Nanotecnología2016

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Nanotecnología

Mª del Carmen Berrocal Sertucha Prof. Depto. Ciencias Biomédicas (Nutrición y

Bromatología)

Facultad de Farmacia, Compuestos bioactivos 1-3Junio/2016

http://www.powerpointstyles.com/


Indice • Definición. • Precedentes de la Nanotecnología. • El tamaño es clave. • Comparativa en base al tamaño. • Nanocompuestos. • Nanoestructuras. • Aplicaciones en la Industria Alimentaria. • Relaciones Beneficios/Riesgos. • Legislación Europea.



Definición de Nanotecnología • Según ISO (2010): 1. Comprensión y control de la materia y los

procesos a escala nanométrica, generalmente ≤ 100nm de una o más dimensiones, donde la aparición de fenómenos dependientes del tamaño, permite nuevas aplicaciones.

2. Los nanomateriales adquieren propiedades

diferentes a escala nanométrica y surgen materiales novedosos, dispositivos y sistemas que explotan estas nuevas propiedades.



Precedentes históricos • Siglo IV a.C., los vidrieros romanos ya

aprovechaban las propiedades de los materiales nanométricos. (cristales con Nmetales,

Au, Ag..). • Richard Feynman, Premio Nobel de Física, en 1960 propuso manipular los átomos para construir estructuras que poseyeran la mayor variedad de propiedades.



La ciencia de lo nanométrico • En 1974 se crea el concepto de Nanotecnología

por el Prof. Norio Taniguchi de la Universidad de Ciencias en Tokio.

• En los -80 en base a la teoria del Prof K. Eric

Drexler, se consigue manipular átomos y moléculas.

• En 1996 Richard E. Smalley, Harold Kroto y

Robert Curl, ganan el Premio Nobel de Química por el descubrimiento de los fullerenos (formas alotrópicas del Carbono).



El material nanométrico del futuro

• En 2010 Andrey Gueim y Konstantin Novosiolov, reciben el Premio Nobel de Física por los conocimientos de esta nueva forma alotrópica del Carbono, EL GRAFENO.

• Conocido desde 1930s. • Lo aíslan a Tªambiente. • Es como un hidrocarburo aromático policíclico. En

su forma cristalina hay enlaces que estabilizan las láminas de Grafeno.



Nanopartículas insignia

A)-Fullereno (C60-1985) C20, C70. En hollín, Cristales, partículas espaciales….

B)-Nanotubo de carbono (1991).

Polímeros de Fullereno

C)-Grafeno (2010)



Comparativa de tamaños

Oficina de Ciencias. Depto de la Energia http://science.energy.gov/~/media/bes/images/placemats/nano%20energy/Nano-Front-HR.JPG



Las propiedades “Nano” • Las nanopartículas o nanoestructuras

deben cumplir 3 condiciones: 1) Que el tamaño ≤100nm. al menos en una

dimensión (1D,2D,3D). 2) Que las propiedades de los materiales

cambien en este rango. 3) Que haya control y entendimiento de lo

que se está fabricando.



Las propiedades “Nano” La escala nanométrica confiere a las estructuras/partículas, propiedades diferentes a las del mismo material a escala micrométrica.



El tamaño es clave Las nanopartículas tienen:

a) Un elevado cociente Superficie/Volumen.

Mayor reactividad.

b) El tamaño por debajo del tamaño celular y de las barreras biológicas. Mayor poder de penetración, incluso podrían llegar hasta el núcleo celular.



Elevada Reactividad (S/V)

Propiedades de interacción con la luz. Propiedades eléctricas, conductividad. Propiedades térmicas. Propiedades mecánicas…. Propiedades químicas. Propiedades biológicas.



Las propiedades f(tamaño)

Emulsión Suspensión

Comportamiento frente a la luz



Elevado grado de penetración



Efecto Biológico



Nanomateriales Inorgánicos • Nanopartículas de Au, de Ag • Nanopartículas de Se, de Cu • Nanopartículas de Fe • Nanopartículas de Ca, de Mg • Nanopartículas de Silicatos • Nanopartículas de NaCl (< cantidad) • Nanopartículas de Oxidos de metales:

TiO2



Nanoestructuras

Nanotubos inorgánicos Nanosomas

Nanotubos orgánicos

Nanopartículas

Fullereno, grafeno….



Nanosomas

Partículas versátiles Encapsulación de moléculas hidrosolubles/liposolubles. Dispersión en agua de una película fosfolipídica a Tª por encima de la Tª de transición del lípido.



APLICACIONES DE LAS NANOPARTÍCULAS



Nanotubos de Carbono • Los nanotubos de carbono

son las fibras más fuertes conocidas. 10-100 veces mas fuertes que el acero, por unidad de peso.

• 1,3nm. de diámetro.

• Para aumento de resistencia, para transporte de moléculas en su interior, exterior, funcionalizados en superficie.



Liberación

Efecto barrera

Humedad Moléculas volátiles Oxígeno CO2



Aplicaciones en la Industria Alimentaria

En cualquier punto de la cadena alimentaria. AREAS: Envasado (envases activos, envases inteligentes). Calidad y Seguridad Alilmentaria (biosensores).

Nuevos productos (nanoalimentos funcionales). Mejora en el Procesado de alimentos

(gelatinización, espumas, emulsiones…).



Nanoalimento • Todo alimento cultivado, producido o

procesado o envasado mediante el empleo de técnicas o herramientas nanotecnológicas, o al cual se le han agregado nanomateriales manufacturados que incluyen nanopartículas metálicas o nanoestructuras, que contienen ingredientes alimentarios.



• Con captadores de radicales libres: aumentan la vida útil de producto alimentario.

• Con nanoestructuras que liberan: colorantes,

aromas….. Intensificando el efecto

Envases activos de plástico

Febrero/2016. Partículas de Se



• Son sistemas que monitorizan las condiciones del alimento envasado, dando información sobre la calidad del mismo durante el transporte y el almacenamiento.

Envases inteligentes (smart)

Indicador de frescura (EEUU)

Facilita conocer la temperatura optima de consumo



Un nanosensor detecta:

• Los cambios de temperatura (trazabilidad). • La formación de compuestos de degradación. • La formación de gases en el proceso.

degradativo. • Contaminación microbiana.

Envases inteligentes (smart)



Envases activos-inteligentes



Nuevos productos funcionales

• Nanoalimentos funcionales. Incorporando a los alimentos nanopartículas de Zn, Fe, Se. Nanocápsulas con omega-3, carotenoides, licopenos…..Reducción de la prevalencia de enfermedades.

• Liberando gradualmente el contenido fijado en superficie: color, textura, sabor, aromas.

• Uso de nanopartículas para mejorar la absorción de nutrientes. Biodisponibilidad.



Procesado de alimentos

• Conocer la naturaleza de las nanoestructuras presentes en los alimentos, ayudará a mejorar el procesado: – Las propiedades funcionales de las nanoestructuras

que adoptan almidón y celulosa. Determinan los procesos como gelatinización, que afectan al valor nutritivo de los alimentos.

– Nanoestructuras en la interfase agua-aceite o agua-aire, responsables de la estabilidad de espumas, emulsiones…..



Riesgos/Beneficios para la salud Las nanopartículas penetran en el cuerpo humano

• Por Inhalación, • Por ingestión, • Por Penetración.



Pregunta Parlamentaria • Sept/2010.Batido dietético de chocolate de RBc Life

Sciences con nanopartículas de 5nm recubiertas de moléculas de cacao y azúcar (menor cantidad de

• grasa y azúcar).

• La adición de nanomateriales no carece de riesgos, pueden atravesar barreras, como epitelio e intestino.

• Instituto de Salud Medioambiental de Düssel Dorf, tras su investigación: Ingerir nanopartículas de Sílice o TiO2 podría provocar daños al instestino.



Reglamento Europeo 1169/2011 • Nanomaterial artificial: cualquier material producido

intencionadamente que tenga una o más dimensiones del orden de 100nm……………..

• Propiedades de la nanoescala: – Relacionadas con la gran superficie específica. – Las propiedades físico-químicas específicas que son distintas

de la forma no nanotecnológica del mismo material.

• Información en el etiquetado: Si hay nanomateriales artificiales, figurarán en el listado de ingredientes seguido de la palabra “nano”.



Evaluación de los Riesgos • En el año 2009 la Agencia Europea de

Seguridad Alimentaria (EFSA), concluyó que en el uso de la nanotecnología aún existían muchas incertidumbres sobre su seguridad y era difícil dar unas conclusiones plenamente satisfactorias.

• “Guidance on the risk assessment of the application of nanoscience and nanotechnologies in the food and feed chain” (EFSA Journal 2011;9(5):2140)



• Nanotecnología considerada como la segunda Revolución Industrial.

• Máximo desarrollo en la segunda década del s. XXI.

• El grupo internacional “Amigos de la Tierra” http://www.tierra.org/: Cambiar el criterio de nanopartículas. Tamaño a Propiedades…………300nm.

• Precaución de la Industria Alimentaria, para evitar rechazo consumidores.


http://www.tierra.org/


Muchas Gracias


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