Presentacin de PowerPoint

NanobiotecnologaSara Catalina Rodrguez

1En el mundo de lo nanoLa bsqueda de lo pequeo no es nuevo: Hace miles de aos, Demcrito sugiri que toda la materia estaba hecha de partculas ms pequeas como tomosHace 40 aos, Richard Feynman present lo que se considera la primera mirada al mundo de materiales y estructura a nivel de nanoescala.

Nanotecnologa es el trmino que se refiere a las tcnicas y mtodos para estudias, disear y fabricar dispositivos a nivel de tomos y molculas Nanotechnology in Biology and Medicine

Nanobiotecnologa es el campo de la ciencia que se dedica al diseo de materiales, dispositivos y sistemas, con funciones especficas y compuestos de elementos biolgicos a nanoescala

Nano viene del griego, significa enano. Teniendo al metro como unidad de referencia (puesto que es la escala a la que estamos ms acostumbrados para medir nuestra realidad), Si miramos en la escala haca arriba, podemos hablar de unidades que miden lo grande, como aos-luz. De igual manera, si miramos haca abajo, llegamos a lo pequeo, a lo nano

Nanobiotechnology is defined as a field of science directed to design materials, devices, and systems pos- sessing certain specified functions and composed of nanoscale elements2Por qu es importante para la biologa?Todos los organismos tienen estructuras nanomoleculares Especies biolgicas = protenas, polmeros, carbohidratos, lpidos, etc.Las molculas (nanomateriales) pueden organizarse en nanosistemasVarierad y versatilidad de nanomateriales y sistemas diseo y desarrollo de formaciones artificiales, con aplicaciones biolgicas y mdicas

3AntecedentesDesarrollo de microscopios de sonda de barrido observar tomos y molculasMicroscopio de efecto tnelMicroscopio de fuerza atmicaIngeniera de supramolculasDesarrollo de nanomateriales

All scanning probe microscopes work by measuring some property, such as electrical resistance, magnetism, temperature, or light absorption, with a tip positioned extremely close to the sample. The microscope raster-scans the probe over the sample (Fig. 7.2) while measuring the property of interest. The data are displayed as a raster image similar to that on a television screen. Unlike traditional microscopes, scanned- probe systems do not use lenses, so the size of the probe rather than diffraction limits their resolution. Some of these instruments can be used to alter samples as well as visualize them.The first of these instruments was the scanning tunneling microscope (STM), which was developed by Gerd Binnig and Heinrich Rohrer at IBM (see following section). They received the Nobel Prize in 1986. The STM sends electrons, that is, an electric current, through the sample and so measures electrical resistance. The atomic force microscope (AFM) is especially useful in biology and measures the force between the probe tip PUNTA DE LA SONDA and the sample.Visualization of individual molecules or even atoms is possible using scanning probe microscopes. 4Importancia del desarrollo de la nanobiotec.Crtico para entender el mundo interno de nanosistemas complejos a nivel celularLa nanotecnologa busca manipular tomos individuales crea materiales novedososAvances y descubrimientos:Ingeniera genticaGenmicaProtemicaMedicina

El desarrollo de un set de herramientas nanotecnolgicas de la prxima generacin es crtico para entender el mundo interno de nanosistemas complejos a nivel celularLa nanotecnologa busca manipular tomos individuales y molculas de maneras muy especficas, creando materiales que tienen nuevas propiedades y nuevas funcionesSi se logra dominar la nanotecnologa en las siguientes dcadas, se podran hacer grandes descubrimientos en ingeniera gentica, genmica, protemica y medicinaVentajas: versatilidad en el diseo, precisin en la construccin y control en la operacin de las molculas

5Nanomquinas celulares y los ladrillos de la vidaLos procesos de la vida nanomquinas biolgicas (molculas)La clula nano fbrica por excelenciaRibosomas Mquinas ensambladorasProtenas Mquinas que realizan tareas especficas

Los procesos de la vida son mantenidos por la accin de una serie de nanomquinas biolgicas en forma de molculas, en la maquinaria celular.Por modificaciones evolutivas a travs de trillones de generaciones, los seres vivos han perfeccionado una armona de mquinas moleculares, estructuras y procesos. La clula nano fbrica por excelenciaRibosomas Mquinas ensambladorasProtenas Mquinas que realizan tareas especficas

6Ventajas: versatilidad en el diseo, precisin en la construccin y control en la operacin de las molculas

7Nano-materiales, nano-estructuras y nano-herramientasNanomateriales bioinspiradosInspirados en la estructuraLiposomasVirosomasPolimerosomasPeptidesPNAs (peptide nucleic acids)Inspirados en la funcinBiosensoresBioglue (Biopegamento?)Bioadhesivos

Liposomas imitan a las clulas pero sin contenidos celulares. Se pueden cargar o llenar con material teraputicoVirosomas imitan envolturas vricasPolimerosomas polmeros sintticosPeptides imitan la estructura qumica de la columna vertebral (backbone) de las protenasPNAs (peptide nucleic acids) imitan a los cidos nucleicos que mantienen el apareamiento de las bases pero con un marco qumico inspirado por un pptido

Biosensores superficies funcionales que interactan con clulas para ingeniera de tejidos o para diagnsticos mdicosBioglue Adhesivos inspirados en mejillones y percebes, as como Geckos, que funcionan bien en presencia de agua y otros fluidos biolgicos.9Nanoestructuras autoensambladasAs como los ribosomas ensamblan aminocidos en un orden especfico, siguiendo instrucciones exactas, hay nanomateriales que pueden formar nanoestructuras de forma artificial. Ingeniera bottom-upDNA como material de construccinDNA: capacidad de sintetizar DNA por mtodos automticosRigidez mecnica de hlices cortas10Nanopartculas

Nanoestructuras simples5-100 nmUsualmente esfricasSlidas o huecasVarias capas con funciones diferentes: Capa central funcionalCapa protectoraCapa externaFIGURE 7.8 Typical Layered Structure of Nanoparticles Several layers surround the physically active core. Chemical groups are often added to the exterior to allow attachment of biological molecules.

Capa central: Comportamiento magntico u ptico util (fluorescencia)Capa protectora: protege o cubre la capa functional de dao qumico por aire, agua o components celulares y a la vez protg a la clula de cualquier propiedad txica o qumica de la capa functional.Capa externa permite que las nanopartculas sean biocompatibles = involucre 2 aspectos, solubilidad de agua y reconocimiento especfico.A veces se agrega una capa encima de la externa que sea hidroflica (para uso biolgico)11Nanopartculas - UsosMarcadores de fluorescencia y codificacin ptica

Deteccin de microorganismos patgenos y/o protenas especficas

Purificacin y manipulacin de componentes biolgicosEntrega de frmacos y/o genes

Destruccin de tumores por medios qumicos o trmicos

Aumento de contraste en MRI (Magnetic Resonance Imaging)

http://www.keithley.com/knowledgecenter/How-Nanotechnology-Could-Reengineer-Us15

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Preocupaciones y riesgosPosibilidad de controlar materia a nivel atmico y molecular PODERIngeniera celularCapacidad de disear clulas vivas para que realicen funciones especficasProduccin de molculas artificiales: Seguridad sanitariaNanorobots fuera de control!!!! Nanopartculas zombificantes!!!

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