Una definición formal de nanotecnología es




descargar 43.11 Kb.
títuloUna definición formal de nanotecnología es
fecha de publicación05.01.2016
tamaño43.11 Kb.
tipoDocumentos
b.se-todo.com > Biología > Documentos
NANOTECNOLOGÍAhttp://www.educacionyculturaaz.com/wp-content/uploads/2013/10/nanotubo-carbono2.jpg

Una definición formal de nanotecnología es: 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.

Básicamente, en lo que consiste la nanotecnología es en la manipulación de los átomos y moléculas (nanopartículas) para crear nuevas estructuras. Así se consiguen materiales con unas propiedades distintas a las de los tradicionales.

-Un nanómetro (nm) es igual a 10-9metros.

-La escala de los átomos y las moléculas (el tamaño de los átomos está en torno a los 0,5-5 Armstrong).

En esta sección no se pretende hacer un estudio detallado sobre la nanotecnología, sino únicamente aclarar este término y su relación con la biotecnología, presentando algunas interesantes aplicaciones de lo que se conoce como bionanotecnología. En todos los apartados se incluirán links a páginas que amplían la información.

En la siguiente página se puede encontrar información sobre la nanotecnología muy completa y variada: concepto de nanotecnología, historia de la nanotecnología, aplicaciones…y una gran colección de artículos sobre el tema a la que también se puede acceder desde nuestra biblioteca (wiki a la biblioteca)

http://www.euroresidentes.com/futuro/nanotecnologia/nanotecnologia_que_es.htm

Esta página también contiene buena información sobre la nanotecnología en general y en concreto, centrada en las aplicaciones en la industria farmacéutica.

http://c32cm30tepetatemportafolio.wordpress.com/2013/05/25/tecnologia-emergente-administracion-de-farmacos-a-traves-de-nano-escala/

Las aplicaciones de la nanotecnología son incalculables por el hecho de que nanotecnología sólo se refiere a la escala a la que se manipula la materia, pero no a los elementos empleados, los objetos obtenidos ni el fin con que se hace. Así, las aplicaciones van desde la construcción hasta la medicina pasando por el procesamiento de alimentos o la producción de energía.

En el siguiente link se puede encontrar información sobre las principales aplicaciones de la nanotecnología en los distintos sectores así como sobre los productos nanotecnológicos que se encuentran hoy en día en el mercado.

http://www.euroresidentes.com/futuro/nanotecnologia/aplicaciones_nanotecnologia/nanotecnologia_aplicaciones.htm

http://scientia1.files.wordpress.com/2013/11/nanotecnologia.gif

RELACIÓN CON LA BIOTECNOLOGÍA

En nuestro trabajo vamos a centrarnos en la parte relacionada con nuestra carrera, la denominada nanobiotecnología o bionanotecnología. La bionanotecnología se caracteriza por emplear como nanopartículas moléculas biológicas, tales como anticuerpos, proteínas o ADN , generalmente en combinación con nanoparticulas inorgánicas, logrando la creación de “máquinas” ´hibridas que podrán incluso remplazar a sus homólogos “naturales” en el cuerpo humano. Este campo es uno de los más prometedores en la actualidad, generador de emoción y esperanza, ya que quizá albergue el secreto para vivir más años o de la cura del cáncer o el SIDA. El impacto que producirán estos avances en la sociedad será tal que se habla de que darán paso a una nueva era. http://img.xatakaciencia.com/2012/11/nanotecnologia.jpg

Más información sobre nanobiotecnología en el siguiente link:

http://www.euroresidentes.com/futuro/nanotecnologia/diccionario/bionanotecnologia.htm

http://www.nanobioimdea.com/_/rsrc/1340114416935/home/portada_2.png

El siguiente esquema representa las relaciones ente biotecnología, nanotecnología e informática, tres campos amplios y prometedores.

http://biotic.isciii.es/biotic/imagenes/nbic_imagenes/bic%20imagen.jpg

ANTECEDENTES E HISTORIA

En este trabajo preferimos centrarnos en las aplicaciones de la nanotecnología relacionadas con nuestra carrera más que en la historia de la nanotecnología en sí. Igualmente, aportamos estas direcciones para los interesados.

Breve reseña histórica:

http://www.euroresidentes.com/futuro/nanotecnologia/nanotecnologia_que_es.htm

Tabla con hitos históricos a modo de curiosidad:

http://www.euroresidentes.com/futuro/nanotecnologia/historia_nanotecnologia.htm--

APLICACIONES

A continuación vamos a explicar de manera clara y breve unas pocas de las aplicaciones de la bionanotecnología. Hemos seleccionado las que nos han parecido más interesantes, pero hay muchas otras que se pueden consultar en los siguientes sitios:

http://c32cm30tepetatemportafolio.wordpress.com/2013/05/25/tecnologia-emergente-administracion-de-farmacos-a-traves-de-nano-escala/

http://www.euroresidentes.com/futuro/nanotecnologia/nanotecnologia_que_es.htm

NANOBIOSENSORES / NANOCHIPS DE ADN:

Los nanobiosensores son dispostivos de reducido tamaño cuya función es detectar la presencia de una determinado analito (microorganismo, gen, molécula) en una muestra. Como muestra se puede emplear, por ejemplo, una gota de sangre o de saliva de un humano. No sólo permiten saber si el analito en cuestión está presente, sino también en qué concentración. Además permiten obtener esta infomación de manera instantánea (en tiempo real). Estas propiedades, unidas a sus pequeñas dimensiones, los convierten en uno de los avances más importantes en nanobiotecnología con múltiples aplicaciones que explicaremos después.http://met.usc.edu/projects/nano/targeted.png

Lo interesante de estos dispositivos es que están formados por componentes de escala nanométrica tanto biológicos como artificiales. Se ha conseguido combinar materiales no vivos con moléculas biológicas de manera que formen un todo y realicen juntos la función deseada.

El componente biológico del nanobiosensor es el receptor. Ésta es la parte que entra en contacto con la muestra y cuya función es unirse especificasmente con el analito. El acoplamiento y las reacciones que se producen en esta parte son completamente naturales, iguales a las que se producen entre el analito y las moléculas libres en el cuerpo humano.

Como se quiere que únicamente se una el receptor con la sustancia de interés y no con ninguna otra, es muy importante la especificidad.

Las enzimas tienen alta especificidad, ya que actúan sobre uno o muy pocos sustratos en los que provocan una de todas las posibles transformaciones químicas. Por ello, las enzimas son utilizadas como receptores para detectar la presencia de estos sustratos en la muestra. Las más empleadas son las enzimas redox como catalasas o peroxidasas.

Empleando enzimas como receptores se puede detectar, por ejemplo, la presencia de sustancias que supongan una amenaza biológica, como contaminantes, venenos…y también conocer la cantidad existente de diversos sustratos, como por ejemplo glucosa.

Cuando se produce una infección, el sistema inmunitario puede actuar contra ella de manera inespecífica (atacando a todas las partículas extrañas de la misma manera) o de forma específica contra un antígeno determinado. En este último caso participan los anticuerpos o inmunoglobulinas, moléculas que reaccionan sólo con un antígeno concreto y con todos los demás no. La zona de unión con el antígeno, denominada parátopo, se encuentra en una región hipervariable, que es distinta en cada anticuerpo. La reacción antígeno- anticuerpo es así muy específica. Cada anticuerpo sólo se une con los determinantes antigénicos complementarios. Por esta razón, también los anticuerpos son buenos receptores para los nanobiosensores.

Los anticuerpos permiten detectar la presencia de un cierto microorganismo (virus, bacteria…) que presente el antígeno complementario en su superficie o de sustancias tóxicas liberadas por él (toxinas). Así se puede conocer la existencia de una enfermedad infecciosa.

Pero los antígenos no se encuentran sólo en los microorganismos. Todas las células de los vertebrados los presentan en su superficie. En este caso se denominan antígenos de histocompatibilidad y son característicos de cada individuo. Son lo que permite al cuerpo diferenciar lo propio de lo extraño. Cuando una célula se vuelve cancerígena, aparecen en su superficie antígenos tumorales. Los biosensores con anticuerpos se pueden emplear así también en la detección de cáncer.

http://www.worldfoodscience.org/images/figure1_biosensors.jpg

El ADN puede formar una doble hélice de dos cadenas debido a la complementariedad entre las bases: adenina se une con timina y guanina se une con citosina. Así cada secuencia de bases de ADN tiene una cadena complementaria a la que se une específicamente y esta cadena puede ser otra hebra de ADN o un ARN.

Empleando una secuencia de ADN o ARN como receptor, se puede detectar la presencia de la cadena complementaria. Esto tiene gran interés, ya que mediante nanobiosensores se podría conocer la presencia de un gen determinado. De esta manera se pueden detectar enfermedades genéticas o mutaciones. Una aplicación muy importante es la posibilidad de detectar oncogenes y así poder diagnosticar cáncer en estadios tempranos.

El transductor es el componente abiótico que traduce los cambios que se producen cuando el receptor se une al analito en una señal cuantificable.

Los tansductores pueden detectar cambios de distinta naturaleza: fundamentalmente electroquímicos, también ópticos, cambios de masa o de entalpía. Producen una señal eléctrica proporcional a la cantidad de analito. Esta señal llega a un ordenador con un programa especial para el monitoreo de la señal. Así los resultados se pueden ver en una pantalla.

Más información sobre nanobiosensores:

http://www.ellitoral.com/index.php/diarios/2009/01/07/medioambiente/MED-02.html

http://www.cicnetwork.es/upload/pdf/secciones/investigacion1.pdf

http://blogs.creamoselfuturo.com/nano-tecnologia/2007/04/17/nanobiosensores-opticos/

Vídeo (de una hora) de Beatriz López Ruíz, facultad de farmacia de la Universidad Complutense de Madrid http://www.youtube.com/watch?v=VxKQract4ac

Vídeo breve (unos 4 minutos) muy bueno (en inglés).http://www.edicionesmedicas.com.ar/var/edicionesmedicas_com_ar/storage/images/media/images/gendiag._biochip._foto_jano.es/65027-1-esl-ar/gendiag._biochip._foto_jano.es.jpg

http://www.youtube.com/watch?v=qaFdm6Qj7A4

CHIPS GENÉTICOS

Siguiendo por la línea de emplear material genético como receptor nos encontramos con uno de los productos más sorprendentes de la bionanotecnología. Se trata del chip genético, también conocido como ADN array , ADN chip, oligonucleotide array o gene chip.

Los chips genéticos consisten en un soporte físico con numerosos fragmentos de ADN unidos a él. Cada uno de estos fragmentos corresponde a un gen. Los fragmentos se encuentran ordenados según lo que codifiquen: hormonas, enzimas…

Los chips que se utilizan hoy en día contienen gran cantidad de fragmentos por centímetro cuadrado (entre 9.000 y 40.000). Por ello, es posible tener todos los genes humanos en un único chip.

El chip genético no sirve para determinar el genoma (el ADN que está dentro en el núcleo), sino la parte de este que se está utilizando (expresando) en un momento concreto en la célula.

Explicación simple del dogma central de la biología molecular importante para entender lo siguiente: http://biocelular.wikispaces.com/Dogma+central+de+la+biologia+molecular

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/32/microarray-schema.gif/220px-microarray-schema.gif

A partir del ADN que está en el núcleo se forma ARN mensajero (transcripción) que llegará a los ribosomas para la síntesis de una proteína (traducción). No todo el ADN se transcribe en todas las células, sino que dependiendo del tipo celular y de las condiciones ambientales, se formarán los ARN mensajeros que den lugar a las proteínas que se necesiten. La cantidad de un cierto ARN mensajero será mayor cuanto mayor necesidad haya de la proteína asociada.

Pues bien, lo que hace el chip genético es determinar los ARNs presentes en un tejido en un momento concreto, los genes que se están expresando. Esto se denomina transcriptoma y a diferencia del genoma, es cambiante.

Cuando cambien las condiciones microambientales (temperatura, pH, presencia de hormonas…) cambiará el número de ARN de cada tipo. Así, el chip genético se emplea para medir los cambios que experimenta un tejido en unas determinadas condiciones. Para ello es necesario un control que consiste en el tejido en condiciones “normales” y lo que se va a conocer es qué genes se están expresando y cuales se están expresando menos en comparación con el control.

Para ello se siguen estos pasos:http://www.archbronconeumol.org/imatges/6/6v37n09/grande/6v37n09-13020094tab02.gif

1-Se aíslan los ARN de ambos tejidos y,a partir de ellos, se sintetizan las cadenas complementarias de ADN.

2-Se marcan las cadenas complementarias de ADN con un compuesto fluorescente distinto en cada caso. Las del tejido control suelen marcarse con uno que emita fluorescencia amarilla y las del tejido objeto de estudio, roja.

3-Se mezclan las cadenas de ADN sobre el chip. Éstas se van a unir con su cadena complementaria perteneciente al chip.

4-Si se han unido más secuencias de ADN procedentes del control predominará el color amarillo; si es al contrario predominará el color rojo. Si están en una proporción similar, el programa informático del lector de chips asignará el color verde. Esto ocurre en cada “casilla”, es decir para cada gen.

5-Los resultados se interpretan. Por ejemplo, si resulta que la casilla correspondiente a un determinado gen aparece en rojo, significa que en el tejido estudiado hay mayor cantidad de ARN mensajero que lleva la información de ese gen que en el control, por lo tanto en el tejido estudiado ese gen se está expresando más. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/df/array_comparative_genomic_hybridization.svg/660px-array_comparative_genomic_hybridization.svg.png

Estos chips permiten saber cómo va a reaccionar un tejido a ciertos cambios, pero lo más importante es que permiten conocer el funcionamiento de los genes en su conjunto y no de cada uno por separado.

Una aplicación importante es la detección de enfermedades. Si se comparan los transcriptomas de un tejido infectado y uno sano se obtendrá un patrón determinado de colores, el patrón de esa enfermedad. Si cuando se compara una muestra de un paciente con el tejido sano aparece el mismo patrón, es probable que padezca la enfermedad.

Más sobre los chips genéticos:

Explicación general. http://es.wikipedia.org/wiki/Chip_de_ADN

La que sigue es un artículo más detallado sobre el funcionamiento del chip, su fabricación y sus aplicaciones.

http://www.archbronconeumol.org/es/chip-genetico-adn-array-el/articulo/13020094/

SISTEMAS DE ANÁLISIS NANO-TOTALES

El chip genético es un ejemplo de sistema de análisis nano-total o “chip de nanolaboratorio”. Estos chips se caracterizan por llevar a cabo análisis completos (reacción, separación y detección) en un único chip, de ahí viene su nombre: son como un laboratorio en miniatura. Por ello, proporcionan información de manera más rápida y económica.

Aparte del ARN mensajero, estos chips se pueden emplear para conocer la presencia y cantidad de otras moléculas biológicas, por ejemplo proteínas y distintos ácidos orgánicos. Así, se pueden aplicar en áreas como el diagnóstico clínico, secuenciación genómica, control medioambiental y seguridad alimentaria. http://www.docsalud.com/archivos/imagenes/201303/4479_20_123948.jpg

Un ejemplo de aplicación es la creación de un laboratorio sanguíneo en miniatura bajo la piel que permita analizar la concentración de distintas sustancias en la sangre y mandar los resultados al médico de manera instantánea. Este dispositivo sería de gran utilidad a los pacientes con enfermedades crónicas o que están recibiendo quimioterapia.

El artículo siguiente incluye una información más detallada sobre este avance.

http://www.docsalud.com/articulo/4479/nanolaboratorio-bajo-la-piel-

TERAPIA GÉNICA:

Para ver el apartado dedicado a terapia génica (parte de biotecnología roja) click aquí (y aquí iría un wiki).

Los vectores tradicionales son los virus aunque también se emplean vectores no virales como complejos entre lípidos y polímeros con ADN .

la terapia génica exitosa depende del desarrollo de vectores génicos seguros y eficaces, como es el caso de las nanopartículas de ADN o ARN ,

http://www.razonypalabra.org.mx/N/n68/7Arregui.pdf -->muy bien explicadohttp://genedavs.files.wordpress.com/2011/05/nano-medicina.jpg?w=604&h=496


Más sobre terapia génica:

Información completa: definición, tipos de terapia génica, vectores empleados, historia… http://es.wikipedia.org/wiki/Terapia_g%C3%A9nica

Información sobre terapia génica y terapia celular y comparación de ambas. Incluye un vídeo muy bueno de 20 minutos sobre Terapia Génica creado por el Centro de Biotecnología Animal y Terapia Génica (CBATEG).

http://www.setgyc.es/informaci%C3%B3n-de-inter%C3%A9s/introducci%C3%B3n-a-la-terapia-g%C3%A9nica-y-la-terapia-celular.aspx

Avances en materia de terapia génica y sus limitaciones en la actualidad.

http://www.terapiagenica.es/

Artículo “Los nanotubos de carbón ofrecen nuevas técnicas de terapia genética”

http://www.euroresidentes.com/Blogs/avances_tecnologicos/2004/10/los-nanotubos-de-carbn-ofrecen-nuevas.htm


APLICACIÓN DE MEDICAMENTOS

Uno de los principales problemas de la industria farmacéutica es el incremento de la eficiencia en el método de administración o entrega del medicamento en el cuerpo humano. Mucha de la efectividad del medicamento se pierde debido a la ineficiente absorción en el flujo sanguíneo y otros obstáculos a lo largo del camino.” http://noticias-nanotecnologia.euroresidentes.com/2005/10/aumentado-la-efectividad-de-los.html

La mitad de los medicamentos útiles son hidrofóbicos ,por lo tanto son insolubles y su aplicación complicada. Empleando partículas frarmacológicas más pequeñas (nanopartículas), se podría mejorar en gran medida la administración. Gracias a la nanotecnología también se pueden crear nuevos materiales de alta porosidad que permitan una aplicación más controlada de los medicamentos.

Por otro lado, los nanosensores también pueden emplearse para conseguir un mejor (más rápido y sensible) cribado de fármacos, actualmente uno de los factores limitantes en química combinacional, en el área de descubrimiento y desarrollo de medicamentos. http://2.bp.blogspot.com/-kvoa4qxbmmu/tfo8uvp_zyi/aaaaaaaaaag/2eo1nzaatk4/s1600/leda1.png

Un nanosensor puede, por ejemplo, combinarse con un sistema de aplicación de fármacos a nanoescala para dispensar las cantidades ópticas de los medicamentos para maximizar su eficacia.

Una aplicación de la bionanotecnología en farmacia sería la combinación de un sistema de administración de fármacos a nanoescala con un nanobiosensor como los explicados anteriormente. El nanobiosensor puede detectar la concentración de ciertas sustancias en la sangre y, a partir de los resultados, controlar la administración del fármaco. Esto sería útil por ejemplo para la aplicación de insulina a los pacientes diabéticos.

En la siguiente dirección hay información muy completa y detallada sobre las aplicaciones de la nanotecnología en farmacia.

http://c32cm30tepetatemportafolio.wordpress.com/2013/05/25/tecnologia-emergente-administracion-de-farmacos-a-traves-de-nano-escala/

BIOPROCESOS A NANOESCALA ORIENTADOS HACIA LA BIOREPARACIÓN MEDIOAMBIENTAL:

Un problema que presentan muchos contaminantes tóxicos es que las reacciones que llevan a su eliminación son sumamente lentas (muchas de ellas redox) por lo que se acumulan. Recientemente se ha descubierto que algunos nanocristales como el TiO2 pueden actuar como fotocatalizadores acelerando considerablemente dichas reacciones. Éstos pueden utilizarse en combinación con microorganismos para desmenuzar contaminantes tóxicos, por ejemplo, metales pesados.

similar:

Una definición formal de nanotecnología es iconEl organigrama es la representación grafica simplificada de la estructura...

Una definición formal de nanotecnología es iconLa nanotecnología es un campo de las ciencias aplicadas dedicado...

Una definición formal de nanotecnología es iconDepartamento de educación formal

Una definición formal de nanotecnología es iconNotas para una definición de la modernidad

Una definición formal de nanotecnología es iconAplicaciones de la nanotecnologíA

Una definición formal de nanotecnología es iconTaller 2: Actividad sin contexto: el Tubo y la definición de una Teoría (11: 30 13: 00)

Una definición formal de nanotecnología es iconQue provecho trae la Nanotecnología al mundo

Una definición formal de nanotecnología es iconVamos a buscar entre todos una definición de ciencia a través de algunas actividades

Una definición formal de nanotecnología es iconAnalisis del video: nanotecnologia y robots medicos

Una definición formal de nanotecnología es iconLa educación científica en el sistema educativo formal: el enfoque...




Todos los derechos reservados. Copyright © 2019
contactos
b.se-todo.com