Física Biomédica

Máster. Curso 2018/2019.

Objetivos

La denominación del Máster es indicativa de sus objetivos que se centran en la aplicación de la Física a problemas de gran interés tanto para la Biología como para la Medicina.

La Física Médica ha permitido avances espectaculares en el diagnóstico y el tratamiento de enfermedades, así como en la protección frente a los agentes físicos. Por otro lado, la Biofísica ha demostrado un enorme potencial para la comprensión de los mecanismos biológicos básicos, desde la estructura del ADN al funcionamiento de las neuronas.

La Biología y la Medicina actuales no se entienden sin el concurso de las técnicas físicas, tanto experimentales como de modelización teórica y numérica. Es evidente que la proyección de esos avances hacia el futuro, con la aplicación de nuevas tecnologías y la colaboración interdisciplinar, es aún más prometedora.

La Física Médica ha conseguido logros decisivos,  baste citar como ejemplos el desarrollo de métodos de análisis fisiológicos utilizando marcadores radiactivos, las nuevas técnicas de imagen como la resonancia magnética (RM), la tomografía de coherencia óptica (OCT), la tomografía computarizada de rayos X (TC) y por emisión de positrones (PET), las técnicas de medida y análisis de señales bioeléctricas (ECG, EEG, MEG) o la utilización de aceleradores lineales y fuentes radiactivas en radioterapia. Como reconocimiento a la influencia que han tenido las técnicas físicas en avances decisivos en estos campos  baste recordar los premios Nobel de Fisiología y Medicina obtenidos por desarrollar técnicas y aplicaciones que han resultado definitivas para el diagnóstico y la posterior terapia en muchos campos de la medicina. Rosalyn S. Yalow, por sus trabajos en el desarrollo de la técnica del radioinmunoensayo (RIA) fue la primera especialista en física médica que recibió el Premio Nobel de Fisiología y Medicina (1977). Sir Godfrey N. Hounsfield y Allan M. Cormack obtuvieron en 1979 el premio Premio Nobel de Fisiología y Medicina por el desarrollo de la técnica de tomografía computarizada (TC) de rayos X. El Premio Nobel de Fisiología y Medicina de 2003 fue otorgado conjuntamente a Paul Lauterbur y Sir Peter Mansfield "por sus descubrimientos sobre la resonancia magnética". Muchas de las técnicas de imagen o análisis desarrolladas a partir de técnicas físicas y utilizadas diariamente en diagnostico o medicina nuclear tienen además aplicaciones en neuroimagen (neurología, neuropsicología o psiquiatría) lo que les confiere un enorme potencial de investigación acerca de los procesos relacionados con la actividad cerebral.

Por otro lado, hoy día no se concibe el avance de las ciencias biológicas sin el conocimiento detallado tanto de los mecanismos moleculares como de los procesos físicos que los interconectan. La nueva Física Biológica combina este conocimiento fundamental en una descripción cuantitativa de los procesos biológicos, en muchos casos posible gracias al uso de las nuevas técnicas experimentales de manipulación y sondeo a nivel de molécula única, tales como las pinzas ópticas o el microscopio de fuerzas atómicas (AFM), y al acceso a su dinámica posibilitado por la implementación de métodos microfluídicos en diferentes espectroscopias de alta resolución. En el ámbito de la biofísica, fueron los estudios cristalográficos llevados a cabo por los físicos Rosalind Franklin, Maurice Wilkins y Francis Crick en el laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge los que permitieron la elucidación de la celebrada doble hélice del ADN, trabajos que valieron el Premio Nobel de Medicina (1962) junto al biólogo James Watson. Han sido numerosos los descubrimientos en biofísica y física biológica que ha propiciado el espectacular avance de la biología molecular y celular al que asistimos en los últimos años. Se deben destacar los grandes avances ocurridos en la comprensión de las interacciones a nivel molecular, conocimiento que ha posibilitado hitos tan importantes como la secuenciación del genoma de numerosos seres vivos, la caracterización de los detalles del proceso de plegamiento de proteínas y de la dinámica de los motores moleculares, así como sus implicaciones funcionales y fisiológicas, y el estudio de las implicaciones clínicas de la formación de agregados proteicos, particularmente en enfermedades de tipo neurodegerativo. Han sido los métodos experimentales avanzados junto con la herramienta conceptual de la mecánica estadística los que han propiciado esta nueva era de la biología molecular, posibilitado el conocimiento preciso de las relaciones funcionales existentes entre la estructura molecular y la dinámica de los procesos a escala subcelular.

Más recientemente, las ciencias biológicas asisten a una nueva revolución conceptual, en la que los sistemas biológicos pueden ser entendidos como redes complejas de elementos estructurales interconectados mediante relaciones dinámicas, dando lugar a emergencia funcional sobre los diferentes niveles organizativos, desde la escala molecular y celular, hasta el nivel orgánico, e incluso superior, pudiendo afirmar que la herramienta biofísica ya está aportando una visión complementaria y una descripción satisfactoria de los diferentes sistemas biológicos, desde la escala atómica al ecosistema.

Competencias generales, transversales y específicas que los estudiantes deben adquirir durante sus estudios

Competencias Generales

CG1 - Adquirir conocimientos avanzados en el campo de la Física Biomédica y comprender de forma detallada y fundamentada los aspectos teóricos, prácticos y metodología de trabajo de este campo a nivel de investigación y tecnología especializada.

CG2 - Saber integrar herramientas avanzadas teóricas, experimentales y de simulación numérica y aplicarlas en entornos nuevos.

CG3 - Saber combinar conocimientos especializados de Física, Biología e Instrumentación y dirigirlos a la resolución de problemas nuevos o aún abiertos y a la creación de nuevas técnicas, productos y servicios.

CG4 - Ser capaz de iniciar y desarrollar proyectos de investigación originales y de innovación tecnológica en el campo de la Física Biomédica y en entornos multidisciplinares relacionados.

CG5 - Saber transmitir los fundamentos y desarrollos técnicos y científicos del campo de la Física biomédica, tanto a nivel fundamental como de instrumentación, a todo tipo de público.

CG6 - Conocer de forma precisa las fronteras del conocimiento en el campo de estudio, los problemas abiertos y las oportunidades profesionales que se le presentan.

CG7 - Asumir la responsabilidad de su propio desarrollo profesional y de su especialización en los campos de estudio del máster u otros relacionados.

Competencias Transversales

CT1 - Desarrollar un pensamiento y un razonamiento crítico, la capacidad de análisis y de síntesis y el pensamiento científico y sistémico.

CT2 - Trabajar de forma autónoma y saber desarrollar estrategias de aprendizaje autónomo.

CT3 - Gestionar el tiempo y los recursos disponibles. Trabajar de forma organizada.

CT4 - Capacidad para prevenir y solucionar problemas, adaptándose a situaciones imprevistas y tomando decisiones propias.

CT5 - Capacidad para trabajar en entornos complejos o inciertos y con recursos limitados.

CT6 - Evaluar de forma crítica el trabajo realizado.

CT7 - Capacidad para trabajar cooperativamente asumiendo y respetando el rol de los diversos miembros del equipo, así como los distintos niveles de dependencia del mismo.

CT8 - Adaptarse a entornos multidisciplinares e internacionales.

CT9 - Comunicar eficientemente de forma oral y/o escrita conocimientos, resultados y habilidades, tanto en entornos profesionales como ante públicos no expertos.

CT10 - Hacer un uso eficiente de las tecnologias de la información y las comunicaciones (TIC) en la comunicación y transmisión de ideas y resultados.

Competencias Específicas

CE1 - Comprender los procesos y sistemas biológicos en términos de primeros principios y saber integrar y aplicar estos conocimientos en entornos nuevos de carácter multidisciplinar tanto de investigación como profesionales altamente especializados.

CE2 - Adquirir conocimientos avanzados en un contexto de investigación científica de los principios organizativos y estructurales de los sistemas biológicos.

CE3 - Comprender las interacciones macromoleculares y ensamblajes relevantes en los sistemas biológicos.

CE4 - Capacidad para desarrollar modelos teóricos avanzados que interpreten y/o describan procesos biológicos y sistemas biofísicos.

CE5 - Dominar la Instrumentación y los métodos biofísicos avanzados

CE6 - Comprender los procesos de interacción de radiaciones no ionizantes con sistemas biológicos

CE7 - Comprender los principios en los que se sustenta la instrumentación biomédica y aplicarlos al diseño de instrumentación avanzada en un entorno de investigación o profesional..

CE8 - Adquirir los conocimientos necesarios para evaluar las capacidades de la instrumentación biomédica avanzada y su aplicabilidad en entornos científicos o altamente especializados.

CE9 - Adquirir la capacidad para analizar señales biomédicas con técnicas avanzadas.

CE10 - Comprender las técnicas avanzadas de procesamiento de señales

CE11 - Adquirir la capacidad para diseñar sistemas avanzados de análisis de señales biomédicas

CE12 - Alcanzar destreza en el uso de sistemas de análisis de señales en entornos altamente especializados en el área biomedica

CE13 - Adquirir conocimientos avanzados de los procesos de interacción de las radiaciones ionizantes con la materia y ser capaz de aplicarlos en entornos de investigación y/o clínicos.

CE14 - Dominar las técnicas experimentales avanzadas para la medida de la dosis de radiaciones ionizantes y su aplicación en el área de la Radiofísica Hospitalaria.

CE15 - Aplicar las técnicas de Monte Carlo para la determinación de la dosis de radiaciones ionizantes.

CE16 - Capacidad para determinar y evaluar, en un contexto multidisciplinar, los efectos de las radiaciones ionizantes sobre los tejidos biológicos.

Salidas profesionales

  • Carrera investigadora en el campo interdisciplinar de la Biofísica.

  • Empresas dedicadas al desarrollo de Instrumentación Biomédica

  • Carrera investigadora en el campo de la Instrumentación Biomédica.

  • Radiofísica Hospitalaria.