04|accessdate=2023-09-06|issn=2640-4567|doi=10.1002/aisy.202200159|volume=5|issue=4|language=en|first=Alberto|last=Gonzalez-Vazquez|first2=Lorenzo|last2=Garcia|first3=Jeff|last3=Kilby|first4=Peter|last4=McNair}}</ref><ref>{{Cite news|title=Development of an End-Effector Type Therapeutic Robot with Sliding Mode Control for Upper-Limb Rehabilitation|url=https://www.mdpi.com/2218-6581/11/5/98|work=Robotics|date=2022-10|accessdate=2023-09-06|issn=2218-6581|doi=10.3390/robotics11050098|pages=98|volume=11|issue=5|language=en|first=Md Mahafuzur Rahaman|last=Khan|first2=Asif Al Zubayer|last2=Swapnil|first3=Tanvir|last3=Ahmed|first4=Md Mahbubur|last4=Rahman|first5=Md Rasedul|last5=Islam|first6=Brahim|last6=Brahmi|first7=Raouf|last7=Fareh|first8=Mohammad Habibur|last8=Rahman}}</ref><ref>{{Cite news|title=Robot-Assisted Rehabilitation Architecture Supported by a Distributed Data Acquisition System|url=https://www.mdpi.com/1424-8220/22/23/9532|work=Sensors|date=2022-01|accessdate=2023-09-06|issn=1424-8220|pmc=PMC9740827|pmid=36502234|doi=10.3390/s22239532|pages=9532|volume=22|issue=23|language=en|first=Arezki Abderrahim|last=Chellal|first2=José|last2=Lima|first3=José|last3=Gonçalves|first4=Florbela P.|last4=Fernandes|first5=Fátima|last5=Pacheco|first6=Fernando|last6=Monteiro|first7=Thadeu|last7=Brito|first8=Salviano|last8=Soares}}</ref><ref>{{Cite news|title=The Outcomes of Robotic Rehabilitation Assisted Devices Following Spinal Cord Injury and the Prevention of Secondary Associated Complications|url=https://www.mdpi.com/1648-9144/58/10/1447|work=Medicina|date=2022-10|accessdate=2023-09-06|issn=1648-9144|pmc=PMC9611825|pmid=36295607|doi=10.3390/medicina58101447|pages=1447|volume=58|issue=10|language=en|first=Carmen Delia|last=Nistor-Cseppento|first2=Anamaria|last2=Gherle|first3=Nicoleta|last3=Negrut|first4=Simona Gabriela|last4=Bungau|first5=Anca Maria|last5=Sabau|first6=Andrei-Flavius|last6=Radu|first7=Alexa Florina|last7=Bungau|first8=Delia Mirela|last8=Tit|first9=Bogdan|last9=Uivaraseanu}}</ref><ref>{{Cite news|title=Overview of the role of robots in upper limb disabilities rehabilitation: a scoping review|url=https://archpublichealth.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13690-023-01100-8|work=Archives of Public Health|date=2023-05-08|accessdate=2023-09-06|issn=2049-3258|pmc=PMC10169358|pmid=37158979|doi=10.1186/s13690-023-01100-8|volume=81|issue=1|language=en|first=Khadijeh|last=Moulaei|first2=Kambiz|last2=Bahaadinbeigy|first3=Ali Akbar|last3=Haghdoostd|first4=Mansour Shahabi|last4=Nezhad|first5=Abbas|last5=Sheikhtaheri}}</ref><ref>{{Cite news|title=Upper limb home-based robotic rehabilitation in chronic stroke patients: A pilot study|url=https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnbot.2023.1130770|work=Frontiers in Neurorobotics|date=2023|accessdate=2023-09-06|issn=1662-5218|pmc=PMC10061073|pmid=37009638|doi=10.3389/fnbot.2023.1130770|volume=17|first=Federica|last=Bressi|first2=Benedetta|last2=Campagnola|first3=Laura|last3=Cricenti|first4=Fabio|last4=Santacaterina|first5=Sandra|last5=Miccinilli|first6=Giovanni|last6=Di Pino|first7=Francesca|last7=Fiori|first8=Marco|last8=D'Alonzo|first9=Vincenzo|last9=Di Lazzaro}}</ref>

==== Нейроінженерія ====
[[Файл:Brain BCI.jpg|альт=Нейрокомп'ютерний інтерфейс. Управління пластиковою рукою за допомогою думки.|міні|[[Нейрокомп'ютерний інтерфейс]]. Управління пластиковою рукою за допомогою думки.]]
[[Нейроінженерія]] — вивчення [[Мозок|мозку]] і [[Нервова система|нервової системи]] для заміни або відновлення втрачених розумових, сенсорних і моторних здібностей, впровадження робототехніки контрольованої нервовими імпульсами, розвиток мікроелектронних імплантатів для корекції і покращення функції [[Центральна нервова система|центральної]] та [[Периферична нервова система|периферичної]] нервової системи. (''Див. також'' [[Нейрокомп'ютерний інтерфейс]], [[Нейропротезування]], [[Біонічне око]])

==== Ортопедична і спортивна біомедична інженерія ====
[[Ортопедія|Ортопедична]] і [[Спортивна медицина|спортивна]] біомедична інженерія — застосування принципів інженерної механіки і біоматеріалознавства для дослідження і моделювання структури і функції опорно-рухового апарата і проектування штучних протезів його частин, а також дослідження механіки в [[Спорт|спорті]] для покращення спортивних результатів.

==== Робототехніка ====
Сучасні медичні роботи можуть виконувати діагностичні та хірургічні процедури, допомагати в реабілітації та забезпечувати симбіотичні протези для заміни [[Кінцівка|кінцівок]].<ref name=":8" /> Технологія, яка використовується в цих пристроях, включаючи [[Комп'ютерний зір|комп’ютерний зір]], аналіз медичного зображення, тактильну функцію, навігацію, точні маніпуляції та [[машинне навчання]], може дозволити автономним роботам виконувати діагностичну візуалізацію, дистанційну хірургію, хірургічні підзадачі або навіть цілі хірургічні процедури. Крім того, [[штучний інтелект]] у реабілітаційних пристроях і просунутому протезуванні може забезпечити індивідуальну підтримку, а також покращити функціональність і мобільність. Поєднання надзвичайних досягнень у робототехніці, медицині, матеріалознавстві та обчислювальній техніці може забезпечити безпечнішу, ефективнішу та більш доступну допомогу пацієнтам у майбутньому.<ref name=":8" />

===== Робототехніка в хірургії =====
[[Роботизована хірургія|Робототехніка в хірургії]] — розробка і використання робото-техніки  і систем обробки зображень в інтерактивному режимі для хірургічних операцій в умовах дистанційного телеспостереження і управління хірургічними інструментами за допомогою маніпуляторів.<ref name=":8" /><ref name=":15">{{Cite news|title=Recent advances in robot-assisted surgical systems|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667099223000385|work=Biomedical Engineering Advances|date=2023-11-01|accessdate=2023-12-08|issn=2667-0992|doi=10.1016/j.bea.2023.100109|pages=100109|volume=6|first=Pradipta|last=Biswas|first2=Sakura|last2=Sikander|first3=Pankaj|last3=Kulkarni}}</ref>
[[Файл:New Da Vinci Xi.jpg|альт=Хірургічний робот Da Vinci Xi|міні|Хірургічний робот Da Vinci Xi]]
Операції за допомогою роботів стали поширеними, але повністю автономні роботи в операційній все ще далекі через проблеми безпеки. Автономні роботи-хірурги пропонують стандартизовані результати для пацієнтів, підвищену хірургічну точність і потенціал для революції в охороні здоров’я, зробивши якісну хірургію доступною всюди. Ці роботи класифікуються на основі їхнього рівня автономності (LoA) і включають алгоритми ШІ для прийняття хірургічних рішень, починаючи від допомоги хірургам і закінчуючи самостійним виконанням завдань. Однак перед досягненням більш високого рівня автономії необхідно вирішити технічні, нормативні та соціальні проблеми, включаючи потребу в кращому виявленні та реагуванні на варіації в хірургічній сфері та завоювання довіри громадськості до використання ШІ в медицині.<ref name=":8" />

Проте досягається прогрес у «контрольованій автономії», коли роботи виконують певні підзавдання під наглядом людини, такі як обробка кісток і накладення [[Хірургічний шов|швів]], з метою підвищення точності та послідовності. Крім того, автономія під наглядом відкриває можливість телехірургії, дозволяючи досвідченим хірургам дистанційно керувати операціями, розширюючи доступ до кваліфікованих професіоналів у віддалених районах або в надзвичайних ситуаціях. Незважаючи на те, що існують проблеми, які необхідно вирішити, поточні дослідження в цій галузі вказують на потенціал контрольованої автономії для вдосконалення хірургії та телехірургії за допомогою роботів у майбутньому.<ref name=":8" /><ref name=":15" /><ref>{{Cite news|title=The SHURUI System: A Modular Continuum Surgical Robotic Platform for Multiport, Hybrid-Port, and Single-Port Procedures|url=https://ieeexplore.ieee.org/document/9547346/|work=IEEE/ASME Transactions on Mechatronics|date=2022-10|accessdate=2023-08-27|issn=1083-4435|doi=10.1109/TMECH.2021.3110883|pages=3186–3197|volume=27|issue=5|first=Yuyang|last=Chen|first2=Chao|last2=Zhang|first3=Zhonghao|last3=Wu|first4=Jiangran|last4=Zhao|first5=Bo|last5=Yang|first6=Jia|last6=Huang|first7=Qingquan|last7=Luo|first8=Linhui|last8=Wang|first9=Kai|last9=Xu}}</ref><ref>{{Cite news|title=User interfaces for actuated scope maneuvering in surgical systems: a scoping review|url=https://link.springer.com/10.1007/s00464-023-09981-0|work=Surgical Endoscopy|date=2023-06|accessdate=2023-08-27|issn=0930-2794|pmc=PMC10234960|pmid=36971815|doi=10.1007/s00464-023-09981-0|pages=4193–4223|volume=37|issue=6|language=en|first=Hawa|last=Hamza|first2=Victor M.|last2=Baez|first3=Abdulla|last3=Al-Ansari|first4=Aaron T.|last4=Becker|first5=Nikhil V.|last5=Navkar}}</ref>

М’яка робототехніка має великі перспективи для вдосконалення роботизованої мінімально інвазивної хірургії (RAMIS), надаючи більш гнучких і адаптованих хірургічних роботів зі здатністю деформуватись, згинатис та змінювати жорсткість. Ці м’які роботи пропонують покращену безпеку та доступ до різних ділянок тіла, що робить їх придатними як для діагностики, так і для втручання. Проте все ще є технічні проблеми, які потрібно подолати, зокрема точність, які можливо вирішити за допомогою штучного інтелекту і машинного навчання, та стратегій керування на основі [[Дані|даних]].<ref name=":8" />

==== Bio-MEMS (Біо-мікроелектромеханічні системи) ====
[[Bio-MEMS]] —  інтеграція [[Мікроелектромеханічні системи|мікроелектромеханічних систем]] (MEMS) — механічних елементів, [[Датчик|датчиків]], приводів і електроніки на [[Мікросхема|мікросхемах]], включаючи розробку мікророботів, — для діагностики і лікування в медицини та біології.<ref>{{Cite book
|title=MEMS for biomedical applications |date=2012
|editor-last=Bhansali
|editor-first=Shekhar
|editor2-last=Vasudev
|editor2-first=Abhay
|series=Woodhead Publishing series in biomaterials
|publisher=Woodhead Publ
|location=Oxford
|isbn=978-0-85709-627-2
}}</ref><ref>{{Cite book
|title=Fundamentals of microfabrication and nanotechnology. 3: From MEMS to Bio-MEMS and Bio-NEMS: manufacturing techniques and applications |last=Madou
|first=Marc J.
|date=2012
|publisher=CRC Press
|edition=3. ed
|location=Boca Raton, Fla.
|isbn=978-1-4200-5516-0
}}</ref><ref>{{Cite book
|url=https://www.taylorfrancis.com/books/edit/10.1201/9781003014935/microfluidics-bio-mems-tuhin-santra
|title=Microfluidics and Bio-MEMS: Devices and Applications |date=2020-11-02
|editor-last=Santra
|editor-first=Tuhin S.
|publisher=Jenny Stanford Publishing
|location=New York
|doi=10.1201/9781003014935
|isbn=978-1-003-01493-5
}}</ref><ref>{{Cite news|title=Development of a bio‐MEMS device for electrical and mechanical conditioning and characterization of cell sheets for myocardial repair|url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/bit.27123|work=Biotechnology and Bioengineering|date=2019-11|accessdate=2023-07-01|issn=0006-3592|doi=10.1002/bit.27123|pages=3098–3111|volume=116|issue=11|language=en|first=Erin G.|last=Roberts|first2=Vladimir F.|last2=Kleptsyn|first3=Gregory D.|last3=Roberts|first4=Katherine J.|last4=Mossburg|first5=Bei|last5=Feng|first6=Ibrahim J.|last6=Domian|first7=Sitaram M.|last7=Emani|first8=Joyce Y.|last8=Wong}}</ref><ref name=":5">{{Cite web|title=Fabrication Methods for Bio-MEMS|url=https://www.igi-global.com/gateway/chapter/www.igi-global.com/gateway/chapter/324995|website=|date=2023|accessdate=2023-07-01|doi=10.4018/978-1-6684-6952-1.ch011|language=English|first=Sameer|last=Saharan|first2=Bhuvnesh|last2=Yadav|first3=Aseem|last3=Grover|first4=Shivam|last4=Saini|first5=Sameer|last5=Saharan|first6=Bhuvnesh|last6=Yadav|first7=Aseem|last7=Grover|first8=Shivam|last8=Saini|url-status=dead}}</ref><ref>{{Cite news|title=Development of liquid metal microfluidics for (Bio-) MEMS applications|url=https://www.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-of-spie/PC12374/PC1237403/Development-of-liquid-metal-microfluidics-for-Bio--MEMS-applications/10.1117/12.2657737.full|publisher=SPIE|work=Microfluidics, BioMEMS, and Medical Microsystems XXI|date=2023-03-06|accessdate=2023-07-01|doi=10.1117/12.2657737|pages=PC1237403|volume=PC12374|first=Pegah|last=Pezeshkpour}}</ref>

На 2023 рік, Bio-MEMS є найбільшим і найрізноманітнішим застосуванням пристроїв [[MEMS]]. Процес виготовлення включає багато етапів процесу, як-от вибір пластини, [[літографія]], [[Травлення (технологія)|травлення]] та зв’язування підкладки. Безпека та біосумісность є основними проблемами для інженера Bio-MEMS.<ref name=":5" /><ref>{{Cite book
|url=https://link.springer.com/10.1007/978-981-19-8714-4_6
|title=Fabrication Techniques and Materials for Bio-MEMS |last=Dwivedi
|first=Sudhanshu
|date=2023
|editor-last=Guha
|editor-first=Koushik
|editor2-last=Dutta
|editor2-first=Gorachand
|editor3-last=Biswas
|editor3-first=Arindam
|editor4-last=Srinivasa Rao
|editor4-first=K.
|series=MEMS and Microfluidics in Healthcare
|publisher=Springer Nature Singapore
|volume=989
|location=Singapore
|pages=101–141
|language=en
|doi=10.1007/978-981-19-8714-4_6
|isbn=978-981-19-8713-7
}}</ref>

==== Медична техніка ====
Медична техніка — розробка, вдосконалення та метрологічний контроль медичних [[Прилад|приладів]] і [[Система|систем]], інструментів, сенсорів та приводів, активних і пасивних протезів, штучних органів та їх частин, дослідження їх взаємодії з біологічними об'єктами.

==== Медична візуалізація ====
[[Файл:Mapping-Human-Whole-Brain-Structural-Networks-with-Diffusion-MRI-pone.0000597.s005.ogv|міні|Картографування [[Біологічна нейронна мережа|нейронних мереж]] [[Головний мозок людини|мозку]] на основі [[Дифузійна МРТ|дифузійної МРТ]]]]
''Основні статті'' — [[Медична візуалізація]], [[Нейровізуалізація]], [[Радіологія]], [[Мікроскопія]].

[[Медична візуалізація]] — це методика і процес створення візуальних зображень внутрішніх органів, тканин та клітин, з метою проведення клінічного аналізу і медичного втручання. Медична візуалізація використовується для огляду внутрішніх структур тіла людини, а також для діагностики і лікування [[Хвороба|хвороб]]. Крім того, медична візуалізація використовується в [[Анатомія|анатомії]] та [[Патологічна анатомія|патологічній анатомії]].

Перспективним є поєднання новітніх досягнень в штучному інтелекті і робототехніці з медичною візуалізацією. Спочатку штучний інтелект використовувався для керування інструментами під час [[Біопсія|біопсії]], але тепер він більше зосереджується на розумінні зображення, використовуючи семантичну інформацію для покращення навігації та точного досягнення цілей. Використання штучного інтелекту в медичній візуалізації також включає допомогу в отриманні зображення, локалізації та картографуванні під час [[Хірургічна операція|операції]], [[Ендоскопія|ендоскопії]] та [[Бронхоскопія|бронхоскопії]]. Однак дефіцит мічених даних для навчальних моделей у медичних роботах залишається серйозною проблемою, що робить неконтрольовані або слабко контрольовані підходи бажаними для усунення цього обмеження.<ref name=":8" />

=== Системна біологія ===
[[Системна біологія]] — використання інженерних стратегій, методів та інструментів, в тому числі комп’ютерного моделювання для аналізу експериментальних даних і формулюванні математичного опису фізіологічних подій для отримання комплексного та інтегрованого розуміння функції живих організмів та прогнозування фізіологічних реакцій при плануванні експериментів. (''Див. також'' — [[Обчислювальна біологія]], [[Біоінформатика]], [[Системна нейронаука]])

==== Біоінформатика ====
[[Файл:Timeline of major technological developments and milestones in different Omics analysis.jpg|міні|Хронологія основних технологічних розробок і віх в різних аналізах [[Оміксні технології|оміксних технологій]]]]
[[Біоінформатика]] — вивчення закономірностей та принципів інформаційних процесів у медичних і біологічних системах, створення комп’ютерних засобів збереження, оброблення, передачі інформації і прийняття рішень в медицині і біології, а також моделювання, прогнозування, управління станом медичних і біологічних систем, створення віртуальної реальності  для потреб діагностики і терапії. (''Див. також'' — [[Обчислювальна біологія]], [[Біокібернетика]], [[Нейроінформатика]])

==== Мультиоміка ====
''Основні статті'' — [[Мультиоміка]], [[Оміксні технології]]; [[Геноміка]], [[Епігеноміка]], [[Протеоміка]], [[Метаболоміка]], [[Транскриптоміка]], [[Ліпідоміка]], [[Метагеноміка]], [[Інтерактом]]іка та інші.
[[Файл:Longitudinal multi-omics and wearable data enabled deep phenotyping for precision health.jpg|міні|Поєднання даних [[Оміксні технології|оміксних технологій]] з іншими [[Біомедицина|біомедичними]] [[Дані|даними]] для цілісного дослідження [[здоров'я]]]]
[[Мультиоміка]] — це підхід до [[Біологія|біологічного]] [[Аналіз|аналізу]], спрямований на використання та інтеграцію [[Великі дані|великої кількості даних]], наданої дослідженнями «<nowiki/>[[-omik|-омами]]<nowiki/>», такими як [[геном]], [[протеом]], [[транскриптом]], [[епігеном]], [[епітранскриптом]], [[Метабол|метаболом]], [[інтерактом]], [[мікробіом]] (метагеном, метатранскриптом, метапротеом) та інші, щоб розвинути комплексне та цілісне розуміння [[Біологічна система|біологічних систем]].<ref name=":23">{{Cite news|title=Multi-Omics Profiling for Health|url=https://doi.org/10.1016/j.mcpro.2023.100561|work=Molecular & Cellular Proteomics|date=2023-06|accessdate=2023-06-14|issn=1535-9476|pmc=PMC10220275|pmid=37119971|doi=10.1016/j.mcpro.2023.100561|pages=100561|volume=22|issue=6|first=Mohan|last=Babu|first2=Michael|last2=Snyder}}</ref><ref>{{Cite news|title=Multi-omics approaches to disease|url=https://doi.org/10.1186/s13059-017-1215-1|work=Genome Biology|date=2017-05-05|accessdate=2023-06-11|issn=1474-760X|pmc=PMC5418815|pmid=28476144|doi=10.1186/s13059-017-1215-1|pages=83|volume=18|issue=1|first=Yehudit|last=Hasin|first2=Marcus|last2=Seldin|first3=Aldons|last3=Lusis}}</ref><ref>{{Cite news|title=Systems Biology and Multi-Omics Integration: Viewpoints from the Metabolomics Research Community|url=https://www.mdpi.com/2218-1989/9/4/76|work=Metabolites|date=2019-04|accessdate=2023-06-14|issn=2218-1989|pmc=PMC6523452|pmid=31003499|doi=10.3390/metabo9040076|pages=76|volume=9|issue=4|language=en|first=Farhana R.|last=Pinu|first2=David J.|last2=Beale|first3=Amy M.|last3=Paten|first4=Konstantinos|last4=Kouremenos|first5=Sanjay|last5=Swarup|first6=Horst J.|last6=Schirra|first7=David|last7=Wishart}}</ref><ref name=":24">{{Cite book
|title=Methodologies of Multi-Omics Data Integration and Data Mining: Techniques and Applications |last=Kang Ning
|year=2023
|publisher=[[Springer]]
|language=eng
|isbn=978-981-19-8209-5
}}</ref>

* Протеоміка — дослідження механізмів [[Біосинтез білків|синтезу]] і відтворення видо специфічних [[Білки|білків]] з метою розробки технічних засобів виявлення та контролю розповсюдження збудників інфекції.

=== Медична біотехнологія ===
Медична [[біотехнологія]] — створення і використання живих організмів (або частини організмів) для штучного створення або заміни клітин, тканин та органів людського тіла, для штучного вдосконалення  і корекції їх функцій, розробка на цій основі лікувальних і діагностичних технологій та засобів. (''Див. також'' [[Клітинна інженерія]], [[Синтетична біологія]])

=== Нанотехнології ===
''Основні статті'' — [[Наномедицина]], [[Нанобіотехнологія]], [[Біосенсор]]и, [[Біомолекулярна електроніка]], [[Нанотехнології]], [[Наноматеріали]], [[Наносенсор]]и.

Мікро- та нанотехнології в біомедичній інженерії — дослідження та розробка технологій створення і застосування технічних засобів і матеріалів розміри яких знаходяться в діапазоні [[Мікрометр|мікро]]- і [[Нанометр|нанометрової]] шкали для використання специфічних властивостей і розмірів [[Наноматеріали|наноматеріалів]], [[Наноструктура|наноструктур]] та [[Нанопристрій|нанопристроїв]] для профілактики, діагностики, лікування та реабілітації.

Застосування [[Нанотехнології|нанотехнологій]] у біомедичній інженерії є широким і охоплює кілька міждисциплінарних областей [[Наномедицина|наномедицини]], [[Діагностика (медицина)|діагностики]] та нанотераностики.<ref name=":13">{{Cite news|title=Nanotechnology-enabled biomedical engineering: Current trends, future scopes, and perspectives|url=https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/ntrev-2021-0052/html|work=Nanotechnology Reviews|date=2021-07-30|accessdate=2023-08-07|issn=2191-9097|doi=10.1515/ntrev-2021-0052|pages=728–743|volume=10|issue=1|language=en|first=Shariqsrijon Sinha|last=Ray|first2=Jayita|last2=Bandyopadhyay}}</ref> Зокрема, нанотехнології відіграють важливу роль у [[Тканинна інженерія|тканинній інженерії]] й [[Друк органів|друці органів]], надаючи каркаси<ref>{{Cite news|title=Nanotechnology Scaffolds for Alveolar Bone Regeneration|url=https://www.mdpi.com/1996-1944/13/1/201|work=Materials|date=2020-01|accessdate=2023-08-07|issn=1996-1944|pmc=PMC6982209|pmid=31947750|doi=10.3390/ma13010201|pages=201|volume=13|issue=1|language=en|first=Goker|last=Funda|first2=Silvio|last2=Taschieri|first3=Giannì Aldo|last3=Bruno|first4=Emma|last4=Grecchi|first5=Savadori|last5=Paolo|first6=Donati|last6=Girolamo|first7=Massimo|last7=Del Fabbro}}</ref> та наноматеріали<ref>{{Cite news|title=Applications of nanomaterials in tissue engineering|url=https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/ra/d1ra01849c|work=RSC Advances|date=2021-05-24|accessdate=2023-08-07|issn=2046-2069|pmc=PMC9033557|pmid=35478636|doi=10.1039/D1RA01849C|pages=19041–19058|volume=11|issue=31|language=en|first=Xinmin|last=Zheng|first2=Pan|last2=Zhang|first3=Zhenxiang|last3=Fu|first4=Siyu|last4=Meng|first5=Liangliang|last5=Dai|first6=Hui|last6=Yang}}</ref>, які підтримують ріст [[Клітина|клітин]] і [[Регенерація (біологія)|регенерацію]] [[Тканина (біологія)|тканин]]. Нановолокна<ref>{{Cite book
|url=https://www.intechopen.com/chapters/80585
|title=Nanofibers: Production, Characterization, and Tissue Engineering Applications |last=Bayrak
|first=Ece
|date=2022-04-20
|editor-last=V. Pham
|editor-first=Phuong
|series=21st Century Nanostructured Materials - Physics, Chemistry, Classification, and Emerging Applications in Industry, Biomedicine, and Agriculture
|publisher=IntechOpen
|language=en
|doi=10.5772/intechopen.102787
|isbn=978-1-80355-084-8
}}</ref>, наночастинки<ref>{{Cite news|title=Nanoparticles in tissue engineering: applications, challenges and prospects|url=https://www.dovepress.com/nanoparticles-in-tissue-engineering-applications-challenges-and-prospe-peer-reviewed-fulltext-article-IJN|work=International Journal of Nanomedicine|date=2018-09-24|accessdate=2023-08-07|pmc=PMC6161712|pmid=30288038|doi=10.2147/IJN.S153758|pages=5637–5655|volume=13|language=English|first=Anwarul|last=Hasan|first2=Mahboob|last2=Morshed|first3=Adnan|last3=Memic|first4=Shabir|last4=Hassan|first5=Thomas J.|last5=Webster|first6=Hany El-Sayed|last6=Marei}}</ref><ref>{{Cite news|title=Use of Nanoparticles in Tissue Engineering and Regenerative Medicine|url=https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fbioe.2019.00113|work=Frontiers in Bioengineering and Biotechnology|date=2019|accessdate=2023-08-07|issn=2296-4185|pmc=PMC6543169|pmid=31179276|doi=10.3389/fbioe.2019.00113|volume=7|first=Milad|last=Fathi-Achachelouei|first2=Helena|last2=Knopf-Marques|first3=Cristiane Evelise|last3=Ribeiro da Silva|first4=Julien|last4=Barthès|first5=Erhan|last5=Bat|first6=Aysen|last6=Tezcaner|first7=Nihal Engin|last7=Vrana}}</ref> та нанокомпозити<ref>{{Cite book
|url=https://www.intechopen.com/chapters/80617
|title=Nanocomposite Biomaterials for Tissue Engineering and Regenerative Medicine Applications |last=Liu
|first=Shuai
|last2=Lin
|first2=Rurong
|last3=Pu
|first3=Chunyi
|last4=Huang
|first4=Jianxing
|last5=Zhang
|first5=Jie
|last6=Hou
|first6=Honghao
|date=2022-11-02
|editor-last=Sharma
|editor-first=Ashutosh
|series=Nanocomposite Materials for Biomedical and Energy Storage Applications
|publisher=IntechOpen
|language=en
|doi=10.5772/intechopen.102417
|isbn=978-1-80355-618-5
}}</ref><ref>{{Cite news|title=Green Polymer Nanocomposites for Skin Tissue Engineering|url=https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsabm.2c00313|work=ACS Applied Bio Materials|date=2022-05-16|accessdate=2023-08-07|issn=2576-6422|doi=10.1021/acsabm.2c00313|pages=2107–2121|volume=5|issue=5|language=en|first=Hanieh|last=Shokrani|first2=Amirhossein|last2=Shokrani|first3=Maryam|last3=Jouyandeh|first4=Farzad|last4=Seidi|first5=Fatemeh|last5=Gholami|first6=Saptarshi|last6=Kar|first7=Muhammad Tajammal|last7=Munir|first8=Daria|last8=Kowalkowska-Zedler|first9=Payam|last9=Zarrintaj}}</ref><ref>{{Cite news|title=Progress in polymer nanocomposites for bone regeneration and engineering|url=http://journals.sagepub.com/doi/10.1177/0967391120913658|work=Polymers and Polymer Composites|date=2021-06|accessdate=2023-08-07|issn=0967-3911|doi=10.1177/0967391120913658|pages=509–527|volume=29|issue=5|language=en|first=Christopher Igwe|last=Idumah}}</ref><ref>{{Cite web|title=Special Issue "Polymeric Nanocomposites for Tissue Engineering and Wound Dressing"|url=https://www.mdpi.com/journal/polymers/special_issues/Polym_Nanocompos_Tissue_Eng_Wound_Dressing|website=|accessdate=2023-08-07|language=en|date=2022|publisher=Polymers, [[MDPI]]}}</ref> імітують [[позаклітинний матрикс]], сприяючи [[Клітинна адгезія|клітинній адгезії]] та [[Диференціація клітин|диференціації]], що призводить до створення функціональних тканин і [[Орган (анатомія)|органів]].<ref>{{Cite news|title=3D Nanostructures for Tissue Engineering, Cancer Therapy, and Gene Delivery|url=https://www.hindawi.com/journals/jnm/2020/1852946/|work=Journal of Nanomaterials|date=2020-12-01|accessdate=2023-08-07|issn=1687-4110|doi=10.1155/2020/1852946|pages=e1852946|volume=2020|language=en|first=Ahmad|last=Gholami|first2=Seyyed Alireza|last2=Hashemi|first3=Khadije|last3=Yousefi|first4=Seyyed Mojtaba|last4=Mousavi|first5=Wei-Hung|last5=Chiang|first6=Seeram|last6=Ramakrishna|first7=Sargol|last7=Mazraedoost|first8=Ali|last8=Alizadeh|first9=Navid|last9=Omidifar}}</ref>

==== Наноматеріали ====
[[Напівпровідник]]ові [[Нанокристал|нанокристали]], також відомі як [[Квантова точка|квантові точки]], зазвичай використовуються в оптичних зображеннях та медичній візуалізації для діагностики таких захворювань, як рак, чи для доставки ліків.<ref>{{Cite news|title=Biomedical Applications of Quantum Dots: Overview, Challenges, and Clinical Potential|url=https://www.dovepress.com/biomedical-applications-of-quantum-dots-overview-challenges-and-clinic-peer-reviewed-fulltext-article-IJN|work=International Journal of Nanomedicine|date=2022-05-02|accessdate=2023-08-07|pmc=PMC9076002|pmid=35530976|doi=10.2147/IJN.S357980|pages=1951–1970|volume=17|language=English|first=Ahmed AH|last=Abdellatif|first2=Mahmoud A.|last2=Younis|first3=Mansour|last3=Alsharidah|first4=Osamah Al|last4=Rugaie|first5=Hesham M.|last5=Tawfeek}}</ref><ref>{{Cite news|title=Semiconducting Polymer Dots for Point-of-Care Biosensing and In Vivo Bioimaging: A Concise Review|url=https://www.mdpi.com/2079-6374/13/1/137|work=Biosensors|date=2023-01|accessdate=2023-08-07|issn=2079-6374|pmc=PMC9855952|pmid=36671972|doi=10.3390/bios13010137|pages=137|volume=13|issue=1|language=en|first=Sile|last=Deng|first2=Lingfeng|last2=Li|first3=Jiaxi|last3=Zhang|first4=Yongjun|last4=Wang|first5=Zhongchao|last5=Huang|first6=Haobin|last6=Chen}}</ref>

Різноманітні [[Наночастинка|наночастинки]] металу та оксиду металу, а також [[Двовимірні матеріали|двовимірні]] [[Наноструктура|наноструктури]] на основі [[Вуглець|вуглецю]] (див. [[Вуглецеві нанотрубки]]) є перспективними терапевтичними засобами, а також можуть використовуватися в захисних противірусних й антибактеріальних цілях. Подібним чином низка [[Наноматеріали|наноматеріалів]] продемонструвала потенціал для подолання недоліків звичайних противірусних препаратів.<ref name=":13" />

Останніми роками наноматеріали стали однією з найбільш динамічних галузей досліджень у сферах техніки, технології та науки. Наноматеріали у біомедичних галузях використовуються, наприклад, для лікування раку, для ортопедичних замін суглобів, для медичної діагностики, для виготовлення кісткових пластин, для загоєння ран, для регенерації нервів, для грудних імплантатів, у стоматологічних процедурах тощо.<ref name=":9" />

==== Наносенсори ====
Нанобіосенсори — це [[Наносенсор|наносенсори]], що використовують хімічні, електричні, оптичні та магнітні властивості матеріалів для виявлення [[Білки|білків]], [[Пептиди|пептидів]], [[Ферменти|ферментів]], [[Цитокіни|цитокінів]] тощо, що може бути вкрай корисно в багатьох галузях біомедичної інженерії, наприклад, в тканинній інженерії<ref name=":10">{{Cite news|title=Nano-biosensors and their relevance in tissue engineering|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2468451119300790|work=Current Opinion in Biomedical Engineering|date=2020-03-01|accessdate=2023-08-07|issn=2468-4511|doi=10.1016/j.cobme.2019.12.005|pages=84–93|volume=13|language=en|first=Anbuthiruselvan|last=Solaimuthu|first2=Ane Nishitha|last2=Vijayan|first3=Padmaja|last3=Murali|first4=Purna Sai|last4=Korrapati}}</ref>.<ref>{{Cite book
|url=https://www.taylorfrancis.com/books/edit/10.1201/9781003093534/nanosensors-futuristic-smart-intelligent-healthcare-systems-suresh-kaushik-vijay-soni-efstathia-skotti?_ga=350364712.1683504000
|title=Nanosensors for futuristic smart and intelligent healthcare systems |date=2022
|editor-last=Kaushik
|editor-first=Suresh
|editor2-last=Soni
|editor2-first=Vijay
|editor3-last=Skotti
|editor3-first=Efstathia
|publisher=CRC Press, [[Taylor & Francis]]
|edition=First edition
|location=Boca Raton London New York
|isbn=978-1-003-09353-4
}}</ref><ref name=":11">{{Cite web|title=Special Issue "Nanosensors for Biomedical Applications"|url=https://www.mdpi.com/journal/sensors/special_issues/Nanosensors_Biomedical|website=|accessdate=2023-08-07|language=en|date=2020|publisher=Sensors, [[MDPI]]}}</ref><ref name=":12">{{Cite news|title=Nanobiosensors: applications in biomedical technology|url=https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/805/1/012028|work=IOP Conference Series: Materials Science and Engineering|date=2020-03-01|accessdate=2023-08-07|issn=1757-8981|doi=10.1088/1757-899X/805/1/012028|pages=012028|volume=805|issue=1|first=At|last=Banigo|first2=To|last2=Azeez|first3=Ko|last3=Ejeta|first4=A|last4=Lateef|first5=E|last5=Ajuogu}}</ref><ref>{{Cite book
|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128198704000232
|title=Chapter 24 - Nanosensor networks for health-care applications |last=Yang
|first=Jiancheng
|last2=Carey
|first2=Patrick
|last3=Ren
|first3=Fan
|last4=Lobo
|first4=Brian C.
|last5=Gebhard
|first5=Michael
|last6=Leon
|first6=Marino E.
|last7=Lin
|first7=Jenshan
|last8=Pearton
|first8=S. J.
|date=2020-01-01
|editor-last=Han
|editor-first=Baoguo
|editor2-last=Tomer
|editor2-first=Vijay K.
|editor3-last=Nguyen
|editor3-first=Tuan Anh
|editor4-last=Farmani
|editor4-first=Ali
|editor5-last=Kumar Singh
|editor5-first=Pradeep
|series=Nanosensors for Smart Cities
|publisher=Elsevier
|pages=405–417
|language=en
|doi=10.1016/b978-0-12-819870-4.00023-2
|isbn=978-0-12-819870-4
|pmc=PMC7158339
}}</ref>

== Біомедичний інженер ==
[[Біомедичний інженер]] — працівник міждисциплінарної галузі науки та техніки, яка поєднує інженерію та науки про життя. Він має спеціальну вищу інженерну освіту у сфері розробки, конструювання, виробництва, експлуатації, ремонту, сервісного обслуговування, експертизи і сертифікації, оцінки відповідності технічним регламентам, стандартам біозахисту та біобезпеки: біологічної та медичної техніки, біомедичних виробів і біоматеріалів медичного призначення, пов'язаних з ними штучних органів, біологічних і медичних технологій, а також відповідного програмного забезпечення та інформаційних технологій для біології, медицини та медичного приладобудування.

== Див. також ==
* [[Біоінженерія]]
* [[Біомедицина]]
* [[Медицина]]
* [[Біотехнологія]]
* [[Інженерія]]
* [[Матеріалознавство]]

== Додаткова література ==

=== Книги ===

*Серія книг ''[https://www.springer.com/series/7752/books Series in Biomedical Engineering]'' ([[Springer Science+Business Media|Springer]], 2008-2021+)
* Серія книг ''[https://www.routledge.com/Biomedical-Engineering/book-series/CRCBIOMEDENG Biomedical Engineering: Techniques and Applications]'' ([[Routledge]], 1998-2023+)
*Joseph Tranquillo, Jay Goldberg, Robert Allen (2023). [https://www.elsevier.com/books/biomedical-engineering-design/tranquillo/978-0-12-816444-0 ''Biomedical engineering design''.] London, UK. [[ISBN]] [[Спеціальна:Джерела книг/978-0-12-816625-3|978-0-12-816625-3]].
* Hosseinkhani, Hossein (2023). ''Biomedical engineering: materials, technology, and applications''. Weinheim, Germany. [[ISBN]] [[Спеціальна:Джерела книг/978-3-527-82667-4|978-3-527-82667-4]].
* Оптико-електронні методи і засоби для обробки та аналізу біомедичних зображень: монографія / В. П. Кожем'яко, С. В. Павлов, К. І. Станчук; М-во освіти і науки України, Вінницький нац. техн. ун-т. – Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2006. – 201 с.

=== Журнали ===

* [[Nature Biomedical Engineering|''Nature Biomedical Engineering'']] ([http://www.nature.com/natbiomedeng/ сайт])
* [[Nature Reviews Bioengineering|''Nature Reviews Bioengineering'']] ([https://www.nature.com/natrevbioeng/ сайт])
* ''[http://biomedtech.kpi.ua/ Біомедична інженерія і технологія]''
* ''[https://ieeexplore.ieee.org/xpl/RecentIssue.jsp?punumber=10 IEEE Transactions on Biomedical Engineering]''
* ''[https://www.springer.com/journal/10439 Annals of Biomedical Engineering]''
* ''[https://www.annualreviews.org/journal/bioeng Annual Review of Biomedical Engineering]''
* ''[https://www.sciencedirect.com/journal/biomedical-engineering-advances Biomedical Engineering Advances]''
* ''[https://biomedical-engineering-online.biomedcentral.com/ BioMedical Engineering Online]''
* ''[https://ieeexplore.ieee.org/xpl/RecentIssue.jsp?punumber=4664312 IEEE Reviews in Biomedical Engineering]''
* ''[https://www.begellhouse.com/journals/critical-reviews-in-biomedical-engineering.html Critical Reviews in Biomedical Engineering]''
* [https://www.icevirtuallibrary.com/toc/jbibn/current ''Bioinspired, Biomimetic and Nanobiomaterials'']
* ''[http://www.aspbs.com/JBN/ Journal of Biomedical Nanotechnology]''
* [https://onlinelibrary.wiley.com/journal/21922659 ''Advanced Healthcare Materials'']
* [https://www.keaipublishing.com/en/journals/bioactive-materials/ ''Bioactive Materials'']
* [https://www.sciencedirect.com/journal/biosensors-and-bioelectronics ''Biosensors & Bioelectronics'']
* ''[https://journals.sagepub.com/home/nab Nanobiomedicine]''
* [https://www.sciencedirect.com/journal/smart-materials-in-medicine ''Smart Materials in Medicine'']
* [https://www.rsc.org/journals-books-databases/about-journals/lab-on-a-chip/ ''Lab on Chip'']
* [[Advanced Intelligent Systems|''Advanced Intelligent Systems'']]

== Посилання ==
* [http://bmi.fbmi.kpi.ua/ Кафедра біомедичної інженерії] [[Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут»|Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут]]".
* [http://www.fbmi.kpi.ua/ Факультет біомедичної інженерії] Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут".
* [http://kaf-bt.tntu.edu.ua/ Кафедра біотехнічних систем] [[Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя|Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя]].
* [https://conferences.nature.com/event/ca3aaeea-a0ea-42eb-b2ca-a335591a9b57/summary Conference on Bioengineering for Global Health] ([[Nature]])

== Примітки ==
[[Категорія:Біоінженерія]]
<references />{{Перспективні технології|біомед=так}}