Una aproximación a la utilidad de la Ciencia NANOCIENCIA. La ciencia de lo pequeño

Transcripción

1 Una aproximación a la utilidad de la Ciencia NANOCIENCIA La ciencia de lo pequeño Belén Yélamos López Departamento de Bioquímica y Biología Molecular I Universidad Complutense de Madrid

2 QUÉ ES LA NANOCIENCIA? NANOCIENCIA: estudio del comportamiento y la manipulación de materiales a escala atómica o molecular para entender y explotar sus propiedades, significativamente distintas de aquellas propiedades a mayor escala. NANOCIENCIA NANOTECNOLOGÍA: ciencia multidisciplinar referida a las actividades científicas y tecnológicas llevadas a cabo a escala atómica y molecular, así como a los principios científicos y a las nuevas propiedades que pueden ser comprendidos y controlados cuando se interviene a dicha escala. ES EL ESTUDIO DE ÁTOMOS, MOLÉCULAS Y OBJETOS CUYO TAMAÑO SE MIDE SOBRE LA ESCALA NANOMÉTRICA (1-100 NANÓMETROS) NANOBIOTECNOLOGÍA: uso de los materiales y estructuras a escala nanométrica en interacción con materia biológica NANOMEDICINA: campo de la Nanobiotecnología con aplicaciones directas en medicina, para el tratamieno de enfermedades humanas, prevención o diagnóstico. 2/27

3 PREFIJO NANO 10-9 ( ) m Milmillonésima parte de un metro 3/27

4 Cucaracha Pelo humano 1000 micras 1 mm 100 micras 10 micras 1 micra 1000 nm Grano de polen Molécula de aspirina Glóbulos rojos 100 nm 10 nm 1 nm 1 Å 0.1 nm Nanocristales de cobalto 4/27

5 ALGO DE HISTORIA 400 A.C. Se crean los términos ELEMENTO y ÁTOMO DEMÓCRITO 1954 RICHARD FEYNMAN (Premio Nobel de Física de 1965), en una charla titulada Hay mucho sitio por debajo, destacó los beneficios que para la sociedad supondría la capacidad de atrapar y situar átomos y moléculas en posiciones determinadas, con una precisión de átomos. 5/27

6 1966 Se estrena la película VIAJE ALUCINANTE (Richard Fleischer) que relata la travesía de unos médicos científicos a través del cuerpo humano. Estos científicos reducen su tamaño al de una partícula y viajan hacia el cerebro para eliminar un tumor. Más tarde apareció la película EL CHIP PRODIGIOSO (Joe Dante) de parecido argumento NORIO TANIGUCHI acuña el término Nanotecnología para diferenciar enre la microescala (10-6 m) y la nanoescala (10-9 m). Para él, la nanotecnología consistía en el proceso de separación, consolidación y deformación de los materiales por un átomo o una molécula 6/27

7 1981 Se inventa el microscopio de barrido de EFECTO TUNEL (Scanning Tunnel Microscope) Heinrich Rohrer Gerd Karl Binnig Premios Nobel en /27

8 1985 Descubrimiento de la estructura de los FULLERENOS o BUCKYBALLS Se inventa el microscopio de FUERZA ATÓMICA para manipular los átomos uno a uno mediante el contacto directo entre el sensor y el átomo SUMO IJIMA descubre los NANOTUBOS DE CARBONO 8/27

9 Dónde podemos encontrar ejemplos de nanomateriales? LED para anuncios Célula fotovoltáica Cartas electrónicas Mobiliario Fibras textiles Nanotubos de carbono Calzado antiolor 9/27

10 ELECTRÓNICA ENERGÍA ÁREAS DE APLICACIÓN MATERIALES MEDICINA 10/27

11 NANOMATERIALES Ya disponibles en el mercado Gafas que no se rayan Parabrisas autolimpiables Equipamiento deportivo Prendas textiles Productos cosméticos 11/27

12 NANOCIENCIA: la ciencia de lo pequeño En desarrollo NANOTUBOS DE CARBONO: Son estructuras cilíndricas de láminas de grafito Tienen una dureza CIEN veces mayor que la del acero y a la vez SEIS veces más ligeras Son conductores del calor tan eficientes como el diamante Son conductores de la electricidad tan eficaces como el cobre APLICACIONES Sustitutos de huesos Aparatos basados en campos de emisión Supercondensadores Nanosensores 12/27

13 En desarrollo NANOPARTÍCULAS: Partículas con una dimensión de al menos 100 nm Reflejan la luz en vez de absorberla Incrementa la relación superficie/volumen APLICACIONES Biosensores Limpieza de sitios contaminados Cosmética: al tener una dimensión por debajo de la longitud de onda visible hace que sean transparentes. 13/27

14 En desarrollo Nanorrobots viajando en una arteria - Destrucción de tumores - Destrucción de depósitos de grasa para mejorar la circulación de la sangre 14/27

15 NANOTECNOLOGÍA: la ciencia de lo pequeño Motores del tamaño de una molécula Isómero CIS Isómero TRANS Luz UV Reacción de Isomerización 15/27

16 NANOCIENCIA: la ciencia de lo pequeño Motores del tamaño de una molécula Luz UV 160 s 12º 245 s 12º 640 s 12º 1.25 μl de diiodometano sobre una lámina de mica inclinada 12º 16/27 Berná, J. et al. (2005) Nature Materials 4, 704.

17 NANOELECTRÓNICA Nanocélulas de combustibles Chips más rápidos Tarjetas de memoria Nanoelectrónica biomolecular: ordenador de ADN Tinta electrónica A G T C 17/27

18 NANOMEDICINA 1. ADMINISTRACIÓN DE MEDICAMENTOS 2. REGENERACIÓN DE TEJIDOS 3. DIAGNÓSTICO Y MEJORA DE TÉCNICAS PARA LA CURACIÓN DE ENFERMEDADES 18/27

19 ADMINISTRACIÓN DE MEDICAMENTOS Hay diferentes tipos de transportadores: MICELAS NANOPARTÍCULAS LIPOSOMAS C. CANCEROSAS C. NORMALES 19/27

20 ADMINISTRACIÓN DE MEDICAMENTOS Tratamiento de tumores Kam, N., O Connell, M., Wisdom, J.A., and Dai, H. Stanford University, U.S.A. 20/27

21 ADMINISTRACIÓN DE MEDICAMENTOS Tratamiento de tumores: DENDRÍMEROS AGENTE TERAPÉUTICO DETECTOR DE CÉLULAS CANCEROSAS INDICADOR DE LA LIBERACIÓN DE LA DROGA MONITOR DE LA MUERTE CELULAR 21/27

22 ADMINISTRACIÓN DE MEDICAMENTOS Tratamiento de enfermedades como el Alzheimer, Parkinson, Huntington Victor F. Puentes et al., Nano Letters 6, 110 (2006) 22/27

23 REGENERACIÓN DE TEJIDOS A. RECONSTRUCCIÓN MUSCULAR B. REGENERACIÓN DE ESTRUCTURAS ÓSEAS 23/27

24 DIAGNÓSTICO Y MEJORA DE TÉCNICAS PARA LA CURACIÓN DE ENFERMEDADES Diagnóstico in vitro - Biosensores Sensor Nano-imágen in vivo Células cancerosas marcadas Ganglio Matriz Marcador - Lab-on-chip Localización simultánea Localización de un tumor de próstata 24/27

25 NANOENERGÍA Células solares Baterías de larga duración Células de combustible limpias 25/27

26 NANOENERGÍA Lámpara eternas : LEDs (Light-Emitting Diode) 26/27

27 NANOENERGÍA Almacenamiento y mejora de la producción de hidrógeno TANDEM CELL Transportes con hidrógeno GLOBAL OBSERVER 27/27

28 Esperanzas no satisfechas Sociedad impaciente Inversiones arriesgadas Marcadores sí, pero tratamientos específicos? Toxicología potencial Utilización inadecuada Control del individuo? Exageraciones PERO Engines of creation. Eric E. Drexler 28/27

29 MUCHAS GRACIAS!!!!