Micronano dispositivos para el estudio in-vivo de parámetros intracelulares en células y tejidos

Transcripción

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2 Micronano dispositivos para el estudio in-vivo de parámetros intracelulares en células y tejidos José Antonio Plaza Instituto de Microelectrónica de Barcelona, CSIC Departamento de MicroNanosistemas

3 Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM-CSIC) IMB 180 personas, 60 investigadores Presupuesto 2006 (10 millones de euros) Sala Blanca 1500 m 2 (Equipos de nanotecnología) Departamento de Micronanosistemas

4 Proyectos Título: MINAHE, Micro/Nano Herramientas para Microscopios de Fuerza Atómica Investigador principal José A. Plaza Organismo financiador: MICYT Participantes: UB, CNM, ICMAB Duración Noviembre 2002 Noviembre 2005 Financiación Euros MicroNanoHerramientas con partes funcionales en el orden de las micras o los nanómetros Voladizos como biosensores Voladizos como microelectrodos CHIPS de ADN Sondas de AFM

5 Aplicación de las técnicas de fabricación de dispositivos micronanoelectrónicos en la ingeniería biomédica, biología celular, etc En la actualidad, las tecnologías y técnicas del campo de la microelectrónica y la nanotecnología permiten fabricar dispositivos con partes funcionales de un tamaño menor que el de las células vivas BIOMEMS

6 Proyectos Título: MINAHE 2, Micro/NanoHerramientas para el estudio de células vivas Investigador principal (Coordinador): José A. Plaza Organismo financiador: MEC Participantes: CNM, UAB, UB Duración: Enero 2006 Diciembre 2008 Financiación: Euros Título: INTRACELL, Micro/Nano-objetos para la monotorización de parámetros intracelulares en células vivas Investigador principal (coordinador): Jaume Esteve i Tintó Organismo financiador: CSIC Participantes: CNM-IMB, IIQAB, CIB Duración: 1 Nov Oct Financiación: Euros MicroNanoHerramientas con partes funcionales en el orden de las micras o los nanómetros para el estudio de Células Vivas MicroNanoHerramientas MicroNanoPipetas Micro/NanoVoladizos mecánicos o électricos MicroNanopartículas MicroNanopartículas funcionalizadas Microchips Extracelulares Intracelulares

7 Micronanosistemas para aplicaciones en Células vivas desde el exterior Medidas mecánicas en células Medidas de fuerza Medidas eléctricas en células

8 Micronanosistemas para aplicaciones en Células vivas desde el exterior Dispositivos microfluídicos Micronanopipetas Microfiltros Micromezcladores Micronanopipetas Biofuncionalización

9 Escalas!!! INTEL Transistor 45nm Intel Virus de la gripe transistores/chip

10 Microsistemas para estudios o actuación en células Aplicaciones en Células vivas Microelectrónica Nanopartículas Nanotecnología Medidas de fuerza Nanopartículas Micronanopipetas Nanopartículas Funcionalizadas Suministro de medicamentos Hipertermia Medidas eléctricas Punta conductora Gran control en geometría y materiales Alta versatilidad Herramientas extracelulares Poco control en geometría y materiales Baja versatilidad Herramientas intracelulares

11 Micronano dispositivos para el estudio in-vivo de parámetros intracelulares en células y tejidos RESUMEN Micronanosistemas para aplicaciones en Células vivas desde el interior Esta invención se refiere al diseño y fabricación de un micronano dispositivo sensor de reducido tamaño (en el rango del micrómetro, 10-6 metros al nanómetro, 10-9 metros), el cual es introducible mediante procedimiento conocido, en células aisladas o en tejidos vivos para permitir el estudio y actuación externa en los procesos biológicos, bioquímicos y biofísicos que tienen lugar en su interior. La utilización de esta nueva técnica no implica de antemano y sin otra alternativa, la destrucción, o, cuanto menos, la alteración de la celula. Las técnicas de fabricación empleadas se han tomado de la microelectrónica actual.

12 Chips intracelulares Tecnología basada en la experiencia de más de 40 años de la era microelectrónica y de los microsistemas (sensores y actuadores) Posibilidad de fabricar centenares de millones de dispositivos idénticos a la vez Gran control en geometría (10-6 a 10-8 m) Diferentes materiales típicos de la microelectrónica y los microsistemas (silicio, polisilicio, óxidos de silicio, nitruro de silicio, oro, platino, aluminio, cromo, etc) Alta versatilidad Debido a su pequeño tamaño Herramientas Intracelulares

13 Tecnología Cómo se fabrican? Au Ox Si Micromecanización Obleas de silicio Ultrasonidos Centrifugado

14 Se pueden introducir en células vivas? Chips de: silicio y polisilicio 3 µm de diámetro x µm de alto

15 Se pueden introducir en células vivas? Fagocitosis PLURICELULARES: THP1 línea de monocitos diferenciados a macrófagos UNICELULARES: Dictyostelium discoideum Lipofección HeLa Tejido de retina de pollo Microinyección Embriones de Ratón

16 Son Biocompatibles? Hela Macrófagos humanos Embriones

17 Interaccionan con el medio intracelular? Sirven como sensores o actuadores? Funcionalización química: Chips recubiertos con diacetato de fluoresceína

18 Sabemos fabricarlos Se pueden introducir en células vivas por varios métodos Son biocompatibles Interaccionan con el medio intracelular como las nanopartículas Y ahora qué podemos hacer? Direccionamiento de fármacos Drug delivery, medidas bioquímicas, estudios de biocompatibilidad, dispositivos multifuncionales. Sensores y actuadores mecánicos, térmicos (hipertermia), eléctricos, magnéticos Potencial interés: Industria farmacéutica, laboratorios

19 A qué estamos abiertos? Micronanodispositivos para aplicaciones en Biología celular y Biomedicina. Ideas (podemos discutir ideas ) Proyectos y colaboraciones con empresas y/o centros (Financiación)

20 Qué necesitamos? Empresas o grupos de investigación en el campo de la Biología celular con RETOS que podamos resolver con nuestra tecnología. Bioquímicos que trabajen en funcionalización de materiales. Sensores/ actuadores mecánicos Sensores/ actuadores eléctricos Gracias por su atención. Drug Delivery MEMS NEMS Sensores/ actuadores magnéticos Sensores Bioquímicos Sensores/ actuadores fluídicos Sensores/ actuadores térmicos