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12.3 EFECTOS BIOLÓGICOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA EN EL CUERPO HUMANO I
BIOINGENIERÍA
12.3 EFECTOS BIOLÓGICOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA EN EL CUERPO HUMANO I
BIOINGENIERÍA
David Moisés Terán Pérez
Director Editorial
Marcelo Grillo Gianetto
mgrillo@alfaomega.com.mx
Jefe de Ediciones
Francisco Javier Rodríguez Cruz
jrodriguez@alfaomega.com.mx
Bioingeniería
David Moisés Terán Pérez 
Derechos reservados © Alfaomega Grupo Editor, S.A. de C.V., México.
Primera edición: Alfaomega Grupo Editor, México, enero 2017
© 2017 Alfaomega Grupo Editor, S.A. de C.V. México
Dr. Isidoro Olvera (Eje 2 sur) No. 74, Col. Doctores, C.P. 06720, Ciudad de México.
Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana
Registro No. 2317
Pág. Web: http://www.alfaomega.com.mx
E-mail: atencionalcliente@alfaomega.com.mx
ISBN: 978-607-622-800-5
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www.alfaomegaeditor.com.ar
Datos catalográficos 
Terán, David Moisés
Bioingeniería
Primera Edición 
Alfaomega Grupo Editor, S.A. de C.V., México 
ISBN: 978-607-622-800-5 
Formato: 16.8 x 23 cm Páginas: 440
David Moisés Terán Pérez
Es ingeniero mecánico electricista egresado de la Universidad Nacional Autónoma 
de México (UNAM), con Especialidad en Habilidades Docentes, por la Universidad 
Tecnológica de México (UNITEC). Cursó la Maestría en Ciencias de la Educación en 
la Universidad del Valle de México (UVM); el Doctorado en Educación en la Univer-
sidad Pedagógica Nacional (UPN). Realizó una Maestría en Microelectrónica en la 
Université Pierre et Marie Curie (“La Sorbonne”) en París. Realizó un segundo año 
de estancia postdoctoral auspiciada por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología 
(CONACyT), en la Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo (UAEH), en la 
línea de políticas educativas a través del desarrollo del programa institucional de se-
guimiento de egresados de la maestría en educación de la misma UAEH. Igualmente, 
el autor está concursando para ingresar al Sistema Nacional de Investigadores (SNI) 
del CONACyT, en el área VII de las Ingenierías.
Actualmente, es Director General de LMC-Consultores, empresa dedicada al di-
seño y desarrollo de proyectos de redes de computadoras. 
Cuenta con 26 años de experiencia como docente en diversas instituciones de 
educación superior, tanto públicas como particulares, entre ellas: La Universidad Na-
cional Autónoma de México (UNAM), la Universidad de Puebla (UNIPUEBLA), el 
Instituto Tecnológico Latinoamericano (ITLA), el Instituto Tecnológico de Estudios 
Superiores de Monterrey (ITESM), la Universidad Tecnológica de México (UNI-
TEC), la Universidad ICEL, la Universidad del Pedregal, la Universidad del Valle 
de México (UVM), la Universidad Anáhuac, la Universidad Interamericana para el 
Desarrollo (UNID), entre muchas otras.
Es autor en Alfaomega Grupo Editor S.A de C.V. de varios textos, así como Re-
visor Técnico y Corrector de Estilo de muchos otros, en dicha casa editorial.
Mensaje del Editor
Una de las convicciones fundamentales de Alfaomega es que los conocimientos son 
esenciales en el desempeño profesional, ya que sin ellos es imposible adquirir las ha-
bilidades para competir laboralmente. El avance de la ciencia y de la técnica hace 
necesario actualizar continuamente esos conocimientos, y de acuerdo con esto Alfao-
mega publica obras actualizadas, con alto rigor científico y técnico, y escritas por los 
especialistas del área respectiva más destacados.
Consciente del alto nivel competitivo que debe de adquirir el estudiante durante 
su formación profesional, Alfaomega aporta un fondo editorial que se destaca por sus 
lineamientos pedagógicos que coadyuvan a desarrollar las competencias requeridas 
en cada profesión específica.
De acuerdo con esta misión, con el fin de facilitar la comprensión y apropiación 
del contenido de esta obra, cada capítulo inicia con el planteamiento de los objeti-
vos del mismo y con una introducción en la que se plantean los antecedentes y una 
descripción de la estructura lógica de los temas expuestos, asimismo a lo largo de 
la exposición se presentan ejemplos desarrollados con todo detalle y cada capítulo 
concluye con un resumen y una serie de preguntas propuestas.
Además de la estructura pedagógica con que están diseñados nuestros libros, 
Alfaomega hace uso de los medios impresos tradicionales en combinación con las Tec-
nologías de la Información y las Comunicaciones (TIC) para facilitar el aprendizaje. 
Correspondiente a este concepto de edición, todas nuestras obras tienen su comple-
mento en una página Web en donde el alumno y el profesor encontrarán una serie 
de presentaciones power point.
Los libros de Alfaomega están diseñados para ser utilizados en los procesos de 
enseñanza aprendizaje, y pueden ser usados como textos en diversos cursos o como 
apoyo para reforzar el desarrollo profesional, de esta forma Alfaomega espera contri-
buir a la formación y al desarrollo de profesionales exitosos para beneficio de la so-
ciedad, y espera ser su compañera profesional en este viaje de por vida por el mundo 
del conocimiento.
Dedicatoria
Deseo dedicar este trabajo a todas aquellas personas que fueron, son y serán 
importantes en mi recorrido en esta hermosa vida:
A mi madre, Consuelo Pérez Alejandre (QEPD), 
por haber sido una excelente madre.
A mi padre, David Terán Luna, por seguir siendo un ejemplo de integridad.
A mis hijos: David Moisés Terán Garrido y Emmanuel Terán Garrido: 
tienen un gran futuro para vivir. Son excelentes seres humanos.
A mi hija, Diana Zuleyma Terán Díaz, por ser tan especial. 
Te amo mi hermosa nena-alfa.
A la Mtra. Verónica Bracho Alburquerque, por ser la compañera de vida ideal.
Agradecimientos
A:
Don Alberto Umaña Carrizosa (QEPD) por brindarme la oportunidad de publi-
car en Alfaomega Grupo Editor. A su memoria.
Francisco Javier Rodríguez, mi amigo y editor en Alfaomega Grupo Editor. Te 
agradezco la oportunidad de publicar este texto.
Mis amigos, los ingenieros Noé González Mondragón y Víctor González Mondra-
gón, por sus comentarios y atinadas observaciones al borrador inicial. Gracias.
Mis familiares y amigos: el trabajo es colaborativo y cooperativo siempre, para 
volverse: ¡Trabajo Inteligente!
Los(as) lectores(as) del texto: con el firme propósito de que el contenidosea de 
utilidad siempre. ¡Muchas gracias!
Contenido
Introducción ........................................................................................................ XV
Plataforma de contenidos interactivos .......................................................... XVI
CAPÍTULO 1
Introducción a la bioingeniería ...........................................................................1
 1.1 Resumen preliminar ....................................................................................3
 1.2 Introducción ................................................................................................3
 1.3 Concepto de biotecnología .....................................................................3
 1.4 Concepto de bioingeniería .......................................................................6
 1.4 .1 .1 Ingeniería clínica y hospitalaria ..................................................7
 1.5 La bioingeniería en el mundo..................................................................11
 1.6 La estructura del conocimiento en la bioingeniería ............................17
 1.7 La educación en bioingeniería ...............................................................19
 1.8 La inserción laboral del bioingeniero .....................................................21
 1.9 Instrumentación médica generalizada..................................................23
 1.10 Conclusiones .............................................................................................24
 1.11 Preguntas de repaso ................................................................................25
 1.12 Referencias ................................................................................................26
CAPÍTULO 2
Instrumentación biomédica ...............................................................................29
 2.1 Resumen prelimina ....................................................................................31
 2.2 Introducción ...............................................................................................31
 2.3 Instrumentación médica ...........................................................................31
 2.4 Estructura general de un sistema de instrumentación biomédica ........32
 2.5 Características de la instrumentación biomédica ..................................34
 2.6 Modos de funcionamiento alternativo de 
 la instrumentación biomédica ..................................................................... 35
 2.7 Restricciones de las mediciones en los equipos utilizados 
 en la instrumentación médica ................................................................36
 2.8 Criterios de diseño de los equipos utilizados para 
 la instrumentación médica ......................................................................38
 2.9	 Características	y	especificaciones	generales	de	los	equipos
 utilizados en la instrumentación médica ...............................................39
 2.10 Conclusiones .............................................................................................41
 2.11 Preguntas de repaso ................................................................................42
 2.12 Referencias ................................................................................................44
X 
CAPÍTULO 3
Los electrodos ............................................................................................................. 45
 3.1 Resumen preliminar ........................................................................................ 47
 3.2 Introducción .................................................................................................... 47
 3.3 Electrodos ........................................................................................................ 48
 3.4 Interfaz electrodo-electrolito ........................................................................ 49
 3.5 Electrodos polarizables y los no polarizables .............................................. 53
 3.6 Sistema electrodo-piel ................................................................................... 54
 3.7 Diferentes tipos de electrodos ...................................................................... 55
 3.8 Electrodos para la piel: ECG, EEG y EMG ................................................... 56
 3.9 Electrodos internos, micro-electrodos y electro-estimulación ................ 60
 3.10 Características del gel para un electrodo ................................................. 62
 3.11 Conclusiones ................................................................................................... 65
 3.12 Preguntas de repaso ...................................................................................... 66
 3.13 Referencias ...................................................................................................... 68
CAPÍTULO 4
Los biopotenciales eléctricos ................................................................................... 69
 4.1 Resumen preliminar ........................................................................................ 71
 4.2 Introducción .................................................................................................... 71
 4.3 Biopotenciales eléctricos .............................................................................. 72
 4.4	 Principios	fisiológicos	de	los	biopotenciales	eléctricos ............................. 73
 4.5 Potenciales de membrana, de reposo y de acción ................................ 75
 4.6 Tejido excitable: células nerviosas y musculares ....................................... 81
 4.7 Propagación de las señales eléctricas ....................................................... 83
 4.8 Conducción volumétrica .............................................................................. 84
 4.9 Generadores de biopotenciales: sensado, excitación y sistemas 
autónomos ...................................................................................................... 92
 4.10 Conclusiones ................................................................................................... 93
 4.11 Preguntas de repaso ...................................................................................... 94
 4.12 Referencias ...................................................................................................... 95
CAPÍTULO 5
El	sistema	cardiovascular:	su	electrofisiología	y	su	instrumentación................101
 5.1 Resumen preliminar .....................................................................................103
 5.2 Introducción ..................................................................................................103
 5.3 La anatomía del corazón...........................................................................105
 5.3.1 El corazón derecho .............................................................................106
 5.3.2 El corazón izquierdo ............................................................................107
 5.3.3 La estructura del miocardio ..............................................................108
 5.3.4 La estructura de las aurículas ............................................................109
 5.3.5 La estructura de los ventrículos .........................................................109
 5.4 El corazón como una bomba ....................................................................110
 5.5 	Los	potenciales	en	la	superficie	del	cuerpo ...........................................112
 5.6 El electrocardiograma y sus interpretaciones .........................................112
AlfAomegA BioingenieríA - Terán Pérez
 XI
 5.6.1 La instrumentación: el electrocardiógrafo (tipos y 
 características operativas) .........................................................................115
 5.7	 La	fibrilación	ventricular	(FV) .......................................................................1185.7.1 La	instrumentación:	el	desfibrilador	y	la	cardioversión .................120
 5.8 Los marcapasos ...........................................................................................126
 5.9 Conclusiones .................................................................................................128
 5.10 Preguntas de repaso ....................................................................................129
 5.11 Referencias ....................................................................................................131
CAPÍTULO 6
El sistema cardiovascular: su biomecánica y su presión ...................................133
 6.1 Resumen preliminar ................................................................................135
 6.2 Introducción ............................................................................................135
 6.3 El sistema cardiovascular como sistema hidráulico ...........................136
 6.4 La onda de presión: generación, propagación y forma de onda ..143
 6.5 Medición directa de la presión sanguínea con catéter ....................145
 6.6 Mediciones indirectas: el tensiómetro y el ultrasonido.......................146
 6.7 Auscultación y fonocardiografía ..........................................................149
 6.8 Medición del caudal y del volumen de sangre ..................................153
 6.9 Conclusiones ...........................................................................................156
 6.10 Preguntas de repaso ..............................................................................158
 6.11 Referencias ..............................................................................................159
CAPÍTULO 7
El	sistema	nervioso:	su	fisiología	y	su	instrumentación ...................................163
 7.1 Resumen preliminar ................................................................................165
 7.2 Introducción ............................................................................................165
 7.3 El sistema nervioso central .....................................................................166
 7.4 La célula nerviosa (neurona): distintos tipos de células nerviosas ............... 169
 7.5	 La	anatomía	y	la	fisiología	del	cerebro ................................................177
 7.6 Las bio-potencialidades del cerebro ...................................................191
 7.7 El electroencefalograma (EEG) y su interpretación ...........................194
 7.7.1 Las diferentes ondas que tiene un encefalograma (EEG) .......198
 7.8 Los potenciales evocados .....................................................................205
 7.9 La magnetoencefalografía ...................................................................211
 7.10 La estimulación cerebral a través de un electrochoque ..................213
 7.11 Conclusiones ...........................................................................................214
 7.12 Preguntas de repaso ..............................................................................216
 7.13 Referencias ..............................................................................................217
CAPÍTULO 8
El	sistema	respiratorio:	su	fisiología	y	su	instrumentación ..............................221
 8.1 Resumen preliminar ................................................................................223
 8.2 Introducción ............................................................................................223
Bioingeniería - Terán Pérez alfaomega
XII 
 8.3	 Anatomía	y	fisiología	del	sistema	respiratorio .....................................226
 8.4 Intercambio de gases en el sistema respiratorio.................................237
 8.5 Modelo del sistema respiratorio ............................................................242
 8.6 Medición de la presión en el sistema respiratorio ...............................244
 8.7	 Medición	del	flujo/caudal	de	gas	en	la	boca	y	en	la	nariz ..............248
 8.8 Rinomanometría ......................................................................................253
 8.9 Medición de volumen (pletismografía) ................................................254
 8.10 Medición de concentración de gases en la respiración ..................256
 8.11 Medición de gases en la sangre ...........................................................258
 8.12 Conclusiones ...........................................................................................259
 8.13 Preguntas de repaso ..............................................................................261
 8.14 Referencias ..............................................................................................263
CAPÍTULO 9
El sistema renal: hemodiálisis ............................................................................265
 9.1 Resumen preliminar ................................................................................267
 9.2 Introducción ............................................................................................267
 9.3	 Funciones	y	fisiología	del	riñón ..............................................................268
 9.4 Hemodiálisis: diagrama de bloques .....................................................272
 9.5 Descripción del sistema básico de hemodiálisis .................................277
 9.6 Parámetros de control en la hemodiálisis ............................................278
 9.7 Sistemas de control de temperatura y de presión negativa.............280
 9.8	 Ultrafiltración ............................................................................................281
 9.9 Sistemas de seguridad: detección de hemoglobina y de aire ..............282
 9.10 Otros sistemas de diálisis: instalación y bioseguridad .........................283
 9.11 Ósmosis inversa y normas .......................................................................286
 9.12 Conclusiones ...........................................................................................290
 9.13 Preguntas de repaso ..............................................................................290
 9.14 Referencias ..............................................................................................292
CAPÍTULO 10
Cirugía .................................................................................................................299
 10.1 Resumen preliminar ..............................................................................301
 10.2 Introducción ..........................................................................................301
 10.3 Conceptos básicos sobre cirugía .......................................................303
 10.4 Principios físicos de la electrocirugía ..................................................304
 10.5 El electro-bisturí: diagrama de bloques, circuitos típicos,
 seguridad y normas ..............................................................................312
 10.6 Servo-cunas ...........................................................................................314
 10.7 Oximetría en cirugía .............................................................................316
 10.8	 Robots	quirúrgicos:	el	caso	del	robot	Da	Vinci .................................319
 10.9 Conclusiones .........................................................................................324
 10.10 Preguntas de repaso ............................................................................326
 10.11 Referencias ............................................................................................327
AlfAomegA BioingenieríA - Terán Pérez
 XIII
CAPÍTULO 11
La neonatología.................................................................................................331
 11.1 Resumen preliminar ..............................................................................333
 11.2 Introducción ..........................................................................................33511.3 Conceptos básicos de neonatología ................................................335
 11.4 El ambiente controlado en la neonatología ....................................335
 11.5 Parámetros de control en la neonatología .......................................345
 11.6 Incubadoras: diagramas de bloques, circuitos típicos, 
 seguridad y normas ..............................................................................352
 11.7 Servocunas en neonatología ..............................................................356
 11.8 Oximetría en neonatología .................................................................357
 11.9 Conclusiones .........................................................................................361
 11.10 Preguntas de repaso ............................................................................362
 11.11 Referencias ............................................................................................363
CAPÍTULO 12
Seguridad eléctrica y normalización en medicina .......................................367
 12.1 Resumen preliminar ..............................................................................369
 12.2 Introducción ..........................................................................................369
 12.3 Efectos biológicos de la corriente eléctrica
 en el cuerpo humano ..........................................................................372
 12.4 Modelo físico del riesgo de choque (shock) eléctrico ....................375
 12.5 Seguridad en las instalaciones eléctricas hospitalarias: 
 puesta a tierra, protecciones, y alimentación de emergencia ............. 376
 12.6 Microchoque y macrochoque eléctrico
 (microshock y macroshock) y equipotencialidad ...........................385
 12.7 Interferencias de los campos electromagnéticos ............................386
 12.8	 Normas	JIS	T-1022,	VDE-107,	NFPA-99,	IRAM-4220	e	IEC-601 ............387
 12.9 Conclusiones .........................................................................................411
 12.10 Preguntas de repaso ............................................................................412
 12.11 Referencias ............................................................................................413
Indice analítico ..................................................................................................417
Bioingeniería - Terán Pérez alfaomega
Introducción
Debe recordarse que en la segunda mitad del siglo XVIII y al inicio del XIX se vivió 
una profunda revolución tecnológica a partir de la invención de la máquina de vapor. 
Hecho que transformó favorablemente la manera de vivir de las personas de la época 
(y que sigue teniendo un desempeño favorable hasta el día de hoy); transformó las 
ciudades, las relaciones económicas, la política y, en general, a toda la sociedad en su 
conjunto. Dicha Revolución Industrial fue seguida por un relativamente largo perio-
do (de alrededor de 100 años) en el que los cambios iniciados en los siglos anteriores 
continuaron desarrollándose, perfeccionándose y permeando cada aspecto de la vida 
de las personas hasta hoy. En el primer tercio del siglo XX, fueron los transportes 
(aéreos, terrestres y marítimos) los que tuvieron un elevado nivel de desarrollo. De 
nuevo, esta revolución modificó profundamente la configuración de las ciudades. 
En la segunda mitad del siglo XX, fue el turno de las Tecnologías de la Infor-
mación y de las Comunicaciones (TIC), las cuales tuvieron un gran auge. La inven-
ción del transistor y su posterior aplicación a la electrónica, junto con los avances 
tecnológicos en las telecomunicaciones, han transformado al mundo desde sus raíces. 
Posteriormente, la conectividad ofrecida por Internet ha cambiado la forma en que se 
accede a la información y se relacionan las personas y las organizaciones, cambiando 
incluso el concepto de “vida privada”. Aún la sociedad del siglo XXI y postrimerías 
del XXI se encuentra en este proceso de transformación, y sus consecuencias sociales 
aún están por determinarse, aunque algunas de ellas comienzan a ser reales.
En esta secuencia de profundas transformaciones sociales provocadas por dichos 
avances tecnológicos, se detecta un patrón constante: “Cada vez los cambios se produ-
cen con mayor frecuencia, más rápidamente, y su expansión a todos los aspectos de 
la sociedad ocurren en un menor espacio de tiempo” (C. O. S. Sorzano, Panorama de 
Investigación en Ingeniería Biomédica 2015, pág.ix.). En el párrafo anterior, se acaba 
de clarificar que la Sociedad Mundial se encuentra en la fase de desarrollo de la Re-
volución de las Tecnologías de la Información y de las Comunicaciones (TIC), ahora 
mismo, la población se halla inmersa en la fase de la Revolución de las Ciencias de la 
Vida. Estos cambios se han producido por los avances científicos en los ámbitos de la 
biología molecular, la biología celular, y sus aplicaciones a los procesos productivos, 
la biotecnología, y a las ciencias de la salud, la medicina, y la bioingeniería.
Estos avances científicos serían imposibles sin las mejoras de/en la instrumen-
tación de laboratorio y de diagnóstico, producidas por la miniaturización de los 
dispositivos y de la contribución de la electrónica, los sistemas de control y el análi-
sis computarizado de los datos. Todos estos cambios tecnológicos, realmente tienen 
implicaciones y retos en todos los ámbitos de la existencia humana, desde un cambio 
en el perfil demográfico, su alimentación, la salud, el impacto medioambiental de la 
civilización, cómo se configurará la sociedad, los cambios de modelos económicos y 
políticos, etcétera. En este contexto, es que los ingenieros biomédicos juegan un rol 
fundamental como creadores de la tecnología que hace posible esta transformación.
La ingeniería biomédica se configura como una realidad (no del/en el futuro), 
sino del presente, con un excelente trabajo en la frontera del conocimiento y en la 
interfaz de varias disciplinas en el que, además, se tiene la sensación de estar contri-
buyendo de forma positiva a la calidad de vida de la especie humana y del planeta. 
Bioingeniería - Terán Pérez alfaomega
XVI 
Las perspectivas laborales, aunque aún desconocidas de forma masiva, son clara-
mente crecientes, incluso en periodos de crisis como los vividos en los últimos años, 
como así lo acreditan los diferentes informes económicos de diferentes agencias inter-
nacionales como la UNESCO, la FAO, el Banco Mundial y la OCDE, entre muchas 
otras organizaciones. Quizá por todos estos motivos, la ingeniería biomédica es una 
de las titulaciones más demandadas en la actualidad por los jóvenes estudiantes de 
las universidades en el mundo.
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libro, siga los siguientes pasos:
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AlfAomegA BioingenieríA - Terán Pérez
Refl exione y responda las siguientes preguntas:
 ¿Qué es la biotecnología? ¿Qué es la biotecnología?
 ¿Qué es la bioingeniería? ¿Qué es la bioingeniería?
 Establezca cuáles son las diferencias entre biotecnología y bioingeniería. Establezca cuáles son las diferencias entre biotecnología y bioingeniería.
 Establezca cuáles son las coincidencias entre biotecnología y bioingeniería. Establezca cuáles son las coincidencias entre biotecnología y bioingeniería.
 ¿Cuál es la importancia de la bioingeniería como campo de estudio 
de la ingeniería?
 ¿Cuál es la relación entre la medicina y la ingeniería? ¿Cuál es la relación entre la medicina y la ingeniería?
 ¿Cómo se relaciona la bioingeniería con la medicina? ¿Cómo se relaciona la bioingeniería con la medicina?
 ¿Cuáles son las áreasde aplicación de la bioingeniería?
“La verdad os hará libres,
la mentira os hará creyentes.”
Pepe Rodríguez
Introducción a 
la bioingeniería
Contenido
  1.1 Resumen preliminar
  1.2 Introducción
  1.3 Conceptos de biotecnología
  1.4  Conceptos de bioingeniería
1.4.1 Ingeniería clínica y hospitalaria
  1.5 La bioingeniería en el mundo
  1.6 La estructura del conocimiento en bioingeniería
  1.7 La educación en bioingeniería
  1.8 Inserción laboral del bioingeniero
  1.9 Instrumentación médica generalizada
 1.10 Conclusiones
 1.11 Preguntas de repaso
 1.12 Referencias
CAPÍTULO
1
2 Capítulo 1 introduCCión a la bioingeniería
Después de estudiar este capítulo, el lector será capaz de:
 Conocer qué es la biotecnología.
 Conocer qué es la bioingeniería.
 Establecer las diferentes áreas que conforman la bioingeniería.
 Establecer las especialidades que conforman la bioingeniería.
 Determinar la relación entre medicina e ingeniería.
 Determinar la relación entre medicina y bioingeniería.
 Conocer las aplicaciones de la bioingeniería.
Palabras clave: Biotecnología, Bioingeniería, Medicina, Ingeniería.
Para cumplir con estos objetivos el siguiente diagrama de flujo presenta la forma de 
acceder a los contenidos:
Introducción a 
la bioingeniería
Concepto de biotecnología
Concepto de bioingeniería
Instrumentación médica generalizada
La inserción laboral
La educación en bioingeniería
La estructura del conocimiento en bioingeniería
La bioingeniería en el mundo
Ingeniería clínica y hospitalaria
AlfAomegA BioingenieríA - Terán Pérez
1.3 ConCepto de bioteCnología 3
1.1  Resumen preliminar
La ingeniería biotecnológica, llamada ingeniería biológica o bioingeniería (incluyendo a 
la ingeniería de sistemas biológicos), es una disciplina que aplica conceptos y métodos 
físico-matemáticos para resolver problemas de las ciencias de la vida, utilizando las 
metodologías analíticas y sintéticas de la ingeniería. En este contexto, mientras que la 
ingeniería tradicional emplea ciencias físicas y matemáticas para analizar, diseñar y 
fabricar herramientas inanimadas, estructuras y procesos; la bioingeniería utiliza las 
mismas ciencias para estudiar numerosos aspectos de los organismos vivos.
Por lo general, es utilizada para analizar y resolver problemas relacionados con la 
salud de los seres humanos, los animales y los sistemas biológicos útiles en la produc-
ción alimentaria y la farmacéutica. Es la rama de la ingeniería que se ocupa de la apli-
cación tecnológica de los sistemas biológicos y de los organismos vivos o sus derivados 
para la creación o modificación de productos o de procesos para un uso específico. Para 
ello, la ingeniería biotecnológica hace uso de las ciencias naturales (como la química y la 
física), las matemáticas y otras disciplinas especializadas, resultado de la combinación 
de éstas (por ejemplo la bioquímica, la bioingeniería y la biotecnología).
1.2  Introducción
La palabra “bioingeniería” fue acuñada por el científico y locutor inglés Heinz Wolff 
en 1954. El término “bioingeniería” es también utilizado para describir el uso de la 
vegetación en la ingeniería civil de la construcción. “Bioingeniería” puede también 
aplicarse a las modificaciones ambientales como la protección de la superficie del 
suelo, estabilización de laderas, curso de agua, protección de costas, rompe vientos, 
barreras de vegetación (incluyendo barreras acústicas y pantallas visuales) y la mejo-
ra ecológica de un área. El primer programa para ser ingeniero biológico fue creado en 
la Universidad de Mississippi en 1967, convirtiéndose en el primer plan de estudios de 
Ingeniería Biológica en Estados Unidos. Otros programas han sido lanzados reciente-
mente en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y la Universidad de Utah.
Los ingenieros biológicos o bioingenieros son ingenieros que usan los principios de 
la biología y de las herramientas de la ingeniería para crear productos útiles, tangi-
bles y económicamente viables. La ingeniería biológica cuenta con el conocimiento 
y la experiencia de una serie de ciencias puras y aplicadas, tales como la masa y la 
transferencia de calor, la cinética, los biocatalizadores, la biomecánica, la bioinfor-
mática, la separación y la purificación del proceso, el diseño biorreactor, la ciencia de 
superficie, los mecanismo de fluidos, la termodinámica y la ciencia de los polímeros. 
Se utiliza en el diseño de dispositivos médicos, en los equipos de diagnóstico, en los 
materiales biocompatibles, en la bioenergía renovable, en la ingeniería ecológica, y en 
muchas otras áreas que mejoran la calidad de vida de las sociedades.
1.3  Concepto de biotecnología
La biotecnología tiene sus fundamentos en la tecnología que estudia y aprovecha los 
mecanismos y las interacciones biológicas de los seres vivos (en especial los unicelulares) 
Bioingeniería - Terán Pérez alfaomega
4 Capítulo 1 introduCCión a la bioingeniería
mediante un amplio campo multidisciplinario. La biología y la microbiología son las 
ciencias básicas de la biotecnología, ya que son las que aportan las herramientas fun-
damentales para la comprensión de la mecánica microbiana en primera instancia. La 
biotecnología se usa ampliamente en la agricultura, la farmacopea, la ciencia de los 
alimentos, el medio ambiente y la medicina.
La biotecnología se desarrolló desde un enfoque multidisciplinario, involucrando 
varias ciencias como biología, bioquímica, genética, virología, agronomía, ecología, 
ingeniería, física, química, medicina y veterinaria, entre muchas otras (ver la figura 
1.1). Tiene gran repercusión en la farmacia; la medicina; la ciencia de los alimentos; el 
tratamiento de residuos sólidos, líquidos, gaseosos; y la agricultura. La Organización 
para la Cooperación y Desarrollo Económico (OCDE, 2010) define la biotecnología 
como: “La aplicación de principios de la ciencia y la ingeniería para tratamientos 
de materiales orgánicos e inorgánicos por sistemas biológicos, para producir bienes y 
servicios.”
Probablemente, el primero que usó este término fue el ingeniero húngaro Károly 
Ereki, en 1919, cuando lo introdujo en su libro Biotecnología en la producción cárnica 
y láctea de una gran explotación agropecuaria (Fári y Kralovánszky, 2006).
RNA(estructura de cadena sencilla)
El RNA es
monocatenario
A
A
A
A
C
C
C
G
G G
G
U
U
U
U
U
O=P=O-
O=P=O-
O=P=O-
O
O
O
O
O
O
O
O
O
H
H
H H
H
H
HH
H
HO
HO
HO
HH
H
CH
2
CH
2
CH
2
base1
base2
base
3
5’end
3’end
Figura 1.1 Estructura del ARN de transferencia
Según lo establece el Convenio sobre la Diversidad Biológica, de 1992, la biotecnología 
se define como: “Toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos 
vivos o sus derivados, para la creación o modificación de productos o procesos para usos 
específicos” (Secretaría del Convenio sobre la Diversidad Biológica, Río de Janeiro, 1992).
Por otro lado, el Protocolo de Cartagena sobre Seguridad de la Biotecnología del 
Convenio sobre la Diversidad Biológica define la biotecnología moderna como la apli-
cación de: “Técnicas in vitro de ácido nucleico, incluidos el ácido desoxirribonucleico 
(ADN) recombinante, y la inyección directa de ácido nucleico en células u orgánulos. La 
fusión de células más allá de la familia taxonómica, que supere las barreras fisiológicas 
naturales de la reproducción o de la recombinación, y que no sean técnicas utilizadas en 
la reproducción y selección tradicionales” (Secretaría del Convenio sobre la Diversidad 
Biológica, Montreal, 2000).
AlfAomegA BioingenieríA - Terán Pérez
1.3 ConCepto de bioteCnología 5
La biotecnología tiene aplicaciones en importantes áreas industriales, como en 
la atención de la salud, con el desarrollo de nuevos enfoques para el tratamiento de 
las enfermedades; la agricultura, con el desarrollo de cultivos y alimentos mejorados; 
en usos no alimentarios de los cultivos, como por ejemplo plásticos biodegradables, 
aceites vegetales y biocombustibles;y en el cuidado medioambiental a través de la 
biorremediación, como el reciclaje, el tratamiento de residuos y la limpieza de sitios 
contaminados por actividades industriales; y en el uso específico de plantas, donde la 
biotecnología se le llama biotecnología vegetal. Además, se aplica en la genética para 
modificar ciertos organismos.
Las aplicaciones de la biotecnología son numerosas y suelen clasificarse en: 
• Biotecnología roja: se aplica a la utilización de biotecnología en los proce-
sos médicos. Algunos ejemplos son la obtención de organismos para producir 
antibióticos, el desarrollo de vacunas más seguras y nuevos fármacos, los diag-
nósticos moleculares, las terapias regenerativas y el desarrollo de la ingeniería 
genética para curar enfermedades a través de la manipulación génica.
• Biotecnología blanca: también conocida como biotecnología industrial, es 
aquélla aplicada a procesos industriales. Por ejemplo, la obtención de microor-
ganismos para generar un producto químico o el uso de enzimas como catali-
zadores o inhibidores enzimáticos industriales, ya sea para producir productos 
químicos valiosos o para destruir contaminantes químicos peligrosos (tal como 
cuando se utilizan oxidorreductasas) (Xu, 2005). También se aplica a los usos 
de la biotecnología en la industria textil; en la creación de nuevos materiales, 
como plásticos biodegradables; y en la producción de biocombustibles. Su 
principal objetivo es la creación de productos fácilmente degradables, que 
consuman menos energía y que generen menos desechos durante su producción 
(Frazzetto, 2003). La biotecnología blanca tiende a consumir menos recursos 
que los procesos tradicionales utilizados para producir bienes industriales.
• Biotecnología verde: es la biotecnología aplicada a procesos agrícolas. Un ejem- 
plo de ello es la obtención de plantas transgénicas capaces de crecer en condicio-
nes ambientales desfavorables, o de plantas resistentes a plagas y enfermedades. 
Se espera que la biotecnología verde produzca soluciones más amigables con el 
medio ambiente que los métodos tradicionales de la agricultura industrial. Un 
ejemplo de esto es la ingeniería genética en plantas para expresar plaguicidas, 
con lo que se elimina la necesidad de la aplicación externa de los mismos, como 
es el caso del maíz Bt. La biotecnología se ha convertido en una herramienta en 
diversas estrategias ecológicas para mantener o aumentar sustancialmente re-
cursos naturales como los bosques. En este sentido, los estudios realizados con 
hongos de carácter micorrízico permiten implementar en el campo plántulas de 
especies forestales con micorriza, las cuales presentan una mayor resistencia y 
adaptabilidad que aquellas plántulas que no lo tienen.
• Biotecnología azul: también llamada biotecnología marina, es un término uti-
lizado para describir las aplicaciones de la biotecnología en ambientes marinos y 
acuáticos. Aún está en una fase temprana de desarrollo, empero, sus aplicacio-
nes son prometedoras para la acuicultura, los cuidados sanitarios, la cosmética 
y la producción de productos alimentarios (Comisión Europea, 2006).
Bioingeniería - Terán Pérez alfaomega
6 Capítulo 1 introduCCión a la bioingeniería
1.4  Concepto de bioingeniería
En general, los ingenieros biológicos intentan imitar los sistemas biológicos para crear 
productos o modificar y controlar los sistemas biológicos de manera que ellos puedan 
sustituir, aumentar o sostener los procesos químicos y mecánicos. Los bioingenieros 
pueden aplicar sus experiencias para otras aplicaciones de ingeniería y tecnología, in-
cluyendo la modificación genética de las plantas y los microorganismos, la ingeniería 
de bioprocesos y la biocatálisis.
Debido a otras disciplinas, la ingeniería también se ocupa de los organismos vivos 
(por ejemplo, en el desarrollo de prótesis en la ingeniería mecánica); sin embargo, la 
ingeniería biológica puede ser más amplia al incluir la ingeniería agrícola y la biotec-
nología. De hecho, muchos viejos departamentos de ingeniería agrícola, en diferentes 
universidades alrededor del mundo, la han renombrado como ingeniería biológica o 
agrícola e ingeniería de biosistemas. La ingeniería biológica también se conoce como 
bioingeniería en algunos colegios y a la ingeniería biomédica se le conoce como bioinge-
niería por otros, siendo un campo en rápido desarrollo con la categorización de líquidos 
(NIH, 2005).
Existe un acuerdo en el que se establece que la bioingeniería estudiará y bus-
cará la aplicación de principios y métodos de las ciencias exactas, en general; y de 
la ingeniería en la solución de problemas de las ciencias biológicas y médicas en lo 
particular. El Comité de Educación de The Group of Engineering in Medicin and 
Biology of The Electrical and Electronics Engineers (GEMB/IEEE, 1977) dividió la 
bioingeniería en tres grandes áreas que, respectivamente, cubren satisfactoria y am-
pliamente las necesidades y requerimientos que las ciencias biológicas demandan a la 
ingeniería; dichas áreas o categorías son las siguientes:
• Bioingeniería o ingeniería biológica: considerada como la más general 
y básica. Se refiere a la biología como un todo. Trata de descubrir nuevos 
fenómenos en los procesos biológicos e intenta clarificar otros ya totalmente 
conocidos. En ésta, la medicina es parte de la biología.
• Ingeniería biomédica o ingeniería médica: contenida en la anterior, pero 
orientada hacia el hombre. Es más pragmática con la intención de controlar las 
enfermedades, pero aún con una gran dosis de curiosidad científica, la cual la 
lleva a investigar problemas básicos y aplicados.
• Ingeniería clínica: es la más joven de estas tres divisiones; está contenida 
en la anterior y se enfoca en los problemas asistenciales de salud, de los hos-
pitales y de los servicios de emergencia, además de que encuentra trabajando 
junto a la medicina con su misma jerarquía e integrada a ella. Muestra una 
personalidad muy bien definida, ya que cuenta con sus propias publicaciones 
e investigaciones.
Por otro lado, es muy importante en este momento recordar los objetivos de la 
ingeniería y de la medicina:
• La ingeniería trata de mejorar, mantener y restablecer el bienestar humano, 
aplicando los conocimientos de las ciencias exactas.
AlfAomegA BioingenieríA - Terán Pérez
1.4 ConCepto de bioingeniería 7
• La medicina trata de mejorar, mantener y restablecer la salud humana (que 
es el primer bienestar humano), aplicando los conocimientos de las ciencias 
biológicas.
Como puede observarse en ambos casos se trata de mejorar, mantener y restable-
cer el bienestar humano. Existe, entonces, un gran paralelismo entre ambas profesio-
nes; por lo que son complementarias entre sí.
En conclusión, la ingeniería biológica, o bioingeniería, es una rama de la ingenie-
ría que se centra en la biotecnología y en las ciencias biológicas. Incluye, como ya se 
estableció, diferentes disciplinas, como la ingeniería bioquímica, la ingeniería biomé-
dica, la ingeniería de procesos biológicos, la ingeniería de biosistemas, la ingeniería 
bioinformática, etcétera. Se trata de un enfoque integrado de los fundamentos de las 
ciencias biológicas y los principios tradicionales de las ingenierías clásicas, como la 
química o la informática (Mompin, et. al., 1988).
Los bioingenieros con frecuencia trabajan con procesos biológicos de laboratorio 
a escalas de producción industrial. Por otra parte, a menudo, atienden problemas 
de gestión, económicos y jurídicos; esto debido a que las patentes y los sistemas de 
regulación (por ejemplo, la FDA en los Estados Unidos de América) son cuestiones 
de vital importancia para las empresas de biotecnología; por ello, los bioingenieros, a 
menudo, deben tener conocimientos relacionados con estos temas.
Por otro lado, existe un creciente número de empresas de biotecnología, y muchas 
universidades de todo el mundo proporcionan programas en bioingeniería y de biotec-
nología de forma independiente; entre ellas destacanlas de la especialidad de ingenie-
ría bioinformática. Este es un campo interdisciplinario que se ocupa de los problemas 
biológicos usando técnicas computacionales propias de la ingeniería informática. Esa 
interdisciplinariedad hace que sea posible la rápida organización y el análisis de los 
datos biológicos.
Este campo también puede ser denominado biología computacional y puede defi-
nirse como: “La conceptualización de la biología en término de moléculas y, a continua-
ción, la aplicación de técnicas informáticas para comprender y organizar la información 
asociada a estas moléculas, a gran escala” (Gerstein, 2007). La bioinformática desem-
peña un papel clave en diversas áreas, tales como la genómica funcional, la genómica 
estructural y la proteómica, y forma un componente clave en el sector de la biotecno-
logía y la farmacéutica.
1.4.1 Ingeniería clínica y hospitalaria
Un profesional de la ingeniería clínica (es decir, un ingeniero clínico) es aquél que 
apoya y promueve el cuidado del paciente mediante la aplicación de la ingeniería y los 
conocimientos de gestión a la tecnología sanitaria (Mompín, et. al., 1988).
En España y en gran parte de América Latina (incluyendo por supuesto a Méxi-
co) esta especialidad se conoce con el nombre de electromedicina, aunque las funcio-
nes y atribuciones de los profesionales de esta área pueden variar de un país a otro. 
Es una especialidad dentro de la ingeniería biomédica, a cargo principalmente de la 
aplicación de la tecnología médica para optimizar la prestación de asistencia sanita-
ria. Las funciones de los ingenieros clínicos, incluyen la capacitación y la supervisión 
de técnicos de electromedicina, trabajar con las autoridades sanitarias y entidades 
Bioingeniería - Terán Pérez alfaomega
8 Capítulo 1 introduCCión a la bioingeniería
de certificación en el hospital (inspecciones y auditorías) y servir como consultores 
tecnológicos para el personal del hospital (es decir, médicos, administradores, infor-
máticos y Tecnologías de la Información, etcétera).
Los ingenieros clínicos también asesoran a los fabricantes de PSANI (Productos 
Sanitarios Activos No Implantables) y de otros productos sanitarios en cuanto a me-
joras de diseño, basándose en experiencias clínicas, así como vigilando la progresión 
del estado de la técnica, con el fin de reorientar las modalidades de contratación y 
compra de tecnologías sanitarias del hospital.
En los Estados Unidos de América se estableció, desde el año 1990, la acreditación 
de estos profesionales con The Clinical Engineering Certification (CCE, por sus siglas 
en inglés; en español: “Certificación en Ingeniería Clínica”), por parte del Colegio 
Estadounidense de Ingeniería Clínica (ACCE), (Dyro, 2004). De igual manera, en los 
Estados Unidos de América, otra organización importante en el ámbito de la ingenie-
ría clínica es The ECRI Institute, ésta es una agencia de investigaciones en el sector 
de la salud independiente y sin fines de lucro. Su enfoque está dirigido a la tecnolo- 
gía del cuidado de la salud y a la gerencia de riesgos, de calidad y del medio ambiente 
en el cuidado de la salud. Así mismo, The ECRI Institute ofrece servicios relacionados 
con cada fase del planeamiento, adquisición y administración de la tecnología médica 
(Webster, 2006). En España, en colaboración con un grupo de expertos de la Sociedad 
Española de Electromedicina e Ingeniería Clínica, el Ministerio de Trabajo está elabo-
rando un programa de acreditación de estos profesionales (Yadin, 2003).
Los procesos de mejora en las organizaciones del sector salud han atendido prin-
cipalmente los aspectos clínicos y administrativos, sin tener en cuenta el impacto que 
la tecnología está teniendo en forma creciente en la calidad y la seguridad de la aten-
ción. No obstante esta realidad, es claro que cada día la tecnología juega un papel 
más predominante en la prestación de servicios de salud y que se requiere desarrollar 
la capacidad nacional e institucional para asegurar su uso apropiado y costo efectivo.
Si se entiende a la tecnología, no sólo como los equipos, dispositivos médicos y 
quirúrgicos, sino, igualmente, como los sistemas organizacionales, los procesos, los 
sistemas de información y las decisiones que de ello se deriven, entonces, resulta evi-
dente que para mejorar la gestión en salud se requiere del conocimiento especializado 
para la gestión de la ingeniería clínica y la tecnología en salud. Bajo esta perspectiva, 
la ingeniería clínica aplica tanto los conocimientos científicos propios de la ingeniería 
como la gestión de tecnología en salud en el campo médico-asistencial, a fin de ase-
gurar que la relación costo/efectividad, la seguridad y la tecnología disponible, sean 
consistentes con la calidad que demanda el cuidado de los pacientes y los recursos 
disponibles en la sociedad (Webster, 2006).
El presente apartado constituye una respuesta a la necesidad de difundir y pro-
mover el conocimiento de los temas esenciales en la gestión de tecnologías, a fin de 
asegurar el desarrollo y la sostenibilidad de las organizaciones de salud; así como, 
brindar atenciones a la ciudadanía en forma efectiva, segura y sostenible mejorando 
simultáneamente el acceso equitativo y justo a los servicios de salud, contribuyendo 
a una aplicación exitosa de la política de descentralización y modernización del Es-
tado y protegiendo la cuantiosa inversión y patrimonio de la infraestructura física y 
tecnológica de los servicios de salud.
El manejo de un hospital es un asunto complejo. Basta considerar los diversos 
métodos y especialidades médicas, la organización del personal médico-asistencial re-
AlfAomegA BioingenieríA - Terán Pérez
1.4 ConCepto de bioingeniería 9
querido, el manejo de los pacientes, las historias clínicas, el manejo de información, los 
insumos y los medicamentos, la logística, la administración, la cultura y un sinnúme-
ro de otros factores que permiten brindar el servicio de salud. La calidad de cada uno 
de estos componentes influye en la calidad final del servicio de salud. Para atender 
la complejidad de los servicios de salud, se aplican conceptos, métodos y estrategias 
muchas veces provenientes de la ingeniería. En el ámbito local, incorporarlos requiere 
no sólo conocer las experiencias logradas internacionalmente, sino mejorarlas adap-
tándolas a la realidad de cada país en particular.
En los siglos XX y XXI, la innovación de tecnología ha progresado con tal rapi-
dez que ha cambiado cada una de las facetas de la vida. E sto es articularmente cierto 
en el campo de la medicina y del servicio de salud. Si bien la medicina tiene una 
larga historia, la evolución de los sistemas para el cuidado de la salud es un fenómeno 
moderno. Así, un producto particular de este proceso en evolución ha sido el esta-
blecimiento de los hospitales modernos y de los centros tecnológicamente complejos 
(Villafañe, 2008).
Hasta antes del año 1900 la medicina tenía poco qué ofrecer al ciudadano prome-
dio, debido a que sus recursos consistían principalmente de un médico, su formación 
profesional y su “pequeño maletín negro”.
La demanda de los servicios médicos era reducida, y muchos de estos servicios 
competían con los brindados por experimentados “aficionados” dentro de la comunidad.
El hogar o habitación familiar eran el lugar típico para el diagnóstico, tratamien-
to y recuperación, y los familiares y vecinos constituían un hábil y dispuesto equipo 
de enfermería. Los cambios ocurridos dentro de las ciencias médicas se originaron con 
el rápido desarrollo de las ciencias aplicadas (como la química, la gestión, la física, la 
fisiología, la ingeniería, la microbiología, etcétera) desde los primeros años del siglo 
XX y que continúa en las postrimerías del siglo XXI. Este proceso de desarrollo fue 
caracterizado por una intensa y fértil relación interdisciplinaria, que permitió a la in-
vestigación médica dar grandes saltos en el desarrollo de técnicas para el tratamiento 
y diagnósticode las enfermedades. Por ejemplo, en 1903, Willem Einthoven, fisiólogo 
alemán, fue el primero en registrar la actividad eléctrica del corazón a través del 
electrocardiograma. Así, aplicando las ciencias físicas al análisis de los procesos bioló-
gicos, Einthoven inició una nueva era en la medicina cardiovascular y en las técnicas 
de medición bioeléctrica (Johnson and Phillips, 1995).
Una de las innovaciones más significativas para la medicina clínica fue el desa-
rrollo de los Rayos X, descubiertos por W. K. Roentgen, en 1895, quien los describió 
como una nueva clase de rayos que permite mostrar “el interior del hombre” para la 
inspección médica. Esta nueva tecnología se instaló en muchos hospitales urbanos y 
motivó la creación de departamentos de radiología. En 1930, ya era posible la vi-
sualización de prácticamente todos los órganos haciendo uso de los Rayos X y de los 
materiales radiopacos. Los hospitales dejaron de ser receptores pasivos de pacientes 
pobres y pasaron a ser instituciones curativas para todos los miembros de la sociedad.
Por razones económicas, la centralización de los servicios de salud fue una conse-
cuencia natural debido a las importantes innovaciones tecnológicas que aparecieron 
en el ambiente médico. Sin embargo, los hospitales seguían siendo instituciones que 
inspiraban temor, debido, por ejemplo, a la alta probabilidad de una infección cruzada 
entre pacientes, que no fue reducida sino hasta los años treintas con la introducción 
de la sulfanilamida y en los años cuarentas con la penicilina. Con estas nuevas drogas, 
Bioingeniería - Terán Pérez alfaomega
10 Capítulo 1 introduCCión a la bioingeniería
los cirujanos consiguieron realizar operaciones con reducidas morbilidad y mortalidad 
a causa de posibles infecciones.
Una vez que las unidades de cirugía se establecieron en los hospitales, el empleo de 
la tecnología médica permitió el desarrollo de complejos procedimientos quirúrgicos. 
El respirador Drinker fue introducido en 1927 y el primer by-pass corazón-pulmón fue 
instalado en 1933. Ya en 1940 los procedimientos médicos dependían fuertemente de 
la tecnología médica. Después de la Segunda Guerra Mundial se aceleró el desarrollo 
de los dispositivos médicos. Por ejemplo:
• Los avances en la electrónica permitieron registrar el comportamiento eléctri-
co del sistema nervioso, el monitoreo de funciones fisiológicas, el uso del elec-
trocardiograma (ECG), del electroencefalógrafo (EEG), del electromiógrafo 
(EMG), etcétera.
• El desarrollo de la medicina nuclear permitió el diseño de instrumentación 
nuclear para la detección y presentación de tejidos internos, con aplicación de 
material radiactivo para el diagnóstico y el ulterior tratamiento.
• Surgió la cirugía para corrección, recambio o reemplazo de órganos a través de 
dispositivos protésicos.
• Se volvió intensivo el uso de computadoras en registros clínicos, el monitoreo 
y el control de los procesos en unidades de cuidados intensivos, el apoyo al 
diagnóstico médico, entrenamiento, etcétera.
• Se utilizaron imágenes médicas obtenidas de dispositivos de ultrasonidos, to-
mógrafos computarizados, resonancia magnética, entre muchos otros procedi-
mientos.
A continuación se presentan algunas consideraciones previas:
• Lo descrito anteriormente sugiere una relación sincrónica entre la producción 
de tecnología y su aplicación. Como país en desarrollo, en México, los proce-
sos de investigación, desarrollo, prueba y producción de tecnología vienen del 
exterior, lo que crea una fuerte dependencia tecnológica con respecto de los 
países altamente industrializados.
• Si la generación de tecnología se realiza fuera del país, dicha tecnología es el 
resultado de investigaciones vinculadas más estrechamente al país de origen 
que a las características propias del país que la recibe.
• Se crea una relación histórica entre la medicina y la ingeniería; esta última 
como soporte de la primera, y es en esta interfaz que se define la ingeniería 
biomédica y la ingeniería clínica. Sin embargo, debido a lo expuesto en los 
primeros dos puntos, esta relación no es evidente para los países en desarrollo.
• Si la tecnología para la salud afecta el manejo y la organización de un estable-
cimiento de salud, y ésta aún se encuentra en evolución, la organización y la 
administración deben adaptarse apropiadamente a los nuevos requerimientos 
en el manejo de la tecnología.
AlfAomegA BioingenieríA - Terán Pérez
1.5 la bioingeniería en el mundo 11
1.5   La bioingeniería en el mundo
Junto al desarrollo explosivo de la bioingeniería en los países desarrollados se advierte 
una tendencia marcada a monopolizar este nuevo conocimiento en pocas manos. El 
Tercer Mundo, mientras tanto, observa impasible cómo se teje una red que, dentro de 
pocos años, lo privará no sólo del goce de los productos de estas nuevas tecnologías, 
sino, incluso, de las posibilidades reales de generar una ciencia alternativa (Cuello, 
2005).
Sin lugar a dudas, los nuevos conocimientos que se están generando en el área 
biológica y, específicamente en lo que se ha llamado bioingeniería e ingeniería genéti-
ca, abren una nueva era de grandes expectativas para la humanidad.
En el área de la salud ya se pueden reconocer avances trascendentales en la 
prevención, el diagnóstico y el tratamiento de las más diversas y mortales enferme-
dades, lo que va a permitir vivir más y con mejor calidad de vida. Se puede prever 
también una posibilidad cierta de producir más y mejores alimentos, en cantidades 
suficientes para alimentar adecuadamente a la población de hoy y la del futuro. Se 
observan, además, cambios fundamentales en la producción de bienes, de productos 
y de servicios; mejoras en la utilización de los recursos naturales renovables y no 
renovables, junto a nuevas posibilidades de usos alternativos de la energía.
Manipular los genes de organismos vivos, sean animales o vegetales, es algo que 
hasta hace pocos años, el hombre no había imaginado como posible. Hoy ya es una 
realidad, sin embargo, existe el temor fundado de que estos nuevos conocimientos no 
beneficien a todos los hombres por igual, y que, por el contrario, ayuden a incremen-
tar aún más la brecha ya existente entre los que “viven bien” y los que “viven mal”. 
Necesariamente, los países que dominen estas tecnologías mejorarán todavía más sus 
condiciones de calidad de vida, en desmedro de los que se mantengan ajenos a ellas. 
Es indispensable elevar una voz de alarma que induzca a desarrollar una estrategia 
que permita alguna cabida a los países pobres en el mundo del mañana.
En los países desarrollados, la bioingeniería ha tenido ya un gran desarrollo ex-
plosivo. En la actualidad, en los Estados Unidos de América, ya existen más de 200 
industrias biotecnológicas y en Japón más de 150. En los países de Europa Occiden-
tal, aunque el proceso comenzó con algún retraso, son también numerosas las nuevas 
industrias biotecnológicas. Se estima que en los próximos 10 a 15 años los países de-
sarrollados invertirán en este sector entre 80 y 100 mil millones de dólares. Se previó 
que en el año 2010 las ventas de productos biotecnológicos sobrepasarían los 600 mil 
millones de dólares, y las proyecciones para el año 2020 son de 900 mil millones de 
dólares (ABET, 2010).
La biotecnología nació en los laboratorios de universidades y de otras institucio-
nes públicas. Allí se fueron desarrollando los conocimientos básicos en los campos de 
la biología molecular, la bioquímica y la genética, preparando el terreno para lo que 
había de venir. El interés comercial nació en el momento en que se aceptó la idea 
de que los productos generados por estos procesos eran patentables. Las primeras 
empresas eran pequeñas, fundadas por los propios investigadores que vislumbraron 
la tremenda potencialidad de este conocimiento. En la actualidad, las cosas han 
cambiado y son grandes empresas transnacionales del área agroquímica y farma-
céutica las que dominan tanto el campo industrialcomo la investigación en el área. 
Es así como en la actualidad, en los Estados Unidos de América, los propietarios 
Bioingeniería - Terán Pérez alfaomega
12 Capítulo 1 introduCCión a la bioingeniería
de patentes biotecnológicas son mayoritariamente grandes corporaciones. De las 32 
empresas que han obtenido más de cinco patentes, sólo cuatro corresponden a lo 
que se llama empresas medianas, el resto son grandes corporaciones. Empresas como 
Hoffman-La Roche™, Schering-Plough™ o Lilly™, gastan más de 100 millones de 
dólares anuales en investigación y desarrollo de biotecnología. Otros gigantes multi 
y transnacionales como Monsanto™ y Du Pont™ gastan, respectivamente, entre 200 y 
400 millones de dólares anuales.
Todo parece indicar, por lo tanto, que los nuevos avances de la biotecnología van 
a ir en beneficio directo de las grandes empresas, y que la investigación biotecnológica 
seguirá siendo orientada por sus intereses, creando situaciones de mayor dependen- 
cia para los países subdesarrollados. En la actualidad, aquellas empresas biotecnoló-
gicas pequeñas, dedicadas a áreas específicas, han sido mayoritariamente absorbidas 
por las grandes corporaciones, que de este modo han podido completar el espectro 
de su acción. Un ejemplo de este proceso de los últimos años es la gran empresa Lu-
brizol™, que ya ha adquirido 16 pequeñas empresas y ha invertido en ellas grandes 
capitales como para dominar su gestión. Así, por ejemplo, ha invertido 40 millones 
de dólares en Genentech™, 10 millones de dólares en Sungene™ y, recientemente, ad-
quirió Agrogenetic™ en 150 millones de dólares. Es notable cómo, en este momento, 
la investigación biotecnológica es manejada casi completamente por las grandes cor-
poraciones, ya sea a través de investigaciones realizadas por ellas directamente, o por 
convenios con universidades o instituciones públicas de investigación.
Tanto en Europa como en los Estados Unidos de América se han firmado nume-
rosos contratos de esta clase: las grandes corporaciones proporcionan los fondos y las 
universidades (públicas o particulares) realizan la investigación. Monsanto™ donó 30 
millones de dólares a la Universidad de Washington para investigación biotecnológica. 
Los laboratorios alemanes Bayer realizaron igual convenio con el lnstituto Max Planck 
de Berlín. Hoechst™ construyó enteramente un laboratorio de investigación biotecno-
lógica para el Hospital General de Massachusetts. Lubrizol™ ha firmado convenios por 
25 millones de dólares con 18 universidades e instituciones públicas estadounidenses, 
dedicadas a la investigación biotecnológica. En casi todos los contratos, la empresa 
donante se reserva el primer derecho frente a potenciales descubrimientos, y nada se 
puede publicar mientras ella no dé su consentimiento (Garrido Cottham, 2010).
Al examinar quiénes son las grandes corporaciones que están adquiriendo esta 
preeminencia, puede observarse que son las mismas que ya dominaban el mercado 
de pesticidas, semillas y productos farmacéuticos, lo que les permite cerrar el círculo 
y dominar enteramente el mercado internacional. Todo ello tendrá un alto costo y 
generará una mayor dependencia para los países subdesarrollados. No debe extrañar, 
entonces, las presiones que los Estados Unidos de América han ejercido en los últi-
mos tiempos en orden de exigir a los países de América Latina el pago de patentes 
por productos farmacéuticos. Incluso “conceden” que los fármacos en uso no paguen 
patentes, pero sí los nuevos que se vayan descubriendo. En los Estados Unidos de 
América hay, en este momento, alrededor de 2,500 patentes biotecnológicas en pro-
ceso de trámite.
Pero tal vez el problema sea más serio en el sector de los alimentos y en el campo 
agropecuario en general. Un reciente informe del Departamento de Agricultura de los 
Estados Unidos de América habla por sí mismo: se va a producir un cambio impor-
tante en el sector agrícola, disminuyendo los pequeños predios para ser reemplazados 
AlfAomegA BioingenieríA - Terán Pérez
1.5 la bioingeniería en el mundo 13
por grandes extensiones, científicamente explotadas, por las ventajas económicas que 
ellas significan.
La competitividad y las exigencias del mercado serán los incentivos para el cam-
bio. Es posible prever que aquellos países que no logren adaptarse al nuevo cambio 
tecnológico perderán las posibilidades competitivas y disminuirán las ventajas re-
gionales climáticas actuales. Las diferencias en la producción de alimentos, que ya 
actualmente se han efectuado entre desarrollo y subdesarrollo, necesariamente se 
incrementarán, y disminuirán aún más las posibilidades de participar en el mercado 
agropecuario mundial de los países atrasados. Quienes carezcan de los medios para 
pagar el costo probablemente elevado de las nuevas tecnologías van a encontrarse con 
que su magra producción ya no tendrá cabida en el abundante abasto mundial. Más 
aun, los pocos países subdesarrollados que exportan alimentos a los países ricos tal 
vez observen que ya no les comprarán más, ya que, gracias a estas nuevas tecnologías, 
entrarán en cultivo nuevas tierras que antes eran inútiles e incultivables, y ya no será 
necesario comprar esos productos en el extranjero.
Hasta ahora, la transferencia tecnológica en el campo agropecuario había sido su-
ficientemente fluida a través de la divulgación de revistas científicas por colaboración 
bilateral. De ahora en adelante, esta transferencia se hará muy difícil para el sistema 
de patentes de las grandes corporaciones, que exigirán el pago de sus costos. De hecho, 
es probable que en el campo agropecuario las grandes corporaciones sean a su vez 
propietarias de la producción agrícola y no cedan el conocimiento patentado, sino que 
vendan el producto final. Ya se puede prever que, al igual que en el campo industrial, 
las innovaciones tecnológicas serán aprovechadas por las mismas corporaciones que las 
han patentado.
Como lo predijo el informe del Departamento de Agricultura de los Estados Uni-
dos de América, los pocos países pobres que exportan alimentos ya se están viendo 
seriamente afectados. El área del azúcar es un buen ejemplo. Hasta hace algunos 
años, numerosos países de Centro América y Filipinas basaban su economía de ex-
portación en la venta de azúcar a los países desarrollados. Los avances en la tecnolo-
gía del almidón-maíz han permitido obtener el llamado jarabe de fructosa (Fructose 
Corn Syrup), de gran poder edulcorante. El proceso enzimático que permite la 
obtención de este jarabe se encuentra en la actualidad perfectamente estandarizado, 
y ha permitido a Japón y a los Estados Unidos de América reducir notablemente 
la importación de azúcar. Sólo entre los años 1978 y 1985 la importación de azúcar 
en dicho país descendió de 4.6 a 2.5 millones de toneladas. Para evaluar mejor la 
importancia de este proceso, basta pensar que actualmente se transforman en alco-
hol y jarabe de fructosa 20 millones de toneladas de almidón al año, para lo que se 
emplean 15 mil toneladas de enzima aminoglucosidasa y más de 1,500 toneladas de 
glucosa isomerasa.
Pero la investigación no termina allí: son muchas las sustancias edulcorantes que 
pueden reemplazar con grandes ventajas al azúcar. Una de ellas es el aspartamo, diép-
tido formado por ácido aspártico y fenilalanina que tiene un poder edulcorante 200 
veces superior al azúcar. Searle Co.™ (recientemente absorbida por Monsanto™) ase-
gura tener un mercado mundial para aspartamo de más de 1,500 millones de dólares.
La industria Hoechst™ ya está produciendo el Acefulsame-K que es 130 veces más 
dulce que el azúcar. Los consorcios anglo-holandeses Tate & Lyle™ y Unilever™ están 
trabajando en la producción de Taumatina, sustancia con un poder edulcorante 5,000 
Bioingeniería - Terán Pérez alfaomega
14 Capítulo 1 introduCCión a la bioingeniería
veces superior al azúcar. El caso de la Taumatina ilustra bien lo que probablemente 
ocurra con muchos cultivos del Tercer Mundo. La Taumatina es obtenidade plantas 
que se cultivan en varios países de África (Liberia o Ghana), pero ya Tate & Lyle™ 
está logrando esta sustancia en fábricas de su propio país mediante técnicas de cul-
tivo de tejidos.
Los países del Tercer Mundo han visto dañadas seriamente sus economías al caer 
el volumen de sus exportaciones de azúcar. El Caribe exportó a los Estados Unidos 
de América 800 millones de toneladas de azúcar en el año 2001, cifra que disminuyó 
a 300 millones en 2010. Algo similar ocurrió con la exportación de Filipinas.
Por otro lado, el caso del aceite de palma aparece formalmente distinto al del 
azúcar, pero en las líneas generales del problema se aprecia un patrón común. Este 
aceite es un producto de demanda creciente y con una producción estimada en el año 
2005 de 20 millones de toneladas. La mayor parte de las plantaciones se encuentran 
en países tropicales de muy bajo desarrollo económico, constituyendo para ellos una 
pieza clave dentro del limitado mercado de divisas de esos países (Frazzetto, 2003).
La palma tiene un periodo productivo de entre 25 y 30 años. Debido a las variacio-
nes genéticas que la planta ha experimentado, en la actualidad se necesita un periodo 
de 10 años para evaluar la producción de aceite que tendrá una planta individual, por 
lo tanto, resulta obvio que hay que controlar la variación genética y estandarizar la 
productividad de la palma. Esto (que no representa una empresa tecnológica formida-
ble) lo está realizando en la actualidad Unilever™, que ha desarrollado en sus laborato-
rios las técnicas de cultivo vegetal y que obtiene por clonación (el término en este caso 
significa que todas las plantas son iguales) un millón de palmas al año, las que cultivan 
en grandes plantaciones ubicadas en los países tropicales donde la planta se origina. 
El método de selección propuesto no sólo permite elegir las plantas más aptas para la 
producción, sino, además, generar una especie 30% más efectiva en términos de canti-
dad de aceite generado. En la actualidad, las plantaciones convencionales producen de 
dos a cinco toneladas de aceite por hectárea; los nuevos procesos desarrollados por la 
biotecnología prometen elevar esa cifra en diez a doce toneladas. Si estas predicciones 
se cumplen, los precios internacionales del aceite bajarán drásticamente, provocando 
serios daños a la economía del Tercer Mundo. En Filipinas, por ejemplo, hay aproxi-
madamente 700 mil campesinos dedicados al cultivo de cocoteros para la extracción 
del aceite de coco; los que, seguramente, no podrán competir en buenas condiciones 
con el aceite de palma de Unilever™.
Un ejemplo que se conoce más de cerca es el de los productos destinados a la 
alimentación animal, tales como la soya y la harina de pescado. En los últimos años, 
se han desarrollado en Alemania (Hoetchs™), Gran Bretaña (lCl™) y Rusia sistemas 
de fermentación continua que permiten el crecimiento de unicelulares con un rendi-
miento altísimo (Biotech, 2007).
Rusia ha declarado que en el año 2010 se autoabasteció de alimentos para gana-
do, lo que provocó un gran impacto en la exportación de soya y harina de pescado. 
Otro ejemplo digno de comentarse es el del mercado internacional de grano, que es 
dominado potencialmente por los Estados Unidos de América, casi sin contrapeso. 
Todo parece indicar que, si se cumplen los vaticinios, la producción en ese país se 
elevará en forma sustancial, lo cual provocará una baja notable en el precio inter-
nacional del grano. Esta aparente buena nueva para los países subdesarrollados en 
realidad no lo es, dado que desincentiva la producción local y favorece la importación. 
AlfAomegA BioingenieríA - Terán Pérez
1.5 la bioingeniería en el mundo 15
Ejemplos similares se pueden observar en el mercado de la leche y de la carne. En 
general, la ventaja tecnológica de los países ricos les hará producir una superabun-
dancia de alimentos que no sólo no beneficiará a los países pobres, sino que, además, 
generará un peligroso desincentivo a la producción agrícola del Tercer Mundo.
El cambio científico-tecnológico que se está produciendo con el desarrollo de 
estas nuevas y avanzadas tecnologías aumentará la enorme brecha entre países ricos 
y pobres. Para aquellos cuya estructura científica sea precaria, las posibilidades son 
escasas y deberán evaluar en forma meditada las pocas alternativas que el futuro 
inmediato ofrece.
Entre todas las complejas tecnologías que han surgido recientemente, probable-
mente la que ofrece más posibilidades reales es la bioingeniería y, dentro del amplio 
ámbito de sus aplicaciones, quizá la tecnología de los recursos naturales (agropecua-
rios, marítimos o forestales) sea la que presenta menos riesgos y mayores ventajas. Si 
se logra, por un lado, se daría satisfacción a las deficiencias alimenticias de la pobla-
ción y, por otro, se lograría modernizar y dinamizar las economías.
Para ello, es necesario una decisión política que elabore una estrategia y destine 
recursos, de modo que su implementación sea posible. Esto, por lo general, no sucede 
en forma espontánea. Los gobernantes y políticos de los países subdesarrollados es-
tán constantemente apremiados por circunstancias coyunturales y difícilmente están 
dispuestos a elaborar estrategias a mediano y a largo plazo, sobre todo cuando esto 
significa destinar recursos que siempre son escasos. Por otro lado, la decisión política 
hay que inducirla. Para ello, es necesaria una previa toma de conciencia de la comu-
nidad científica, de los políticos, de los hombres de empresa y de la comunidad en lo 
general. Cuando ello se logra, entonces, se esfuerza la toma de decisiones.
Toda estrategia requiere de recursos humanos calificados en el área de ciencia y 
tecnología. Tal vez uno de los mayores obstáculos sea la falta de personal entrenado 
en ciencias básicas con una orientación preferente hacia lo tecnológico. Se hace, por 
lo tanto, indispensable el diseño de programas de formación prioritaria en estas áreas 
en centros especializados, ya sea en los países latinoamericanos o en el extranjero. Se 
necesita una gran (pre)ocupación y coordinación regional tanto en la formación del 
personal humano, como en la implementación de centros regionales especializados en 
diversas áreas, ya que siendo el campo tan amplio es difícil que un solo país pueda 
cubrirlo con posibilidades de éxito (www.usinfo.state.gov, 2015).
Se hace necesario crear una verdadera red de biotecnología entre centros de diver-
sos países de la región. Es aquí donde es muy útil una colaboración internacional, como 
la que se está tratando de hacer a través de la UNESCO, ONUDI, PNUD y FAO.
Se requiere, además, una especial comprensión de los países industrializados, a 
quienes no les conviene, tampoco, un mayor empobrecimiento de la región. Se requie-
re también un gran compromiso de los hombres de ciencia locales para posponer sus 
intereses científicos y personales en bien de los intereses de la comunidad, ya que con 
frecuencia ocurre lo contrario. Pueden citarse las palabras de Martin Kennye, cientí-
fico encargado por el Departamento de Estado de Estados Unidos para analizar los 
programas biotecnológicos de México y Brasil: “Los proyectos biotecnológicos simples 
y de gran utilidad para sus países no encuentran apoyo entusiasta en los científicos. 
Hombres con grandes credenciales siguen el modelo estadounidense e impresionan a 
los políticos para obtener recursos para sus proyectos, pero es poco lo que llevan a cabo 
para cubrir las necesidades reales de sus países.”
Bioingeniería - Terán Pérez alfaomega