تطبيقات الفيزياء الحيوية

للفيزياء الحيوية العديد من التطبيقات في العديد من المجالات المهمة، كالمجالات الطبية، والبيولوجية، والبيئية، ومن أهم هذه التطبيقات ما يأتي:

 

التصوير الطبي

ساهمت الفيزياء الحيوية في تطوير طرق التصوير الطبي المتعددة مثل، التصوير المقطعي البوزيتروني (PIT)، التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)، والتصوير المقطعي المحوسب (CAT)، التي تعمل على توفير صورة دقيقة لجسم الإنسان من الداخل.

 

فهم التركيب البيولوجي للجزيئات الخلوية

أصبح بمقدور العلماء عن طريق تقنيات الفيزياء الحيوية تفكيك بنية جزيئات الحمض النووي وتبسيطها بواسطة الأشعة السينية، حيث تمكن العلماء من الحصول على تسلسل الحمض النووي DNA، وفهم آليات ارتباطه، كما تم استخدام تقنيات مماثلة لفهم بنية البروتينات داخل الخلية، وكذلك دراسة الفيروسات.

 

التطبيقات البيئية

تُستخدم تقنيات الفيزياء الحيوية لفهم كيفية تفاعل الكائنات الحية مع بيئتها، كما تستخدم لدراسة آلية حدوث الظواهر الطبيعية، وهذا مهم حاليًا بشكل خاص بسبب التأثير الضار الهائل الذي يسببه البشر للبيئة، كما تُستخدم العديد من التقنيات لتوفير مصادر بديلة متجددة للطاقة بدلاً من الفحم والبترول والخشب، عن طريق تطوير وقود نووي أكثر استدامة.

 

جائحة كوفيد-19

ساعدت تقنيات الفيزياء الحيوية على تحليل وفهم على بنية الفيروس عن طريق الأشعة السينية وتقنيات علم البلورات، حيث تم إجراء تحليل مكثف لفهم بنية البروتين داخل الفيروس وتطوير اللقاحات والعديد من العلاجات الأخرى.

 

تحليل البيانات والبنية الجزيئية

اُستخدمت تقنيات الفيزياء الحيوية في تحليل البنية الجزيئية للحمض النووي DNA في عام 1953م، حيث يُمكننا الآن قراءة تسلسل الحمض النووي لآلاف البشر وجميع أنواع الكائنات الحية، إذ تعتبر التقنيات الفيزيائية الحيوية ضرورية لتحليل هذه الكميات الهائلة من البيانات الضخمة.

 

دراسة حركة الجزيئات

تمكّن علماء الفيزياء الحيوية من فهم كيفية تحرك الهرمونات حول الخلية، وكيف تتواصل الخلايا فيما بينها وذلك للتعرف على نظام النقل الداخلي المعقد داخل الخلية.

 

التطبيقات في علم الأعصاب

قام علماء الفيزياء الحيوية ببناء شبكات العصبية لنمذجة كيفية عمل الدماغ والجهاز العصبي، وهي عبارة عن برامج حاسوبية؛ ممّا يُؤدي إلى فهم جديد حول كيفية معالجة المعلومات المرئية والسمعية داخل الدماغ وتحليلها.

 

هندسة الجينات وتقنيات النانو

تُعد الفيزياء الحيوية من المجالات المهمة لفهم الميكانيكا الحيوية، ومن ثم تطبيق هذه المعلومات على تصميم أطراف اصطناعية أفضل، ومواد نانوية دقيقة يستخدمها علماء الصيدلة لتوصيل الأدوية.