Laboratorio de Diseño, Síntesis y Caracterización de Nanomateriales con aplicaciones Biomédicas. Dr. José Luis Rubio Pino 1.

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1 Laboratorio de Diseño, Síntesis y Caracterización de Nanomateriales con aplicaciones Biomédicas. Dr. José Luis Rubio Pino medicinabiologica@rubiopharma.com Rubio Pharma y Asociados S.A. de C.V. 1. CONTENIDO El proyecto contempla la creación y consolidación de un laboratorio de diseño, síntesis y caracterización de nano materiales con aplicaciones, creación de infraestructura y recursos humanos en cuatro instituciones de educación superior de sonora: Universidad de Sonora, Instituto Tecnológico de Hermosillo, Instituto Tecnológico Superior de Cajeme, y de la Universidad de la Sierra. El producto entregable es consolidar la infraestructura especializada en investigación y desarrollo de nuevos nano materiales con aplicaciones biomédicas, estaciones de trabajo, licencias de software, equipo de laboratorio y capacitación especializada al personal de IDT en RD Research & Technology y de Rubio Pharma y Asociados S.A. de C.V. Además de la creación de una Red en el estado de Sonora y a nivel nacional de nano materiales con aplicaciones biomédicas. Capacitación de al menos 75 estudiantes y profesores de las instituciones de educación involucradas en diseño y síntesis de nano materiales por parte de investigadores especialistas en el área. Este proyecto de consolidación de infraestructura permitirá adquirir el equipo necesario para crear un laboratorio de diseño, síntesis y caracterización de nanomateriales con aplicaciones biomédicas, complementando así la infraestructura que Rubio Pharma y Asociados S.A. de C.V. Capacidad de diseño virtual de nanomateriales con aplicaciones de detección de anticuerpos-antígenos de células cancerígenas (cáncer de mama de preferencia). Generación de capital humano de alto nivel de especialización egresado de universidades e institutos tecnológicos del Estado de Sonora, con capacidad en diseño de nanomateriales. Hasta el momento los esfuerzos realizados en nuestro país para el establecimiento de laboratorios de investigación y desarrollo de nanomateriales con aplicaciones biomédicas que sirvan de biodetectores de células cancerígenas son muy incipientes. El desarrollo de estos laboratorio no constituyen una inversión significativa en comparación con el potencial de mercado a nivel mundial. Son escasas las instituciones que han comprometido recursos monetarios y humanos a la investigación de nanomateriales, y sobre todo en aplicaciones biomédicas. La investigación y desarrollo de este tipo de tecnología a nivel nacional ha sido pausado y con pocas secuelas. 1

2 En este proyecto se canalizan los esfuerzos en lograr una mayor consolidación de los recursos humanos especialistas en nanomateriales, con la finalidad de que el estado de Sonora tenga una mayor y mejor presencia a nivel nacional en el diseño, síntesis y caracterización de nuevos nanomateriales biomédicos. Una de las estrategias que se implementará en el proyecto es la participación investigadores especialistas en diversas áreas de diseño, síntesis y caracterización de nanomateriales. En este sentido cabe destacar que se contará con este proyecto con instalaciones de investigación y recursos humanos especializados en nanomateriales con aplicaciones biomédicas principalmente. En las instalaciones de Rubio Pharma y Asociados se cuenta con laboratorios de caracterización básica de nanomateriales, así como también cuartos limpios clase 10, 100 y Ya se cuenta con 1 servidor de 8 Núcleos y 32 GB en memoria RAM para diseño y análisis avanzado. Asimismo, se adquirió una licencia comercial de análisis multifísico avanzado para diseño de nanomateriales de la compañía COMSOL INC. El equipo que se requiere en este proyecto permitirá a Rubio Pharma y Asociados contar con las instalaciones y equipamiento necesario para sintetizar nuevos nanomateriales tipo core-shell, bimetálicas, mono metálicas, y recubiertas de diversos radicales químicos que permitan tener un mejor control de los antígenos que se acomplejaran en la superficie de las nanopartículas. Estos nuevos nanomateriales permitirán incursionar a Rubio Pharma y Asociados en creación de biodetectores de células cancerígenas. - Objetivo Creación de un laboratorio de diseño, síntesis y caracterización de nanomateriales con aplicaciones biomédicas, y formación de recursos humanos altamente calificados en cuatro universidades e institutos tecnológicos de prestigio en el estado de Sonora. - Alcances Consolidación de infraestructura de laboratorio de investigación en diseño, síntesis y caracterización de nanomateriales con aplicaciones biomédicas y la creación de infraestructura y formación de recursos humanos en cuatro universidades e institutos tecnológicos de prestigio en el Estado de Sonora. Adquisición de equipos para consolidación de infraestructura en el Laboratorio de diseño, síntesis y caracterización de nanomateriales de Rubio Pharma y Asociados y de RD Research & Technology: Una estación de trabajo de 16 núcleos con 64 GB en RAM con licencia de uso de software Windows Server 2008 y que es compatible con el Software GAUSSIAN, reforzando el software COMSOL para nanomateriales que actualmente se cuenta. En ITH, ITESCA y UNISON: Por 2

3 cada institución, una estación de trabajo de 48 núcleos con 128 GB en RAM con licencia de uso de software Windows Server 2008 y que es compatible con el Software Gaussian. Para el año 2010 capacitación especializada de al menos 75 estudiantes y profesores de las 4 instituciones educativas participantes. El equipo de cómputo combinado darían a la Red un clúster superior a los 100 núcleos de procesamiento y una velocidad superior de 1 Terabyte de memoria RAM. - Impactos Contribuye a incrementar el acervo científico y tecnológico del país fortaleciendo la infraestructura y equipamiento para el diseño, síntesis y caracterización de nuevos nano materiales con aplicaciones biomédicas y bio detectores de células cancerígenas en instituciones de educación superior del Estado de Sonora. Impulso de acciones que contribuyan a que México incursione y adquiera presencia en el ámbito de nano materiales con aplicaciones biomédicas a nivel mundial. Disminución de la tasa de mortalidad en mujeres debido a cáncer de seno en los próximos años, siendo más económico el uso de estos nuevos bio detectores para que puedan ser distribuidos en la mayoría de las zonas del país. Articulación e integración de servicios especializados de inteligencia, consultoría y diseño para contribuir al desarrollo de una industria nacional de nano materiales. Incremento de inteligencia tecnológica empresarial e institucional en centros educativos así como planes estratégicos de desarrollo económico basados en nano materiales con aplicaciones biomédicas a nivel nacional y regional. Fomento de la creación de empleos de alta especialidad. Formación e incorporación de recursos humanos especializados en actividades de IDT en las empresas. 2. RESULTADOS. Se realizó, la adecuación del área de cuartos limpios, donde se albergará el área de caracterización de nano materiales con aplicaciones biológicas. En lo referente a la adquisición de equipos de laboratorio, se realizaron visitas con proveedores de equipos para identificar la tecnología que mejor se adaptara a las capacidades requeridas para el laboratorio de síntesis y caracterización de nano materiales. En este sentido, fue posible identificar tecnologías con capacidades más avanzadas a las que inicialmente se había planteando en el proyecto, es así como la asesoría por parte de los proveedores y la negociación lograda permitió tener equipos con tecnología superior con capacidad para realizar procesos de diseño, síntesis y caracterización de nanomateriales a un nivel más avanzado y a su vez 3

4 reducir los costos del proyecto debido a los descuentos otorgados por los proveedores. Es así, que se logró la adquisición de un Microscopio de fuerza atómica con capacidad de conexión a un microscopio RAMAN. Se adquirieron también, tres campanas de flujo laminar para cuartos limpios, para trabajar con reactivos ácidos, bases y solventes. De la misma forma, se logró la adquisición de un microscopio SEM de barrido de electrones, con una opción de espectroscopia de energía dispersiva (EDS), alto y bajo vacío, con imágenes de electrones retrodispersados (BSE), con capacidad para aplicaciones biológicas. A este equipo se le añadieron opciones que no se había contemplado al inicio, debido a una oferta especial del proveedor. Al incluir estas tres opciones en el SEM (EDS, BSE y la capacidad de aplicaciones biológicas), y también por el recorte que se hizo a los costos iniciales del proyecto, no alcanzó el presupuesto para comprar los siguientes equipos: Espectrómetro de UV- Visible, Espectroscopia infrarrojo y Espectroscopia RAMAN. Esto no afecta los resultados del proyecto, debido a que como se menciono anteriormente, los equipos adquiridos constituyen una tecnología superior que permitirá realizar las actividades para las que inicialmente se requerían los equipos de espectroscopia. Por otro lado, cabe mencionar el equipamiento adquirido, el cual tiene capacidad de realizar espectroscopía de Rayos X por energía dispersiva (EDS), nos permite tener una mayor capacidad de caracterización cuando se está trabajando con Nano materiales para aplicaciones biológicas. Se nos permite tomar muestras por puntos específicos a nivel nanométrico. Se realizó la compra de un sistema de filtración de agua, para lograr dosificar de agua el laboratorio de Nano materiales. Se logró terminar el laboratorio de simulación, y se realizaron todas las conexiones cuarto de máquinas- cuarto limpio. Con respecto a los equipos de simulación que se contemplaron para las universidades participantes. Derivado de las negociaciones llevadas a cabo con los proveedores, se logró un precio especial por paquetes, en donde se incrementó la capacidad de memoria, quedando en cuatro veces la cantidad inicial. De esta forma fue posible dotar a Universidad de la Sierra, Universidad de Sonora, Instituto Tecnológico Superior de Cajeme y el Instituto Tecnológico de Hermosillo, de una estación de trabajo de 48 núcleos de procesamiento y 512 GB en memoria RAM. En cuanto al estudio de prospectiva tecnológica en nanotecnología, las empresas y universidades participantes llevaron a cabo un Simposium de Semiconductores, Micro y Nanotecnologías en la ciudad de Hermosillo, desarrollado los días 19,20 y 21 de Diciembre de En el evento se contó con la participación de 4

5 conferencistas nacionales e internacionales en el área de Nanotecnología, y asistieron aproximadamente 20 integrantes de cada una de las universidades participantes en este proyecto, entre maestros y alumnos destacados. El total de los asistentes a este evento fue de un promedio de 90 personas por día. A partir de esto, se desarrolló un documento integral, basado a partir de las exposiciones de los expertos en nanotecnología. 3. CONCLUSIONES Recomendaciones con base en la experiencia. Como principal producto entregable de este proyecto, se destaca la consolidación de la infraestructura especializada en investigación y desarrollo de nuevos nanomateriales con aplicaciones biomédicas, estaciones de trabajo, licencias de software, y capacitación. Se han adquirido equipos esenciales para la realización de caracterizaciones a nivel nanométrico, microscopía de barrido de electrones con capacidad para realizar espectroscopia de fuerza dispersiva y análisis de electrones retro dispersados. También se adquirió un microscopio de fuerza atómica con capacidad de conexión a equipo de microscopía Raman y se adquirieron tres campanas de flujo laminar para el desarrollo de nano diluciones en solventes, bases y ácidos. Se han fortalecido las capacidades de Simulación de toda la red, se han adquirido 4 estaciones de simulación de 48 núcleos y 512 GB en memoria RAM, que en total formarían un clúster de 192 procesadores y 2048 GB en memoria RAM. Una de las actividades más importantes al realizar este proyecto, fue integrar una red que fomente la unidad entre las instituciones participantes en esta investigación, con el objetivo de hacer investigación en conjunto, que sea ciencia comercializable. También hemos fortalecido las carreras de ingeniería de las universidades participantes, fortaleciendo sus conocimientos con temas de simulación cuántica, con el objetivo de que los egresados, sean ingenieros que tengan la capacidad de desarrollar actividades científicas en Nanotecnología. Se considera que derivado de la reestructuración al presupuesto del proyecto, lo que se ha conseguido es lo máximo que se pudo haber logrado sin sacrificar las capacidades del laboratorio. Hicimos cambios, que fortalecieron ciertas áreas, que de alguna forma teníamos débiles. A su vez las universidades aumentaron la capacidad de los equipos que en un inicio fueron expuestos al someter este proyecto. 5

6 El poder realizar este proyecto, nos abre las puertas para el desarrollo de nano materiales con aplicaciones biomédicas, en áreas de cuartos limpios, con el objetivo de generar productos que puedan utilizarse a nivel comercial. De la misma forma fortalecemos las áreas de simulación de las Universidades participantes en esta investigación. También fortalecemos a las Universidades que tienen menos investigadores y doctores trabajando, con cursos de capacitación en las áreas de nanotecnología. Asimismo, el apoyo a este proyecto, da permite dar continuidad al desarrollo de un proyecto que se inició hace 3 años, en un inicio solamente con la Universidad de Sonora para el desarrollo y aplicación de nano materiales. 6