- سه‌شنبه، ۵ مرداد ۱۴۰۰

 

بکارگیری علوم و فنون مهندسی برای توسعه فناوری های نوین در ارتباط با فرایندهای زیستی در صنایع را مهندسی علوم زیستی، Life Science Engineering (LSE) می نامند. مهندسی علوم زیستی با بهره گیری از جدیدترین و پیشرفته ترین فناوریها، سعی در حل چالش­های مختلف در زمینهای پزشکی و بیولوژیک در جهت ارتقاء سطح زندگی بشر دارد. مهندسی پزشکی به عنوان قدیمی ترین گرایش این رشته مورد توجه روزافزون دانشمندان جهان قرار گرفته است. مجموعه پیشرفتهای مختلف در زمینه­ های مهندسی باعث پیدایش روش­های نوین در حوزه پزشکی (تشخیص، پیشگیری و درمان) گردیده است که روز به روز در حال گسترش می­باشد. توسعه دانش مهندسی الکترونیک، مکانیک، مواد و غیره و علوم بین رشته‌ای گرایش­های فراوانی از مهندسی پزشکی ازجمله بیومکانیک، بیومواد و اندامهای مصنوعی را ایجاد نموده است. ظهور زیست‌شناسی مولکولی و فناوری مهندسی ژنتیک در طول ربع قرن گذشته و کاربردهای بسیار آن که بر پایه توانایی ایجاد رده های سلول نوترکیب بنا شده، باعث تحول عظیمی در رشته مهندسی بافت شده است. این پیشرفت­ها در زمینه درمان نیز با ابداع داروهای نوترکیب و کم خطر با کارائی بیشتر رشته‌ای تحت عنوان زیست دارو را ایجاد کرده است. از سوی دیگر پیشرفت­های نانوتکنولوژی و کاربرهای آن در زمینهای علوم زیستی، دریچه های نوینی از این رشته را با عنوان نانوبیوتکنولوژی در برابر دانشمندان گشوده است. زمینه های مهندسی علوم زیستی بسیار وسیع بوده و دانشگاه­های معتبر جهان، رشته­های مرتبط با گرایش­های آن را ایجاد کرده و دانشجویان برتر خود را تشویق به ادامه تحصیل در این گرایش­ها می­نمایند. در این راستا، تا بحال رشته های در ارتباط با مجموعه مهندسی علوم زیستی در مقطع کارشناسی ارشد و دکتری در دانشکده علوم و فنون دانشگاه تهران تاسیس شده و در حال اجرا می باشد.

در این راستا گروه مهندسی علوم زیستی با بهره گیری از یک استاد تمام، 10 دانشیار و 14 استادیار، به منظور به کارگیری علوم و فنون مهندسی در راستای توسعه فناوری های نوین در فرآیندهای زیستی در دانشکده علوم و فنون نوین تشکیل شده است. اهداف این گروه حرکت در مرزهای دانش در حوزه های نوین علوم زیستی و توسعه فناوریهای کاربردی در کشور مطابق با برنامه های توسعه، سند چشم انداز و نقشه جامع علمی و فناوری جمهوری اسلامی ایران و به کمک بهره گیری از جدیدترین و پیشرفته ترین فناوری ها در جهت ارتقاء سطح زندگی بشر در نظرگرفته شده است. از دیگر اهدف اصلی این گروه تربیت نیروی متخصص مورد نیازکشور، در مقاطع تحصیلات تکمیلی در زمینه های علوم و فناوری های بین رشته ای مهندسی علوم زیستی، جذب نخبگان و پژوهشگران و انجام پژوهش های بین رشته ای کاربردی به منظور کسب و ارائه دانش و فناوری مورد نیاز جامعه به مراکز علمی و صنعتی داخلی و بین المللی در جهت افق و چشم اندازهای ملی کشور می ‏باشد.

 

در حال حاضر 7 رشته-گرایش در 9 مقطع تحصیلی بشرح ذیل در گروه مهندسی علوم زیستی در حال اجراست:

 

ردیف

عنوان رشته

مقطع تحصیلی

کارشناسی‌ ارشد

دکتری

1

ریززیست فناوری (کارشناسی ارشد - دکتری)

*

*

2

نانو زیست الهام

*

 

3

زیست فناوری گرایش صنعت و محیط زیست

*

 

4

مهندسی شیمی – زیست پزشکی

*

 

5

مهندسی پزشکی -  بیومتریال

*

*

6

مهندسی پزشکی - بیومکانیک

*

 

7

مهندسی پزشکی - مهندسی بافت

*

 

 

 

 

مدیر بخش

استادیار
شماره تماس : 88497302-61115774
اتاق: 316
پست الکترونیکی

اعضای هیات علمی بخش بیوتکنولوژی

اعضای هیات علمی بخش مهندسی پزشکی

اعضای هیات علمی بخش نانوبیوتکنولوژی

>> رشته زیست فناوری گرایش صنعت و محیط زیست

این رشته-گرایش در مقطع کارشناسی ارشد، دوره ای آموزشی و پژوهشی است که در طی آن، مجموعه ای از اصول علوم و فنون در زمینه های مهندسی ژنتیک، علوم سلولی مولکولی، توسعه سویه های صنعتی، فناوری تخمیر، تولید، جداسازی و خالص سازی مواد زیستی با ارزش، اصول مهندسی در طراحی فرایندهای زیستی و کاربرد زیست فناوری در محیط زیست ارائه می شود. فارغ التحصیلان این دوره می توانند در زمینه زیست فناوری صنعتی (غذایی، دارویی، تولید اسید ها و حلال های آلی و ...) و محیط زیست، به ویژه در زمینه توسعه و طراحی واحد های صنعتی و  مباحث مهندسی درگیر در آن و همچنین ساخت تجهیزات مورد استفاده در زیست فناوری، نیاز تخصصی کشور را تا حد زیادی تامین نمایند.

 

>> رشته مهندسی شیمی - زیست پزشکی

مهندسی شیمی-زیست پزشکی فصل مشترک رشته های مهندسی و پزشکی بوده و در واقع کاربرد رشته های متفاوت مهندسی در پزشکی است. این کاربردها می تواند در قالب مهندسی شیمی، مهندسی برق، مهندسی مکانیک و مهندسی مواد در پزشکی مطرح شود. در تمام گرایش های فوق سعی بر این است تا با نگرشی مهندسی بر فرایندهای بدن، سامانه ای را طراحی کرد که بتواند جایگزین اندام خاصی از بدن شود و یا اینکه با مدل کرد رفتار طبیعی بدن، امراضی را که بر اثر اختلال رفتاری اندام خاصی به وجود می آیند کشف و مداوا کرد. از دیگر اهداف مهندسی پزشکی، ساخت دستگاه هایی است که با روش های گوناگون، تشخیص بیماری را آسان کرده و یا با ارایه سامانه هایی، درمان را عملی و یا موثرتر نماید. بدیهی است که برای رسیدن به اهداف بالا، افزون بر آشنایی با مسائل فیزیولوژی و آناتومی، لازم است بر اصول مهندسی در سامانه های زنده و بدن انسان نیز کاملا مسلط بود. در این بین، مهندسین شیمی با توجه به آشنایی با مفاهیمی همچون پدیده های انتقال جرم، حرارت و سیالات، ترمودینامیک، ترموسینتیک و خواص مهندسی پلیمرها، از پیشینه قوی تری جهت بکار گیری آنها در راستای اهداف مهندسی پزشکی برخوردار می باشند.

در حال بروز رسانی

در حال بروز رسانی

>> رشته مهندسی پزشکی

رشته مهندسی پزشکی ترکیبی از علوم پزشکی و علوم مهندسی و در واقع یک تخصص بین رشته‌ای است که رسالت آن ضمن شناخت اولیه از ارگان‌های زنده و نحوه عملکرد آن‌ها در مقیاس‌های میکرو و ماکرو، چگونگی بهره‌برداری از دانش مهندسی برای کمک و ارتقای تشخیص و درمان بیماری‌ها از طریق شبیه‌سازی، طراحی و ساخت زیست مواد، وسایل و ملزومات پزشکی هست. در واقع، هدف اصلی رشته‌ی مهندسی پزشکی پیش‌برد زیست مواد، سیستم‌ها، تجهیزات و وسایل پزشکی برای حل مشکل‌های کلینیکی است که به منظور شناخت بیماری و درمان آن به کار برده می‌شوند. رشته مهندسی پزشکی در مقطع تحصیلات تکمیلی دارای گرایش‌های متنوعی ازجمله بیومکانیک، بیومتریال (زیست مواد) و مهندسی بافت است. در حال حاضر به دلیل اهمیت این رشته در ارتقای سلامت جامعه و هم‌چنین پتانسیل بالای آن در خلق ثروت، چندین دهه است که در اکثر دانشگاه‌های معتبر جهان این رشته و گرایش‌های آن مورد استقبال چشم‌گیری قرار گرفته‌اند. در همین راستا، دانشکده علوم و فنون نوین نیز به عنوان اولین دانشکده بین‌رشته‌ای دانشگاه تهران، از بدو تاسیس (سال 1389) برنامه‌ریزی جامع و دقیقی برای راه‌اندازی گام به گام این رشته و گرایش‌های آن در مقطع تحصیلات تکمیلی انجام داده است و در حال تکمیل آن نیز می‌باشد.

 

 بیومکانیک

بیومکانیک یکی از گرایشهای رشته مهندسی پزشکی است که در واقع هدف آن بهره‌گیری از اصول و مبانی مکانیک برای مطالعه ساختار و عملکرد سیستم‌های بیولوژیکی در مقیاس نانو (دی‌ان‌ای)، میکرو (سلول) و ماکرو (بافت) است. همچنین یک متخصص بیومکانیک می‌تواند بر مبنای این شناخت گسترده، عمیق و دقیق از سیستم‌های بیولوژیکی، در راستای ترمیم و بازیابی یا جایگزینی بافت‌ها یا اندام‌های بدن با نمونه‌های مصنوعی برآید و درک و توصیف مناسبی از شرایط سالم و بیماری بافت‌های بدن داشته باشد. در مجموع بدون داشتن شناخت بیومکانیکی کافی از ارگان‌های زنده (بافت‌های نرم، استخوان و سیالات زیستی مثل خون)، امکان انجام طراحی کامل وسایل پزشکی از جمله کاشتنی‌های استخوانی و دندانی، داربست‌های مهندسی بافت، اجزای مصنوعی و حسگرهای زیستی بر پایه سیالات زیستی وجود ندارد. برخی از حوزه های تحقیقاتی جذاب و به‌روز این حوزه به قرار زیر است:

  • تحلیل بیومکانیکی بافت و سلول
  • بهر‌گیری از ریزسیالات (میکروفلوییدیک) در راستای تشخیص و درمان بیماری‌ها
  • طراحی و ساخت کاشتنی‌ها و اجزا و اندام مصنوعی
  • بیومکاترونیک و بیورباتیک (در مقیاس میکرو و ماکرو) با رویکرد توانبخشی و جراحی
  • کینزیولوژی، ارگونومی و تحلیل حرکت انسان
  • تحلیل انتقال جرم و حرارت در سیستم‌های بیولوژی با رویکرد طراحی وسایل پزشکی درمانی

لذا مشخص است که حوزه‌های مختلف تحقیقاتی بیومکانیک با نگاه تحقیقات بین رشته‌­ای و به جهت کاربرد در ارتباط نزدیک با زمینه­‌های علمی دیگر از جمله بیومتریال، بیوالکتریک، مهندسی بافت، بیوفیزیک، بیوشیمی، بیوتکنولوژی و مکاترونیک است.

از مهر ماه سال 1392 تاکنون به صورت پیوسته در بخش مهندسی پزشکی؛ در مقطع کارشناسی ارشد، دانشجو در رشته مهندسی پزشکی - بیومکانیک پذیرش شده است و با توجه به زیرساخت‌های به وجود آمده، دستاوردها و ظرفیت‌های موجود، در صدد راه اندازی مقطع دکتری بیومکانیک نیز می‌باشد.

 

  • برنامه درسی نیمسال اول تحصیلی 1400-1399 (نیمسال 3991)

 

زیست مواد

زیست مواد به عنوان یکی از گرایشهای رشته مهندسی پزشکی، به بررسی موادی می پردازد که قرار است یا در محیط فیزیولوژیک بدن قرار گیرند و یا در تجهیزاتی به کار روند که در خارج از بدن انسان ولی در تماس مستقیم با بافت ها باشند. متخصصین این شاخه از علم و مهندسی علاوه بر احاطه بر مشخصات و رفتارهای مواد مختلف از جمله پلیمرها، سرامیکها، فلزات و کامپوزیت‌ها، لازم است از تسلط کافی در حیطه برهم‌کنشهای مختلف مواد با محیط فیزیولوژیک بدن نیز برخوردار باشند تا بتوانند از دانش خود برای طراحی و تولید مواد سازگار با بدن استفاده کنند. حوزه‌های تخصصی زیر از جمله رویکردهای پژوهشی در این رشته به شمار می‌رود:

  • ایمپلنت‌ها
  • داربست‌های مهندسی بافت
  • سامانه‌های رهایش دارو
  • توسعه زیست مواد نوین مبتنی بر بیومیمتیک

از مهر ماه سال 1389 تاکنون به صورت پیوسته در بخش مهندسی پزشکی؛ در مقطع کارشناسی ارشد و دکتری، دانشجو در رشته مهندسی پزشکی - بیومتریال پذیرش شده است.

 

  • برنامه درسی نیمسال اول تحصیلی 1400-1399 در مقطع دکتری (نیمسال 3991)
  • برنامه درسی نیسمال اول تحصیلی 1400-1399 در مقطع کارشناسی ارشد (نیمسال 3991)

 

مهندسی بافت

مهندسی بافت گرایشی جدید است که هدف آن رشد و ترمیم بافت‌ها و اندام‌ها است. مهندسی بافت رشته‌ای ادغام شده است که امیدها را برای جایگزینی بافت‌های آسیب‌دیده، به وسیله‌ی ترکیبی از سه اصل مهندسی بافت یعنی سلول‌ها، داربست‌ها و سیگنال‌های بیومکانیکی و بیوشیمیایی، زنده نگه داشته است. تحقیقات اخیر در این حوزه بر روی توسعه و گسترش این سه اصل تمرکز دارد تا به سوالات پایه‌ای مطرح پاسخ داده و بافت زنده‌ی دارای عملکرد تولید نماید. در مهندسی بافت انتخاب سلول و طراحی یک داربست، اولین و مهمترین گام در ترمیم و جایگزینی بافت آسیب دیده می باشد. داربست طراحی شده می‌بایست امکان اتصال، تکثیر و تمایز سلولها را فراهم آورده، زیست تخریب پذیر بوده، همچنین ساختار متخلخلی داشته باشد تا امکان نفوذ سلولها برای رشد حین پیوند میسر شود. مهندسی بافت تاکنون موفقیت‌های چشمگیری در تولید بافت‌ها و اندام‌های فاقد عروق خونی نشان داده است و آینده‌ی روشنی را برای تولید بافت‌ها و اندام‌های پیچیده‌تر دارای ساختار‌های عروقی سه بعدی بسیار سازمان‌یافته وعده می‌دهد. در آینده‌ای نه چندان دور، انتظار می‌رود که مهندسی بافت منجر به تولید بافت‌ها و اندام‌های پیچیده‌تری شود که بر نیاز به وجود اهدا کننده‌ی اندام را برطرف خواهد کرد. در ادامه به برخی از حوزه های تحقیقاتی این حوزه اشاره شده است:

  • طراحی و ساخت داربست‌های مختلف برای کاربرد در بافت‌های مختلف
  • طراحی و ساخت سامانه‌های رهایش دارو و عوامل رشد با هدف بازسازی بافت
  • طراحی و ساخت سامانه‌هایی برای ترمیم زخم
  • بررسی برهم‌کنش سلول و داربست و در نهایت بافت

از مهر ماه سال 1389 تاکنون به صورت پیوسته در بخش مهندسی پزشکی؛ در مقطع کارشناسی ارشد، دانشجو در گرایش مهندسی پزشکی - بافت پذیرش شده است و با توجه به زیرساخت‌های به وجود آمده، دستاوردها و ظرفیت‌های موجود، در صدد راه اندازی مقطع دکتری مهندسی بافت نیز می‌باشد.

 

  • برنامه درسی نیمسال اول تحصیلی 1400-1399 (نیمسال 3991)

 

اهداف  گرایش

بیومواد یکی از رشته‌های آموزش عالی مهندسی پزشکی از گروه فنی و مهندسی می‌باشد که از ترکیب دروس مرتبط با زمینه‌های مهندسی  مواد (فلزات، سرامیک­ها و پلیمرها) و پزشکی و دروس خاص مهندسی پزشکی تشکیل می‌گردد. هدف از ایجاد دوره های تحصیلات تکمیلی این رشته، تربیت متخصصانی است که بتوانند در امر تحقیقات و آموزش و در راستای برطرف نمودن نیازهای کشور به مواد مختلف قابل مصرف پزشکی فعالیت نمایند.

مقطع :

- ارشد

- دکتری 

 

بیومکانیک، کاربرد علم مکانیک در سیستم‌های زیستی و پزشکی است و یکی از دیرینه ­ترین گرایش­های مهندسی پزشکی می­باشد. نقش بیومکانیک به عنوان یک دانش پایه در پیش­برد دیگر گرایش­های مهندسی پزشکی و مهندسی زیستی مانند بیومواد، مهندسی بافت، مهندسی ورزش و مهندسی توانبخشی برجسته است.

واژه بیومکانیک نمایانگر مبحث بسیار گسترده ­ای است که در آن با استفاده از قوانین فیزیک مکانیک، پدیده ­های فیزیولوژیکی و زیستی توصیف شده و درک مناسبی از روابط علّت و معلولی به ­دست می­ آید. به ­عبارت دیگر، بیومکانیک عبارت از تحلیل مکانیکی سیستم­های زیستی مانند انسان، جانوران و گیاه است که از مقیاس­های ماکروسکوپیک اندام و بافت تا مقیاس­های میکروسکوپیک سلولی و مولکولی را شامل می­شود. این روابط در درک و توصیف شرایط سالم و بیماری از اهمّیّت خاصّی برخوردارند. در بیومکانیک، مکانیزم­های سلولی،‌ حرکت و رشد اعضاء بدن از جمله سیستم شریانی، وریدی و مویرگی و عملکرد و ساختار استخوان­ها و دندان­ها مورد مطالعه قرار می‌گیرند. همچنین مباحثی مانند ویسکوالاستیسیته، پوروالاستیسیته، رئولوژی، مکانیک بافت نرم و سخت (به­ عنوان مثال خزش، خستگی و شکست)، ترمیم بافت، مدل­سازی و شبیه ­سازی سیستم­های زیستی و ارگونومی در آن مطرح می­باشند. از حوزه­ های بیومکانیک می­توان به مکانیک سلول، مکانیک بافت، بیومکانیک کلینیکی، تحلیل مکانیک سیالات زیستی بدن انسان از جمله خون و ادرار، بررسی آیرودینامیک در حرکت پرندگان و حشرات، بررسی دینامیک شاره­ها در شنا کردن ماهی‌ها، بررسی انتقال حرارت و جرم در سیستم­های زیستی، رباتیک در جراحی، بیومکاترونیک، حس لامسه مصنوعی، اعضاء ‌و اندام­های مصنوعی، اجرای صحیح حرکات ورزشی (مهندسی ورزش)، تحلیل حرکت راه ‌رفتن، مهندسی توانبخشی، بیومکانیک گیاه، بیومکانیک فضایی و غیره اشاره نمود. به ­علاوه، دانش بیومکانیک در چندین رشته مختلف، شامل زیست شناسی، توانبخشی، فیزیولوژی، پزشکی، مهندسی زیست فضا و غیره به­ طور چشمگیری مورد استفاده قرار می­گیرد. حوزه های مختلف بیومکانیک با نگاه تحقیقات بین رشته ­ای و به جهت کاربرد در ارتباط نزدیک با زمینه­‌های علمی دیگر از جمله بیومتریال، بیوالکتریک، مهندسی بافت، بیوفیزیک، بیوشیمی، بیوتکنولوژی، مکاترونیک و غیره است. پیشرفت در این شاخه به طراحی و ساخت ارتزها، ایمپلنت­ها و اندامهای مصنوعی از جمله قلب، ریه، دریچه­ های قلبی، مفاصل و غیره و نیز به درک بهتر از عملکرد یاخته‌ها، قلب، ریه، شریان­ها، وریدها، مویرگ­ها، استخوان­ها، غضروف­ها، تاندون­ها، دیسک­های بین مهره­‌ای، پیوندهای سیستم اسکلتی- عضلانی و غیره منجر شده است.

اهداف  گرایش

مهندسی بافت یکی از رشته‌های آموزش عالی مهندسی پزشکی از گروه فنی و مهندسی می‌باشد که از ترکیب دروس مرتبط با زمینه های زیر تشکیل می گردد:

  • بیومواد (به­ عنوان شاخه ­ای از مهندسی پزشکی) با زیر شاخه ­هایی چون: پلیمرهای زیستی و غیر زیستی، شیمی پلیمر، بیوسرامیک­ها، برهمکنش سلول-بیومتریال و رهایش کنترل شده مواد زیستی
  •  بیومکانیک (به ­عنوان شاخه ­ای از مهندسی پزشکی) با زیر شاخه ­هایی چون: مکانیک بافت، مکانیک سلولی، دینامیک سیرکولاسیون، انتقال مولکولی و سلولی
  • مهندسی پزشکی (به صورت عام) با زیر شاخه ­هایی چون: بیوراکتورها، سنسورهای بیومدیکال، فیلتراسیون و غشاءها، پردازش تصاویر پزشکی و بیولوژیکی، کنترل سیستم­های زیستی، تحلیل سیستم­ها و طراحی مهندسی.

نقش و توانایی فارغ‌التحصیلان به فارسی :  

  1. توانایی تهیه پروتزهای سلولی یا قطعات جایگزین سلولی برای بدن انسان
  2.  قابلیت تهیه قطعات جایگزین غیرسلولی که قابلیت القای بازتولید را در بدن انسان دارا هستند.
  3. توانایی تهیه سیستم های مدل بافت یا ارگان‌ها از طریق تکثیر سلولی به منظور تحقیقات بنیادین و آسیب شناسی بیماری‌ها
  4. قابلیت تهیه سیستم‌های حمل سلول‌های مهندسی‌شده به ارگانیسم‌ها

 

>> رشته ریززیست فناوری (کارشناسی ارشد - دکتری)

نانوزیست فناوری یک زمینه ی میان رشته ای است و هدف آن نیز مهندسی، ساخت و دستکاری سامانه ها در ابعاد یک تا صد نانومتر با الهام از ابزارهای نوین برای شناخت دنیای ریز حاکم بر سامانه های زیستی است. این علم، پلی ما بین فیزیک، شیمی، زیست شناسی و علوم مهندسی بوده و معرف حوزه نوین از علوم میان رشته ای است که به یک قطب برتر علمی در قرن 21 تبدیل شده است. این فناوری همچنین حد واسطی بین نانوفناوری و زیست فناوری بوده که ترکیب این فناوری ها باعث تولید نسل جدیدی از مواد و سامانه هایی شده است که در حوزه های مختلفی همچون پزشکی، محیط زیست و کشاورزی کاربرد فراوانی دارد. نانوزیست فناوری چشم انداز جدیدی برای دانشجویان و پژوهشگرانی که در سیستم های فیزیکی و زیستی در مقیاس نانو و کاربرد آن در پزشکی و صنعت فعالیت دارند فراهم آورده است.

 

>> رشته نانوزیست الهام

زیست الهام (بیومیمتیک) حوزه ی نوینی از علم است که در آن عناصر، مدل ها، سیستم ها و فرایند های طبیعی مطالعه می شود و از آنها برای حل مشکلات انسانی به طور خلاقانه الگوبرداری می شود. در یک تعریف خاص، زیست الهام به عنوان استراتژی آگاهانه طراحان و مهندسین برای مشاهده و یادگیری از اصول طراحی طبیعت توصیف می شود. عبارت بیومیمتیک برای اولین بار توسط Otto Schmitt در سال 1957 معرفی شد که در تحقیق دکترای خود وسیله ای فیزیک طراحی کرد که عمل الکتریکی اعصاب را تقلید می نمود. بیومیمتیک از واژه یونانی بیومیمسیس (Biomimesis) مرکب از Bio به معنی حیات و Mimesis به معنی تقلید مشتق شده است. علی رغم اینکه الهام و الگوگیری از خلقت در مقیاس های مختلف امکان پذیر است، در بیشتر موارد، بیومیمتیک در سطح میکروسکوپی و مقیاس مولکولی دنبال می شود. علت عمده این گرایش آن است که بسیاری از ویژگی های برتر طراحی در خلقت در مقیاس نانو یافت می شوند.

نمایشگر یک مطلب

در حال بروز رسانی