Maestría Internacional en Bioinformática

MÓDULO 1. BIOESTADÍSTICA E INGENIERÍA BIOMÉDICA UNIDAD DIDÁCTICA 1. CONCEPTOS BÁSICOS Y ORGANIZACIÓN DE DATOS ESTADÍSTICOS Introducción, concepto y funciones de la estadística - Concepto y funciones Estadística descriptiva Estadística inferencial - Métodos de muestreo Medición y escalas de medida - Escala nominal - Escala ordinal - Escala de intervalo - Escala de razón Variables: clasificación y notación Distribución de frecuencias - Distribución de frecuencias por intervalos Representaciones gráficas - Representación gráfica de una variable - Representación gráfica de dos variables Propiedades de la distribución de frecuencias - Tendencia central - Variabilidad - Asimetría o Sesgo UNIDAD DIDÁCTICA 2. MEDIDAS DE TENDENCIA CENTRAL Y POSICIÓN Medidas de tendencia central La media aritmética La mediana La moda Medidas de posición - Percentiles - Cuarteles y deciles Medidas de variabilidad - Amplitud total o Rango - Varianza y desviación típica - Amplitud semi-intercuartil Índice de asimetría de Pearson Puntuaciones típicas UNIDAD DIDÁCTICA 3. ANÁLISIS DE UN CONJUNTO DE VARIABLES Introducción al análisis conjunto de variables Asociación entre dos variables cualitativas Correlación entre dos variables cuantitativas Regresión lineal UNIDAD DIDÁCTICA 4. DISTRIBUCIONES DE PROBABILIDAD Conceptos previos de probabilidad Variables discretas de probabilidad - Función de probabilidad - Función de distribución - Media y varianza de una variable aleatoria Distribuciones discretas de probabilidad - La distribución binomial - Otras distribuciones discretas Distribución normal Distribuciones asociadas a la distribución normal - Distribución “Chí-cuadrado” de Pearson - Distribución “t” de Student UNIDAD DIDÁCTICA 5. CONTRASTE DE HIPÓTESIS Estadística inferencial - Teoría de la estimación La hipótesis Contraste de hipótesis - Formulación de un contraste de hipótesis - Contraste de hipótesis para la media de una población normal - Contraste de hipótesis para la proporción UNIDAD DIDÁCTICA 6. INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA BIOMÉDICA Definición de biomateriales - Ciencias implicadas en el desarrollo de biomateriales - Clasificación de los biomateriales - Selección de biomateriales Evolución del campo de los biomateriales - Polímeros - Metales - Materiales compuestos - Cerámica - Materiales biodegradables - Éxito y el fracaso de los biomateriales y los dispositivos médicos - En el presente, ¿qué temas son importantes para la ciencia de los biomateriales? Definición de biocompatibilidad - Pruebas de biocompatibilidad primarias - Pruebas de biocompatibilidad secundarias Modo de empleo - Recursos humanos necesarios - Disposición e instrumentos Primer registro de uso de biomateriales - El hombre de Kennewich - Implantes dentales en las primeras civilizaciones - Suturas por 32.000 años - Corazones artificiales y perfusión de órganos Evolución a lo largo de la historia - El origen de la Ciencia de los Biomateriales - El concepto de biocompatibilidad - Generaciones de los biomateriales a lo largo de la historia Materiales de origen biológico - Colágeno - Queratina - Actina y miosina - Elastina UNIDAD DIDÁCTICA 7. BIOMATERIALES Biomateriales usados de forma más común - Biomateriales naturales - Biomateriales sintéticos Materiales férreos - Hierro - Acero - Fundiciones Materiales no férreos - Algunos metales no férreos Materiales metálicos - Titanio Materiales no metálicos - Materiales poliméricos - Materiales cerámicos MÓDULO 2. BIOINFORMÁTICA Y BIOLOGÍA COMPUTACIONAL UNIDAD DIDÁCTICA 1. INTRODUCCIÓN A LA BIOLOGÍA COMPUTACIONAL Y LA BIOINFORMÁTICA Biología computacional - ¿Qué se entiende por biología computacional? - Biología Computacional y Bioinformática - Otras áreas Bioinformática - Actividades y aplicaciones de la bioinformática - Perfil del bioinformático Conceptos básicos introductorios a la informática - Componentes de un sistema informático - Estructura básica de un sistema informático - Sistema operativo - Internet UNIDAD DIDÁCTICA 2. INTRODUCCIÓN A LA GENÉTICA La herencia, perspectiva histórica ¿Qué se entiende por genética? Ácidos nucleicos - El ADN - El ARN - Nucleótidos no nucleicos Genética molecular - Replicación del ADN - Transcripción - Traducción Las mutaciones División celular - Los cromosomas - Mitosis - Meiosis - Gametogénesis humana UNIDAD DIDÁCTICA 3. GENÉTICA HUMANA Organización molecular y funcional del genoma humano - Los genes humanos: estructura y regulación de la expresión - Regulación a nivel pretranscripcional de la expresión génica en células humanas - Regulación a nivel transcripcional de la expresión génica en células humanas - Regulación a nivel postranscripcional de la expresión génica en células humanas Mutaciones génicas y enfermedades asociadas Mutaciones cromosómicas y enfermedades asociadas Herencia mitocondrial y enfermedades asociadas UNIDAD DIDÁCTICA 4. BIOQUÍMICA ESTRUCTURAL DE LAS PRINCIPALES MACROMOLÉCULAS Los hidratos de carbono o glúcidos - Clasificación de los hidratos de carbono - Monosacáridos - Oligosacáridos - Polisacáridos Funciones de los glúcidos Los lípidos Clasificación de los lípidos Principales moléculas lipídicas Las proteínas - Estructura de las proteínas Clasificación y funciones de las proteínas UNIDAD DIDÁCTICA 5. TÉCNICAS DE ANÁLISIS CROMOSÓMICO Los cromosomas El cariotipo - El cariotipo humano Cultivo de cromosomas y procesamiento del material Métodos de tinción y bandeo cromosómico Nomenclatura citogenética Alteraciones cromosómicas Caso práctico: análisis del cariotipo UNIDAD DIDÁCTICA 6. BIOINFORMÁTICA: PROGRAMAS Y BASES DE DATOS PARA LA IDENTIFICACIÓN Y EL MODELADO DE GENES Localización y enmascaramiento de secuencias repetidas Métodos de comparación Análisis de la secuencia de ADN a nivel nucleótido Análisis de señales Búsqueda en bases de datos de secuencias expresadas Tipos de bases de datos biológicas - Referencias cruzadas con otras bases de datos - Bases de datos de secuencias - Principales bases de datos UNIDAD DIDÁCTICA 7. MÉTODOS DE ANÁLISIS DE SECUENCIAS Y GENOMAS Análisis de secuencias y genomas - Alineación de secuencias Detección y modelado de genes Herramientas para el análisis de genomas Comparación de genomas Selección de rutas metabólicas Métodos para el análisis de datos masivos en genómica funcional y proteómica MÓDULO 3. EMPRESAS E INNOVACIÓN TECNOLÓGICA MÉDICA UNIDAD DIDÁCTICA 1. CULTURA INNOVADORA Y CULTURA EMPRESARIAL La innovación - Modelos de innovación Cultura empresarial - Modelos de cultura empresarial Cultura innovadora UNIDAD DIDÁCTICA 2. INNOVACIÓN Y PROSPECTIVA TECNOLÓGICA Tecnología Tipos de tecnologías Innovación tecnológica en la empresa: la prospectiva económica - Principales características y tecnologías de la prospectiva económica - Técnicas más empleadas en el proceso de prospección económica UNIDAD DIDÁCTICA 3. PRINCIPIOS BÁSICOS Y DE GESTIÓN DE I+D+I La normalización Las normas - Normas nacionales - Normas regionales e internacionales Las normas UNE 166 - Rentabilidad de las normas UNE 166 Términos y definiciones empleadas en la UNE 166 Características básicas de la UNE 166002 - Rentabilidad de la norma UNE 166002:2014 - La dirección UNIDAD DIDÁCTICA 4. APLICACIONES DE LA BIOTECNOLOGÍA EN LA MEDICINA Introducción a la biotecnología Introducción a la biotecnología sanitaria Aplicaciones e impactos de la biotecnología en la medicina Tipos de biotecnología - Biotecnología roja: prevención, diagnóstico y tratamiento de enfermedades UNIDAD DIDÁCTICA 5. LA MEDICINA REGENERATIVA Y LA TERAPIA CELULAR Introducción a la medicina regenerativa y la terapia celular El ensayo clínico de la terapia celular - Coordinación de la revisión científica y ética - Verificación de la comprensión de los aspectos clave del estudio por los sujetos participantes - Publicación de los resultados de la investigación UNIDAD DIDÁCTICA 6. LA NANOTECNOLOGÍA E INNOVACIÓN EN LA MEDICINA La biotecnología y las ciencias genómicas La nanotecnología y la nanomedicina - La nanomedicina MÓDULO 4. EQUIPOS Y SISTEMAS BIOMÉDICOS UNIDAD DIDÁCTICA 1. TERMINOLOGÍA MÉDICA Y DISPOSITIVOS MÉDICOS Conceptos básicos de medicina y dispositivos médicos Normativa aplicable a la instrumentación biomédica Clasificación de instrumentos biomédicos Criterios de diseño Reducción de las interferencias en los instrumentos biomédicos Técnicas de compensación UNIDAD DIDÁCTICA 2. SENSORES Clasificación de sensores - Sensores resistivos - Sensores inductivos - Sensores capacitivos - Sensores de temperatura - Sensores piezoeléctricos Sensores físicos - Electrodos de biopotenciales - Sensores ópticos Sensores electroquímicos Sensores bioanalíticos UNIDAD DIDÁCTICA 3. AMPLIFICADORES Y SISTEMAS DE CONTROL Amplificadores operacionales Amplificadores de inversión Amplificadores no inversores Amplificador sumador Amplificador integrador Amplificador diferencial Amplificador logarítmico Amplificador comparador Amplificador rectificador Sistemas de control UNIDAD DIDÁCTICA 4. BIOPOTENCIALES Y ELECTRODOS Introducción al sistema nervioso periférico Electrocardiogramas, electromiogramas, electroencefalogramas y electroretinograma - Electromiograma (EMG) y electroneurograma (ENG) - Electrocardiograma (ECG) - Electroencefalograma (EEG) - Electrorretinograma (ERG) La interfaz electrodo-electrolito Polarización Electrodos polarizables y no polarizables Microelectrodos Electrodos para la estimulación eléctrica de los tejidos UNIDAD DIDÁCTICA 5. MEDIDAS DEL SISTEMA CARDIOVASCULAR Mediciones directas e indirectas de la presión Monitores de presión Sonidos cardiacos. Fonocardiograma Monitores de flujo electromagnéticos y ultrasónicos Pletismografía UNIDAD DIDÁCTICA 6. MEDIDAS EN EL APARATO RESPIRATORIO Medición de presiones y flujos del sistema respiratorio Volumen pulmonar. Espirómetro. Pletismógrafo corporal Mecánica ventilatoria Intercambio gaseoso. Pruebas de difusión UNIDAD DIDÁCTICA 7. SEGURIDAD ELÉCTRICA DE DISPOSITIVOS E INSTALACIONES Efectos de la electricidad Parámetros de susceptibilidad más importantes Distribución de la energía eléctrica Peligro de microshock y macroshock Códigos y normas de seguridad eléctrica Enfoques básicos de protección contra el shock - Protección frente a contactos directos Diseño de equipos de protección Analizadores de seguridad eléctrica MÓDULO 5. CONTROL Y ROBÓTICA MÉDICA UNIDAD DIDÁCTICA 1. MODELACIÓN Y CONTROL DE BIOSISTEMAS Modelos numéricos en biomedicina - Ingeniería biomédica - Aspectos fundamentales de la ingeniería biomédica - Construyendo modelos de ingeniería - Ejemplos de resolución de modelos de Ingeniería biomédica por ordenador Fundamentos de la modelización del sistema - ¿Qué es modelar? - ¿Qué es la simulación? - ¿Cómo desarrollar un modelo de simulación? - ¿Cómo realizar el análisis de simulación? - Programa de modelado y análisis de simulación - Beneficios del modelado y análisis de simulación - Posibles errores durante la simulación Identificación de sistemas de control biomédicos - Aplicaciones exitosas de control: sistemas cardiovasculares y sistemas endocrinos - Anestesia - Otras aplicaciones Optimización del control de biosistemas - Tamaños de mercado e inversión - Oportunidades para nuevas aplicaciones e investigación - Consideraciones importantes para potenciar el desarrollo de los sistemas de control de los productos biomédicos - Retos y barreras UNIDAD DIDÁCTICA 2. MODELOS Y SISTEMAS Concepto de modelos y biosistemas - Concepto de modelo - Sistemas y Biología de sistema - Dinámica de sistemas Introducción a las técnicas de modelado y simulación - Construcción de modelos en biología de sistemas Tipos de modelos y componentes - Modelo dinámico biológico - Ecuaciones de tasa bioquímica - Modelos dentro de una celda Características de los sistemas - Dinámica - Ambiente - Complejidad - Energía - Entropía - Equifinalidad - Equilibrio - Frontera - Organización - Morfogénesis - Morfastesis - Negentropía - Relación - Retroalimentación - Sinergia Evolución y tendencias actuales - Definición de selección natural - Definición de selección artificial - Diferencias clave entre la selección natural y la artificial UNIDAD DIDÁCTICA 3. ANÁLISIS DE LA DINÁMICA NO LINEAL DE LOS SISTEMAS BIOMÉDICOS Diferencias entre sistemas lineales y no lineales - Sistemas lineales - Sistemas no lineales - Diferencias en cuanto a tipos de sistemas - Diferencias en cuanto a modelos matemáticos Modelos biológicos dinámicos - Cinética de la enzima - El proceso de modelado dinámico - Modelos farmacocinéticos Dinámica no lineal y sistemas complejos UNIDAD DIDÁCTICA 4. HERRAMIENTAS Y TÉCNICAS AVANZADAS DE SIMULACIÓN Técnicas de simulación en biomedicina - Estructura básica de los programas de simulación - Tipos de simulación Simulación quirúrgica mediante técnicas de realidad virtual - Entrenamiento quirúrgico - Concepto de simulación quirúrgica - La creciente importancia de la simulación en cirugía - Cirugía laparoscópica - Papel de los simuladores de realidad virtual en la educación quirúrgica - Futuro de la simulación en cirugía - Ventajas de la simulación e integración con las teorías del aprendizaje - Simulación no solo para aprendizaje - Simulación, no solo para la adquisición de habilidades técnicas - Simulación centrada en el paciente - Desventajas de la simulación Simulación y modelos experimentales en el aprendizaje de la cirugía de mínima invasión - Concepto de modelo y características básicas de su empleo en investigación médica - Simulación en cirugía mínimamente invasiva UNIDAD DIDÁCTICA 5. BASES Y ANTECEDENTES DE LA ROBÓTICA Concepto e historia Bases de la robótica actual Plataformas móviles Crecimiento esperado en la industria robótica Límites de la robótica actual UNIDAD DIDÁCTICA 6. EVOLUCIÓN DE LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL. DISEÑADOR DE REDES NEURONALES ROBÓTICAS Inteligencia natural y artificial Inteligencia artificial y cibernética Autonomía en robótica Sistemas expertos Agentes virtuales con animación facial por ordenador Actualidad UNIDAD DIDÁCTICA 7. PRÓTESIS ROBÓTICAS La robótica aplicada al ser humano: biónica Reseña histórica de las prótesis Diseño de prótesis en el siglo XX Investigaciones y desarrollo recientes en diseño de manos Sistemas protésicos - Prótesis mecánicas - Prótesis eléctricas - Prótesis neumáticas - Prótesis mioeléctricas - Prótesis híbridas Uso de materiales inteligentes en las prótesis