วิศวกรรมชีวภาพหรือ วิศวกรรมชีวการแพทย์คือการประยุกต์ใช้หลักการทางชีววิทยาและเครื่องมือทางวิศวกรรมเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ที่ใช้งานได้จริง จับต้องได้ และคุ้มค่าทางเศรษฐกิจ^{[ 1 ]} วิศวกรรมชีวภาพใช้ความรู้และความเชี่ยวชาญจากวิทยาศาสตร์บริสุทธิ์และวิทยาศาสตร์ประยุกต์หลายสาขา^{[ 2 ]}เช่นการถ่ายเทมวลและ ความร้อน จลนศาสตร์ตัวเร่งปฏิกิริยาชีวภาพ กลศาสตร์ชีวภาพชีวสารสนเทศศาสตร์กระบวนการแยกและการทำให้บริสุทธิ์การออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพวิทยาศาสตร์พื้นผิวกลศาสตร์ของไหลอุณหพลศาสตร์และวิทยาศาสตร์พอลิเมอร์มีการนำไปใช้ในการออกแบบอุปกรณ์ทางการแพทย์อุปกรณ์วินิจฉัยโรควัสดุที่เข้ากันได้ทางชีวภาพพลังงานหมุนเวียนวิศวกรรมเชิงนิเวศวิศวกรรมเกษตรวิศวกรรมกระบวนการและการเร่งปฏิกิริยารวมถึงสาขาอื่นๆ ที่ช่วยยกระดับมาตรฐานการครองชีพของสังคม

ตัวอย่างของการวิจัยด้านวิศวกรรมชีวภาพ ได้แก่ แบคทีเรียที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมให้ผลิตสารเคมี เทคโนโลยีการถ่ายภาพทางการแพทย์แบบใหม่อุปกรณ์วินิจฉัยโรคแบบพกพาและรวดเร็วอุปกรณ์เทียมยาชีวเภสัชภัณฑ์และอวัยวะที่สร้างขึ้นจากเนื้อเยื่อ^{[ 3 ] [ 4 ]} วิศวกรรมชีวภาพมีความทับซ้อนกับเทคโนโลยีชีวภาพและวิทยาศาสตร์ชีวการแพทย์ อย่างมาก ในลักษณะที่คล้ายคลึงกับความสัมพันธ์ระหว่างวิศวกรรมและเทคโนโลยีรูปแบบอื่นๆ กับวิทยาศาสตร์อื่นๆ (เช่นวิศวกรรมการบินและอวกาศ และ เทคโนโลยีอวกาศอื่นๆกับจลนศาสตร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์ )

โดยทั่วไป วิศวกรชีวภาพพยายามเลียนแบบระบบชีวภาพเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์หรือปรับเปลี่ยนและควบคุมระบบชีวภาพ โดยทำงานร่วมกับแพทย์ แพทย์ผู้เชี่ยวชาญ และนักวิจัย วิศวกรชีวภาพใช้หลักการและเทคนิคทางวิศวกรรมแบบดั้งเดิมเพื่อจัดการกับกระบวนการทางชีวภาพ รวมถึงวิธีการทดแทน เสริม รักษา หรือทำนายกระบวนการทางเคมีและกลไก^{[ 5 ] [ 6 ]}

วิศวกรรมชีวภาพเป็นสาขาวิชาที่อิงวิทยาศาสตร์ซึ่งมีพื้นฐานมาจากวิทยาศาสตร์ชีวภาพในลักษณะเดียวกับที่วิศวกรรมเคมีวิศวกรรมไฟฟ้าและวิศวกรรมเครื่องกล^{[ 7 ]}สามารถมีพื้นฐานมาจากเคมี ไฟฟ้าและแม่เหล็ก และกลศาสตร์คลาสสิกตามลำดับ^{[ 8 ]}

วิศวกรรมชีวภาพเริ่มได้รับการยอมรับว่าเป็นสาขาหนึ่งของวิศวกรรม และเป็นแนวคิดใหม่สำหรับผู้คน หลังสงครามโลกครั้งที่สอง วิศวกรรมชีวภาพเติบโตอย่างรวดเร็ว และคำว่า "วิศวกรรมชีวภาพ" ถูกบัญญัติขึ้นโดยนักวิทยาศาสตร์และผู้ประกาศข่าวชาวอังกฤษไฮนซ์ วูล์ฟในปี 1954 ที่สถาบันวิจัยการแพทย์แห่งชาติวูล์ฟสำเร็จการศึกษาในปีนั้นและได้เป็นผู้อำนวยการแผนกวิศวกรรมชีวภาพที่ออกซ์ฟอร์ดนี่เป็นครั้งแรกที่วิศวกรรมชีวภาพได้รับการยอมรับว่าเป็นสาขาหนึ่งในมหาวิทยาลัย จุดเริ่มต้นของสาขาวิชานี้มุ่งเน้นไปที่วิศวกรรมไฟฟ้าเนื่องจากการทำงานกับอุปกรณ์และเครื่องจักรทางการแพทย์ในช่วงเวลานั้น^{[ 9 ]}

เมื่อวิศวกรและนักวิทยาศาสตร์ชีวภาพเริ่มทำงานร่วมกัน พวกเขาพบว่าวิศวกรไม่รู้เกี่ยวกับชีววิทยาที่แท้จริงเบื้องหลังงานของพวกเขามากพอ เพื่อแก้ไขปัญหานี้ วิศวกรที่ต้องการเข้าสู่สาขาวิศวกรรมชีวภาพจึงทุ่มเทเวลามากขึ้นในการศึกษาเกี่ยวกับกระบวนการทางชีววิทยา จิตวิทยา และการแพทย์^{[ 10 ]}

เมื่อไม่นานมานี้ คำว่าวิศวกรรมชีวภาพได้ถูกนำมาใช้กับงานปรับปรุงสิ่งแวดล้อม เช่นการปกป้อง หน้าดิน การรักษาเสถียรภาพของลาดชัน การปกป้องทางน้ำและชายฝั่ง การสร้าง แนว กัน ลม การสร้าง แนวกั้นพืชพรรณ รวมถึงแนวกั้นเสียงและแนวบังสายตา และการปรับปรุงระบบนิเวศของพื้นที่ เนื่องจากสาขาวิชาวิศวกรรมอื่นๆ ก็เกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิตเช่นกันคำว่าวิศวกรรมชีวภาพจึงสามารถนำมาใช้ในวงกว้างขึ้นเพื่อรวมถึงวิศวกรรมเกษตรด้วย

โปรแกรมวิศวกรรมชีวภาพแห่งแรกในสหรัฐอเมริกาเริ่มต้นที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานดิเอโกในปี 1966 ^{[ 11 ]} โปรแกรมที่ใหม่กว่าได้เปิดตัวที่MIT ^{[ 12 ]}และมหาวิทยาลัยแห่งรัฐยูทาห์ [ ^{13 ] ภาค}วิชาวิศวกรรมเกษตรเก่าแก่หลายแห่งในมหาวิทยาลัยทั่วโลกได้เปลี่ยนชื่อเป็น วิศวกรรม เกษตรและชีวภาพหรือ วิศวกรรม เกษตรและระบบชีวภาพตามที่ศาสตราจารย์Doug Lauffenburgerแห่ง MIT กล่าว ^{[ 12 ] [ 14 ]}วิศวกรรมชีวภาพมีฐานที่กว้างขวางซึ่งประยุกต์ใช้หลักการทางวิศวกรรมกับระบบที่มีขนาดและความซับซ้อนที่หลากหลาย ตั้งแต่ระดับโมเลกุล ( ชีววิทยาโมเลกุลชีวเคมีจุลชีววิทยาเภสัชวิทยาเคมีโปรตีนเซลล์วิทยาภูมิคุ้มกันวิทยาประสาทชีววิทยาและประสาทวิทยาศาสตร์ ) ไปจนถึงระบบระดับเซลล์และเนื้อเยื่อ (รวมถึงอุปกรณ์และเซ็นเซอร์) ไปจนถึงสิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่ทั้งหมด (พืช สัตว์) และแม้กระทั่งชีวนิเวศและระบบนิเวศ

ระยะเวลาการศึกษาโดยเฉลี่ยคือสามถึงห้าปี และปริญญาที่สำเร็จจะเรียกว่าปริญญาตรีวิศวกรรมศาสตร์ ( BSในสาขาวิศวกรรมศาสตร์) วิชาพื้นฐานประกอบด้วยอุณหพลศาสตร์ กลศาสตร์ชีวภาพ ชีววิทยา วิศวกรรมพันธุกรรม พลศาสตร์ของไหลและกลศาสตร์ จลนศาสตร์เคมีและเอนไซม์ อิเล็กทรอนิกส์ และคุณสมบัติของวัสดุ^{[ 15 ] [ 16 ]}

ขึ้นอยู่กับสถาบันและขอบเขตนิยามเฉพาะที่ใช้ สาขาหลักบางสาขาของวิศวกรรมชีวภาพอาจถูกจัดประเภทได้ดังนี้ (โปรดทราบว่าอาจมีการทับซ้อนกัน):

• วิศวกรรมชีวการแพทย์ : การประยุกต์ใช้หลักการทางวิศวกรรมและแนวคิดการออกแบบกับการแพทย์และชีววิทยาเพื่อวัตถุประสงค์ด้านการดูแลสุขภาพ^{[ 17 ]}
  • วิศวกรรมเนื้อเยื่อ
  • วิศวกรรมประสาท
  • วิศวกรรมเภสัชกรรม
  • วิศวกรรมคลินิก
  • ชีวกลศาสตร์
• วิศวกรรมชีวเคมี : วิศวกรรมการหมัก การประยุกต์ใช้หลักการทางวิศวกรรมกับระบบชีวภาพขนาดเล็กที่ใช้ในการสร้างผลิตภัณฑ์ใหม่โดยการสังเคราะห์ รวมถึงการผลิตโปรตีนจากวัตถุดิบที่เหมาะสม^{[ 17 ]}
• วิศวกรรมระบบชีวภาพ : การประยุกต์ใช้หลักการทางวิศวกรรมและแนวคิดการออกแบบกับการเกษตร วิทยาศาสตร์อาหาร และระบบนิเวศ^{[ 7 ]}
• วิศวกรรมกระบวนการทางชีวภาพ : พัฒนาเทคโนโลยีเพื่อตรวจสอบสภาวะที่กระบวนการเฉพาะเกิดขึ้น^{[ 17 ]} (ตัวอย่างเช่น การออกแบบกระบวนการทางชีวภาพ, ตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพ , การแยกทางชีวภาพ, พลังงานชีวภาพ )
• วิศวกรรมสุขภาพสิ่งแวดล้อม : การประยุกต์ใช้หลักการทางวิศวกรรมเพื่อควบคุมสิ่งแวดล้อมเพื่อสุขภาพ ความสะดวกสบาย และความปลอดภัยของมนุษย์ ซึ่งรวมถึงสาขาระบบช่วยชีวิตสำหรับการสำรวจอวกาศและมหาสมุทร^{[ 17 ]}
• ปัจจัยมนุษย์และวิศวกรรมศาสตร์การยศาสตร์: การประยุกต์ใช้วิศวกรรมศาสตร์ สรีรวิทยา และจิตวิทยาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพความสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักร^{[ 17 ]} (เช่น การยศาสตร์ ทางกายภาพการยศาสตร์ทางปัญญาปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ )
• เทคโนโลยีชีวภาพ : การใช้ระบบสิ่งมีชีวิตและสิ่งมีชีวิตเพื่อพัฒนาหรือสร้างผลิตภัณฑ์^{[ 18 ]} (ตัวอย่างเช่น ยา, ชีวสารสนเทศ , วิศวกรรมพันธุกรรม ) ^{[ 17 ]}
• ชีวเลียนแบบ : การเลียนแบบแบบจำลอง ระบบ และองค์ประกอบของธรรมชาติเพื่อแก้ปัญหาที่ซับซ้อนของมนุษย์ (ตัวอย่างเช่น เวลโคร ออกแบบหลังจากจอร์จ เดอ เมสตรัลสังเกตเห็นว่าหนามติดขนสุนัขได้ง่ายเพียงใด) ^{[ 19 ]}
• วิศวกรรมชีวไฟฟ้า
• วิศวกรรมชีวกลศาสตร์ : คือการประยุกต์ใช้หลักการวิศวกรรมเครื่องกลและชีววิทยาเพื่อพิจารณาว่าพื้นที่เหล่านี้มีความสัมพันธ์กันอย่างไร และสามารถบูรณาการเข้าด้วยกันเพื่อปรับปรุงสุขภาพของมนุษย์ได้อย่างไร^{[ 20 ]}
• ไบโอนิกส์ : การบูรณาการของชีวการแพทย์ โดยเน้นที่หุ่นยนต์และเทคโนโลยีช่วยเหลือ (เช่น อวัยวะเทียม) ^{[ 17 ]}
• การพิมพ์ชีวภาพ : การใช้วัสดุชีวภาพในการพิมพ์เซลล์ เนื้อเยื่อ และอวัยวะ^{[ 21 ]}
• ไบโอโรโบติกส์ : การใช้เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และเซ็นเซอร์ขั้นสูงในการสร้างอวัยวะเทียมหรือหุ่นยนต์ลูกผสมชีวภาพ
• ชีววิทยาระบบ : โมเลกุล เซลล์ อวัยวะ และสิ่งมีชีวิตทั้งหมดได้รับการศึกษาในแง่ของปฏิสัมพันธ์และพฤติกรรม^{[ 22 ]}

• คณะกรรมการรับรองวิศวกรรมและเทคโนโลยี (ABET) ^{[ 23 ]}ซึ่งเป็นคณะกรรมการรับรองหลักสูตรปริญญาตรีวิศวกรรมศาสตร์ในสหรัฐอเมริกา ได้ทำการแยกความแตกต่างระหว่างวิศวกรรมชีวการแพทย์และวิศวกรรมชีวภาพ แม้ว่าจะมีการทับซ้อนกันมากก็ตาม (ดูข้างต้น)
• สถาบันวิศวกรรมการแพทย์และชีววิทยาแห่งอเมริกา (AIMBE) ประกอบด้วยสมาชิก 1,500 ราย เป้าหมายหลักของพวกเขาคือการให้ความรู้แก่สาธารณชนเกี่ยวกับคุณค่าของวิศวกรรมชีวภาพในโลกของเรา ตลอดจนลงทุนในการวิจัยและโครงการอื่นๆ เพื่อพัฒนาสาขานี้ พวกเขามอบรางวัลให้กับผู้ที่อุทิศตนเพื่อนวัตกรรมในสาขานี้ และรางวัลแห่งความสำเร็จในสาขานี้ (พวกเขาไม่ได้มีส่วนร่วมโดยตรงในวิศวกรรมชีวภาพ แต่พวกเขาให้การยอมรับผู้ที่มีส่วนร่วมและสนับสนุนให้สาธารณชนดำเนินการพัฒนาต่อไป) ^{[ 24 ]}
• สถาบันวิศวกรรมชีวภาพ (IBE) เป็นองค์กรไม่แสวงหาผลกำไรที่ดำเนินงานโดยอาศัยเงินบริจาคเพียงอย่างเดียว โดยมีเป้าหมายเพื่อส่งเสริมให้ประชาชนเรียนรู้และพัฒนาความก้าวหน้าในสาขาวิศวกรรมชีวภาพต่อไป (เช่นเดียวกับ AIMBE พวกเขาไม่ได้ทำการวิจัยโดยตรง แต่ให้ทุนการศึกษาแก่นักเรียนที่มีศักยภาพในสาขานี้) ^{[ 25 ]}
• สมาคมวิศวกรรมชีวภาพ (SBE) เป็นชุมชนเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับสถาบันวิศวกรเคมีแห่งอเมริกา (AIChE) SBE จัดการประชุมระดับนานาชาติ และเป็นองค์กรระดับโลกของวิศวกรและนักวิทยาศาสตร์ชั้นนำที่อุทิศตนเพื่อส่งเสริมการบูรณาการชีววิทยากับวิศวกรรม^{[ 26 ]}
• MediUnite Journal เป็นแคมเปญสร้างความตระหนักทางการแพทย์และหนังสือพิมพ์ที่มักเผยแพร่ผลการค้นพบทางชีวการแพทย์และอ้างอิงถึงชีวการแพทย์ในเอกสารวิจัยต่างๆ^{[ 27 ]}

• วิศวกรรมชีวภาพในวงการภาพยนตร์

• สมาคมวิศวกรรมชีวภาพ
• สมาคมวิศวกรรมชีวการแพทย์
• สถาบันวิศวกรรมชีวภาพ
• สถาบันวิศวกรรมชีวภาพระบบเบนโจ
• สถาบันวิศวกรรมการแพทย์และชีววิทยาแห่งอเมริกา
• สมาคมวิศวกรการเกษตรและชีวภาพแห่งอเมริกา
• สมาคมวิศวกรรมชีวภาพ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของAIChE
• วารสารวิศวกรรมชีวภาพ (Journal of Biological Engineering, JBE)
• ธุรกรรมวิศวกรรมชีวภาพ
• โรงเรียนวิศวกรรมชีวภาพมิวนิก