Ciencias básicas aplicadas a la ingeniería biomédica
El dominio de ciencias básicas aplicadas a la ingeniería biomédica evalúa tu capacidad para usar matemáticas, física, química, biología y anatomía/fisiología como herramientas de ingeniería, no como datos aislados. Los reactivos suelen pedir estimaciones, comprobación de unidades y relación entre estructura anatómica y función fisiológica.
Reglas y conceptos centrales
- Análisis dimensional: toda ecuación debe ser homogénea; convierte a SI antes de calcular y conserva unidades (N, Pa, V, mol/L).
- Estática y dinámica: suma de fuerzas y momentos igual a cero en equilibrio; en tejido blando usa σ = F/A y ε = ΔL/L0.
- Membrana celular: el potencial de Nernst para un ion es E = (RT/zF)·ln([X]out/[X]in); a 37 °C, 61.5/z · log10(ratio) en mV. El potencial de reposo depende sobre todo de K+ y de la bomba Na+/K+-ATPasa.
- Química: pH = −log[H+]; amortiguadores con Henderson–Hasselbalch; osmolaridad = Σ concentraciones de partículas.
- Fisiología: gasto cardíaco = frecuencia cardíaca × volumen sistólico; filtración glomerular y transporte de O2 se relacionan con área y gradientes.
Ejemplo resuelto
Calcula el potencial de Nernst del K+ con [K+]out = 5 mmol/L y [K+]in = 140 mmol/L a 37 °C. E = 61.5 · log10(5/140) = 61.5 · (−1.447) = −89 mV. El signo negativo indica que el interior es negativo respecto al exterior para ese ion; el resultado es coherente con el potencial de reposo de una célula excitable.
Errores que cuestan puntos
- Invertir intracelular/extracelular en Nernst o omitir el signo.
- Usar 59 mV (25 °C) cuando el enunciado dice 37 °C.
- Confundir esfuerzo (Pa) con deformación (adimensional).
- Mezclar unidades: mmol/L con mol/L sin convertir.