UNIDAD II

CIENCIA Y TECNOLOGÍA

COMPETENCIA: Fundamenta opiniones

sobre los impactos de la ciencia y la

tecnología en su vida cotidiana, asumiendo

consideraciones éticas.

* Obtiene , registra y sistematiza la

información para responder a preguntas de

carácter científico, consultando fuentes

relevantes y realizando experimentos

pertinentes.

La ciencia y la tecnología han

servido para configurar la

sociedades modernas y

transformar las tradicionales, ya

que los procesos científicos y los

adelantos tecnológicos han

modificado la relación del hombre

con la naturaleza y la interacción

con los seres vivos.

LOS BIOMATERIALES se pueden definir como materiales

biológicos comunes tales como piel, madera, o cualquier

elemento que remplace la función de los tejidos o de los

órganos vivos. En otros términos, un biomaterial es una

sustancia farmacológicamente inerte diseñada para ser

implantada o incorporada dentro del sistema vivo.

Los biomateriales se implantan con el objeto de remplazar y/o

restaurar tejidos vivientes y sus funciones, lo que implica que

están expuestos de modo temporal o permanente a fluidos del

cuerpo, aunque en realidad pueden estar localizados fuera del

propio cuerpo, incluyéndose en esta categoría a la mayor

parte de los materiales dentales que tradicionalmente han sido

tratados por separado.

BIOMATERIALES

Los requisitos que debe cumplir un biomaterial son:

1. Ser biocompatible, es decir, debe ser aceptado por el

organismo, no provocar que éste desarrolle sistemasde

rechazo ante la presencia del biomaterial

2. No ser tóxico, ni carcinógeno.

3. Ser químicamente estable (no presentar degradación en el

tiempo) e inerte.

4. Tener una resistencia mecánica adecuada.

5. Tener un tiempo de fatiga adecuado.

6. Tener densidad y peso adecuados.

7. Tener un diseño de ingeniería perfecto; esto es, el tamaño

y la forma del implante deben ser los adecuados.

8. Ser relativamente barato, reproducible y fácil de fabricar y

procesar para su producción en gran escala.

Hay, de hecho, cuatro grupos de materiales

sintéticos usados para implantación:

metálicos, cerámicos, poliméricos y

compuestos de ellos; el cuadro IV enumera

algunas de las ventajas, desventajas y

aplicaciones para los cuatro grupos de

materiales sintéticos.

Los usos quirúrgicos de los biomateriales son múltiples, por

ejemplo, para implantes permanentes:

a) En el sistema esquelético muscular, para uniones en las

extremidades superiores e inferiores

(hombros, dedos, rodillas, caderas, etc.) o como miembros

artificiales permanentes; b) en el sistema

cardiovascular, corazón (válvula, pared, marcapasos, corazón

entero), arterias y venas; c) en el sistema respiratorio, en

laringe, tráquea y bronquios, diafragma, pulmones y caja

torácica; d) en sistema digestivo: esófago, conductos biliares e

hígado; e) en sistema genitourinario, en

riñones, uréter, uretra, vejiga; f) en sistema nervioso, en

marcapasos; g) en los sentidos: lentes y prótesis de

córneas, oídos y marcapasos caróticos; h) otras aplicaciones se

encuentran por ejemplo en hernias, tendones y adhesión

visceral; i) implantes cosméticos maxilofaciales

(nariz, oreja, maxilar, mandíbula, dientes), pechos, testículos, pe

nes, etcétera.

La mejor definición de Nanotecnología que

hemos encontrado es esta: La nanotecnologia es el

estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y

aplicación de materiales, aparatos y sistemas

funcionales a través del control de la materia a

nano escala, y la explotación de fenómenos y

propiedades de la materia a nano escala.

Cuando se manipula la materia a la escala tan

minúscula de átomos y moléculas, demuestra

fenómenos y propiedades totalmente nuevas. Por lo

tanto, científicos utilizan la nanotecnología para

crear materiales, aparatos y sistemas novedosos y

poco costosos con propiedades únicas

La Universidad de Toronto-Canadá, saco un informe de las

10 aplicaciones mas prometedoras de la nanotecnologia.

A continuación se las notificaremos:

Almacenamiento, producción y conversión de energía

Producción agrícola

Tratamiento y remediación de aguas

Diagnóstico y cribaje de enfermedades

Sistemas de administración de fármacos

Procesamiento de alimentos

Remediación de la contaminación atmosférica

Construcción

Monitorización de la salud

Detección y control de plagas

Informática

Esta es una ciencia que nació hace aproximadamente una

década, y de la cual ya se están viendo grandes avances

gracias a la manipulación de átomos y moléculas. Se espera

con ansias y expectativas mucho mas de ella.

La nanotecnologia al aplicarse a la medicina se

le conoce como nanomedicina. Con la

descripción de los nanorobots, se puede intuir

que la utilidad de éstos en las ramas medicas

será muy importante. Para empezar los

nanorobot medirán de alrededor de 0.5-3

micras, por lo cual podrán flotar libremente por

los vasos sanguíneos. Las principales

aplicaciones de estos será la interacción de los

nanorobots con las células sanguíneas

(eritrocitos y leucocitos) en la reparación de los

tejidos, la cura del cáncer o SIDA y la posible

terapia de enfermedades genéticas.

Sin lugar a dudas la nanotecnologia cambiara en

gran medida a la medicina, ya que aunque la

medicina de hoy comprende que la mayoría de las

enfermedades se deben a cambios estructurares en

las moléculas de las células, dista mucho ahora de

corregirlas. Esto es el caso con el cáncer ya que se

sabe que se debe a una reproducción anormal de

un tejido, pero la solución sigue siendo extirpar el

tejido afectado, seguimos dando soluciones

macroscópicas, sin resolver las microscópicas y

este tipo de problemas es de lo que sé encargar de

resolver la nanomedicina.

Por lo tanto, la nanotecnología puede significar el

final de las enfermedades como la conocemos ahora.

Si pesca un resfrío o se contagia de SIDA, sólo

tendrá que tomar una cucharada de un líquido que

contenga un ejercito de nanobots de tamaño

molecular programados para entrar a las células de

su cuerpo o combatir los virus. Si sufre una

enfermedad genética que azota a su famila, al ingerir

algunos nanobots que se introducirán en su ADN,

repararán el gen defectuoso. Inclusive la cirugía

plástica tradicional será eliminada, ya que nanobots

médicos podrán cambiar el color de sus ojos, alterar

la forma de su nariz, y más aún, podrán hacerle un

cambio total de sexo sin el uso de cirugía.

Nanopartículas para suministro de fármacos.

Los mecanismos de acción de los medicamentos

convencionalmente utilizados, muestran entre

algunas de sus dificultades generales, la

imposibilidad para trasladar de forma directa a

regiones especificas del organismo los principios

activos de los medicamentos que se utilizan en las

personas. Esta situación propicio la aparición de la

propuesta por parte de la nanotecnología hacia la

producción de los denominados sistemas de

liberación de fármacos.

Los sistemas de liberación de fármacos

están constituidos por un principio activo y

un sistema transportador, los cual garantiza

que puede se pueda dirigir la liberación del

fármaco al lugar que lo necesite y en la

cantidad adecuada. Según esto, los

transportadores de fármacos son sistemas

cuya función es transportar el fármaco hasta

el lugar donde debe ser liberado de manera

específica.

Además, estos deben cumplir con ciertas

características, como lo son la baja

toxicidad, propiedades óptimas para el

transporte y liberación del fármaco y un

alarga vida media en el organismo. Todas

estas características son favorecidas por la

aplicación de la nanotecnología en este

campo, la cual permite que por medio de la

fabricación de dispositivos a escala

nanométrica, se libere el fármaco de la

forma menos invasiva y toxica para tejidos

y células que no necesiten del tratamiento

farmacológico.

Para la utilización de los sistemas de

administración de fármacos se pueden

emplear diversos tipos de

nanoestructuras que sirven como

vehículos para la administración que

pueden ingresar al organismo tanto por

vía oral como por vía intravenosa. Entre

algunos de estos cabe destacar la

utilización de nanopartículas de material

cerámico, nanocapsulas, dendrímeros, lip

osomas, micelas, etc.

MECANISMOS APLICADOS EN TERAPIAS

La biorremediación surge como una

rama de la biotecnología que busca

resolver los problemas de

contaminación mediante el diseño de

microorganismos capaces de degradar

compuestos que provocan

desequilibrios en el medio ambiente.

Tipo Proceso Involucrado Contaminación Tratada

Fitoextracción

Las plantas se usan para concentrar

metales en las partes cosechables

(principalmente, la parte aérea)

Cadmio, cobalto, cromo, niquel,

mercurio, plomo, plomo selenio, zinc

Rizofiltración

Las raíces de las plantas se usan para

absorber, precipitar y concentrar metales

pesados a partir de efluentes líquidos

contaminados y degradar compuestos

orgánicos

Cadmio, cobalto, cromo, niquel,

mercurio, plomo, plomo selenio, zinc

isótopos radioactivos, compuestos

fenólicos

Fitoestabilización

Las plantas tolerantes a metales se usan

para reducir la movilidad de los mismos y

evitar el pasaje a napas subterráneas o al

aire.

Lagunas de deshecho de yacimientos

mineros. Propuesto para fenólicos y

compuestos clorados.

Fitoestimulación

Se usan los exudados radiculares para

promover el desarrollo de

microorganismos degradativos (bacterias y

hongos)

Hidrocarburos derivados del petróleo y

poliaromáticos, benceno, tolueno,

atrazina, etc

Fitovolatilización

Las plantas captan y modifican metales

pesados o compuestos orgánicos y los

liberan a la atmósfera con la transpiración.

Mercurio, selenio y solventes clorados

(tetraclorometano y triclorometano)

Fitodegradación

Las plantas acuáticas y terrestres captan,

almacenan y degradan compuestos

orgánicos para dar subproductos menos

tóxicos o no tóxicos.

Municiones (TNT, DNT, RDX,

nitrobenceno, nitrotolueno), atrazina,

solventes clorados, DDT, pesticidas

fosfatados, fenoles y nitri

FITORREMEDIACION

Se refiere al uso de microorganismos

directamente en el foco de la

contaminación.

REMEDIACION MICROBIANA

Hay bacterias y hongos que pueden

degradar con relativa facilidad petróleo y

sus

derivados, benceno, tolueno, acetona, pesti

cidas, herbicidas, éteres, alcoholes

simples, entre otros.

GENOMA

HUMANO

En 1988 inició en diversos laboratorios de

investigación científica ubicados en diferentes

países del mundo, la aventura biológica más

grande: el Proyecto del Genoma Humano.

Este proyecto representa un esfuerzo de

colaboración a nivel internacional y tiene como

objetivo la secuenciación completa de la

información genética humana y la de organismos

de relevancia en los campos de la salud y la

alimentación. Los investigadores participantes en el

Proyecto del Genoma Humano aceptan el

compromiso de examinar las implicaciones

éticas, legales y sociales que conlleva la

investigación genética.

A siete años del inicio del proyecto, se

han localizado cerca de 11,000 genes y

aproximadamente 500,000,000 pares

de bases. Con estos resultados se han

elaborado más de 30,000 marcadores

genéticos, se ha obtenido el 15% del

total del genoma y se tiene información

acerca de más de 60 enfermedades de

origen genético.

El objetivo inicial del PGH fue no sólo

determinar los 3 mil millones de pares de

bases en el genoma humano, sino también

identificar todos lo genes en esta gran

cantidad de datos.

También tuvo como objetivo el desarrollo

rápido de métodos eficientes para

secuenciar los aproximadamente cien mil

genes del ADN y la tecnología de

secuenciación, transfiriendo esta

tecnología a la industria.

Otros objetivos fueron:•Guardar toda esta informaciónen bases de datos de libreacceso.•Desarrollar herramientas parafacilitar el análisis de estainformación, y trabajar losaspectos éticos, legales ysociales

LAS POSIBLES APLICACIONES SE PUEDEN

AGRUPAR EN LOS SIGUIENTES CUATRO

APARTADOS:

a) Científicos. La preparación de una base de

datos sobre la secuencia del DNA humano podrá

ayudar a resolver Bioética en la Red algunas de

las cuestiones básicas de la estructura y fisiología

celular: control de la expresión

génica, mecanismos de diferenciación y

especialización, procesos inmunitarios, etc.

http://www.bioeticaweb.com ¡Producido por

Bioética en la Red! Generado: 18

September, 2012, 00:02

b) Informativas: elaboración de un

carnet de identidad genético. El estudio

de los genes de un individuo puede

mostrar la predisposición a adquirir

ciertas enfermedades , o las aptitudes

para desarrollar determinado trabajo ,

por ejemplo. También permite la

identificación inequívoca con fines

policiales , legales, etc.

c) Terapéuticas: curar enfermedades

genéticas insertando el gen sano o

modificando la expresión de los genes

nocivos. Cuanto más genes se conozcan

más posibilidades hay para actuar en este

sentido. En este apartado se

suele incluir también la prevención y el

diagnóstico de enfermedades

genéticas, con toda la ambivalencia que

generalmente se suele dar al significado

de esa expresión.

d) Eugenésicas: seleccionar

positiva o negativamente los

individuos en función de su

información genética e intentar

modificar el patrimonio genético de

los gametos para obtener

individuos con características

predeterminadas

GENOMA HUMANO

1. Las cuatro letras

Todo el código genético se transcribe

con tan sólo cuatro letras químicas o

bases: la adenina (A) que hace par

con la timina (T) y la citosina (C) que

hace par con la guanina (G). El

genoma humano está compuesto por

entre 2,8 y 3,5 millones de pares de

bases.

2. La doble hélice de ADN

Los pares de bases A-T y C-G

constituyen los escalones de la espiral

de ADN o ácido desoxirribonucleico,

elemento básico de todo ser vivo

conocido. Al recorrer "de arriba abajo"

la doble hélice, se puede "leer" el

código de la vida. De ser posible

"estirar" el ADN de una célula

humana, mediría dos metros.

3. Genes

Sólo el 3% del total del genoma humano está

compuesto por genes - el resto son

"deshechos". Los genes son secuencias

especiales de cientos o miles de pares de

bases que constituyen la matriz para la

fabricación de todas las proteínas que el

cuerpo necesita producir y determinan las

características hereditarias de la célula u

organismo.

4. Cromosomas

El número total de genes que existe en cada

célula humana no se conoce con precisión,

aunque se estima que oscile entre 30.000 y

120.000. Todos ellos, conjuntamente con el

restante material genético de deshecho, se

distribuyen en "cápsulas" llamadas

cromosomas. Cada ser humano cuenta con

23 pares de cromosomas, proviniendo un

juego del padre y otro de la madre.

5. Núcleo y célula

El total de 46 cromosomas humanos

se encuentran en el núcleo de cada

célula del cuerpo humano (excepto

las células reproductoras, que sólo

tienen la mitad). De esta forma, la

mayoría de las células contienen

toda la "fórmula" para crear un ser

humano.

6. Cuerpo

Cada una de las células de nuestro

cuerpo se "especializa" en realizar

determinada tarea de acuerdo con las

instrucciones genéticas incluidas en el

genoma. El resultado: la formación de

sangre, músculos, huesos, órganos. El

cuerpo humano está integrado por un

total de 100 billones (millones de

millones) de células.

VENTAJAS

• Como conocimiento

científico es innegable su

significación para la

humanidad.

• Garantizará una medicina

predictiva – preventiva.

• Permitirá y potenciará el

desarrollo de la

genoterapia.

• Permitirá el diagnóstico

prenatal y la localización de

portadores de genes

alterados.

DESVENTAJA

• Imposibilidad de que todos los

países puedan hacer uso del

conocimiento científico.

• Serios conflictos éticos:

• Problemas en mercado de

trabajo.

• Discriminación por código

genético.

• Mercantilización de los

resultados

• Comparaciones entre códigos

genéticos y comportamiento

social.

• Diagnóstico presintomático de

enfermedades antes de contar

con la posibilidad de tratamiento.

ALIMENTOS TRANSGÉNICOS

Son aquellos alimentos a los que se les han

insertado genes exógenos (de otras plantas

o animales) en sus códigos genéticos.

La ingeniería genética le permite a los

científicos acelerar este proceso

pasando los genes deseados de una

planta a otra o incluso de un animal a

una planta y viceversa.

VENTAJAS

•Alimentos más nutritivos

•Alimentos más apetitosos

•Plantas resistentes a la sequía y a las enfermedades, que

requieren menos recursos ambientales

(agua, fertilizante, etc.)

•Disminución en el uso de pesticidas

•Aumento en el suministro de alimentos a un costo reducido

y con una mayor durabilidad antes de la venta

•Crecimiento más rápido en plantas y animales

•Alimentos con características más apetecibles, como las

papas (patatas) que absorben menos grasa al freírlas

•Alimentos medicinales que se podrían utilizar como

vacunas u otros medicamentos

POSIBLES RIESGOS

•Plantas y animales modificados que pueden

tener cambios genéticos inesperados y

dañinos

•Organismos modificados que se pueden

cruzar con organismos naturales y los pueden

superar, llevando a la extinción del organismo

original u otros efectos ambientales

impredecibles

•Plantas que pueden ser menos resistentes a

algunas plagas y más susceptibles a otras

ALIMENTOS TRANSGÉNIDOS

Entre los cultivos transgénicos

más producidos en el mundo son

• la soya,

•el maíz,

•la canola,

•la papa,

•el tomate

•el algodón.

EMPRESAS MEXICANAS QUE USAN

TRANSGENICOS

1) MASECA: Maseca con Vitaminas (Gruma, S.A.

de C.V.).

2) MINSA: Masa de Nixtamal Instantánea (Grupo

Minsa, S.A. de C.V.).

3) LA UNICA: Tortilla, Tortillas de masa fresca y

Tostada Plana (Grupo Minsa).

4) MISION: Tortillas 100% de maíz (Gruma).

5) MILPA REAL: Tostadas de maíz (Bimbo).

6) KELLOGG´S: Korn Flakes, Corn Pops, Corn

Flakes granulados y Froot Lopps (Kellogg´s de

México, S.A. de C.V.).

BIOTECNOLOGÍA

La biotecnología es un área

multidisciplinaria, que emplea la biología,

química y procesos, con gran uso en

agricultura, farmacia, ciencia de los

alimentos, ciencias forestales y medicina.

Probablemente el primero que usó este

término fue el ingeniero húngaro Karl

Ereky, en 1919.

Una definición de biotecnología aceptada

internacionalmente es la siguiente:

La biotecnología se refiere a 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 (Convention on Biological Diversity,

Article 2. Use of Terms, United Nations. 1992).

APLICACIONES

Biotecnología roja: se aplica a la utilización

de biotecnología en procesos médicos.

Algunos ejemplos son el diseño de

organismos para producir antibióticos, el

desarrollo de vacunas y nuevos fármacos,

los diagnósticos moleculares, las terapias

regenerativas y el desarrollo de la ingeniería

genética para curar enfermedades a través

de la terapia génica.

* Biotecnología blanca: conocida como biotecnología

industrial, es aquella aplicada a procesos industriales. Un

ejemplo de ello es el diseño de microorganismos para

producir un producto químico o el uso de enzimas como

catalizadores industriales, ya sea para producir productos

químicos valiosos o destruir contaminantes químicos

peligrosos (por ejemplo utilizando oxidorreductasas).

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 generen menos deshechos durante su

producción. 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 ejemplo de ello es el diseño de

plantas transgénicas capaces de crecer en condiciones

ambientales desfavorables o 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. Si los productos de la biotecnología verde como

éste son más respetuosos con el medio ambiente o no, es

un tema de debate.

Biotecnología azul: también

llamada biotecnología marina, es un

término utilizado para describir las

aplicaciones de la biotecnología en

ambientes marinos y acuáticos. Aún

en una fase temprana de desarrollo

sus aplicaciones son prometedoras

para la acuicultura, cuidados

sanitarios, cosmética y productos

alimentarios.