nanociencia: la ciencia de lo pequeño

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Una aproximacin a la utilidad de la Ciencia

Una aproximacin a la utilidad de la Ciencia

NANOCIENCIA

La ciencia de lo pequeo

NANOCIENCIA

La ciencia de lo pequeo

Beln Ylamos LpezBeln Ylamos Lpez

Departamento de Bioqumica y Biologa Molecular IUniversidad Complutense de Madrid

Departamento de Bioqumica y Biologa Molecular IUniversidad Complutense de Madrid

NANOCIENCIA: la ciencia de lo pequeo

QU ES LA NANOCIENCIA?

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NANOCIENCIA: estudio del comportamiento y la manipulacin de materiales a escala atmica o molecular para entender y explotar sus propiedades, significativamente distintas de aquellas propiedades a mayor escala.

NANOTECNOLOGA: ciencia multidisciplinar referida a las actividades cientficas y tecnolgicas llevadas a cabo a escala atmica y molecular, as como a los principios cientficos y a las nuevas propiedades que pueden ser comprendidos y controlados cuando se interviene a dicha escala.

NANOMEDICINA: campo de la Nanobiotecnologa con aplicaciones directas en medicina, para el tratamieno de enfermedades humanas, prevencin o diagnstico.

NANOBIOTECNOLOGA: uso de los materiales y estructuras a escala nanomtrica en interaccin con materia biolgica

NANOCIENCIA

ES EL ESTUDIO DE TOMOS, MOLCULAS Y OBJETOS CUYO TAMAO SE MIDE SOBRE LA ESCALA NANOMTRICA (1-100 NANMETROS)

PREFIJO NANO

Milmillonsima parte de un metro

10-9 (0.000000001) m

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1

1000 micras1 mm

100 micras

1000 nm

1 micra

0.1 nm

1 nm

10 micras

100 nm

10 nm

Cucaracha

Pelo humano

Grano de polen

Glbulos rojos

Molcula de aspirina

Nanocristales de cobalto


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ALGO DE HISTORIA

1954

RICHARD FEYNMAN (Premio Nobel de Fsica de 1965), en una charla titulada Hay mucho sitio por debajo, destac los beneficios que para la sociedad supondra la capacidad de atrapar y situar tomos y molculas en posiciones determinadas, con una precisin de tomos.


400 A.C. Se crean los trminos ELEMENTO y TOMO

DEMCRITO

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1966Se estrena la pelcula VIAJE ALUCINANTE(Richard Fleischer) que relata la travesa de unos mdicos cientficos a travs del cuerpo humano. Estos cientficos reducen su tamao al de una partcula y viajan hacia el cerebro para eliminar un tumor. Ms tarde apareci la pelcula EL CHIP PRODIGIOSO (Joe Dante) de parecido argumento.

1974NORIO TANIGUCHI acua el trmino Nanotecnologa para diferenciar enre la microescala (10-6 m) y la nanoescala (10-9 m). Para l, la nanotecnologa consista en el proceso de separacin, consolidacin y deformacin de los materiales por un tomo o una molcula


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1981Se inventa el microscopio de barrido de EFECTO TUNEL (Scanning Tunnel Microscope)

Heinrich Rohrer

Gerd Karl Binnig


Premios Nobel en 1986

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1985Descubrimiento de la estructura de los FULLERENOS o BUCKYBALLS


SUMO IJIMA descubre los NANOTUBOS DE CARBONO1991

1986Se inventa el microscopio de FUERZA ATMICA para manipular los tomos uno a uno mediante el contacto directo entre el sensor y el tomo.

Nanotubosde carbono

Calzado antiolor

Fibras textiles

LED para anuncios

Clulafotovoltica

Mobiliario

Cartas electrnicas

Dnde podemos encontrar ejemplos de nanomateriales?

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REAS DE

APLICACIN

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MATERIALESENERGA

MEDICINA

ELECTRNICA


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NANOMATERIALES

Gafas que no se rayan Parabrisas autolimpiables

Prendas textiles

Equipamiento deportivo

Productos cosmticos


Ya disponibles en el mercado

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Tienen una dureza CIEN veces mayor que la del acero y a la vez SEIS veces ms ligeras

APLICACIONES

Son conductores del calor tan eficientes como el diamante

Son conductores de la electricidad tan eficaces como el cobre

Sustitutos de huesos

En desarrollo

NANOTUBOS DE CARBONO: Son estructuras cilndricas de lminas de grafito

Aparatos basados en campos de emisin

Supercondensadores

Nanosensores


13/27 Cosmtica: al tener una dimensin por debajo de la longitud de onda visible hace que sean transparentes.

En desarrollo

NANOPARTCULAS: Partculas con una dimensin de al menos 100 nm

Reflejan la luz en vez de absorberla

APLICACIONES

Biosensores

Limpieza de sitios contaminados

Incrementa la relacin superficie/volumen


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En desarrollo

Nanorrobots viajando en una arteria


- Destruccin de tumores

- Destruccin de depsitos de grasa para mejorar la circulacin de la sangre

NANOTECNOLOGA: la ciencia de lo pequeo

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Motores del tamao de una molcula

Reaccin de Isomerizacin

Ismero CIS Ismero TRANS

Luz UV

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1.25 l de diiodometano sobre una lmina de mica inclinada 12

Motores del tamao de una molcula

12

12

12

Luz UV

160 s

245 s

640 s

Bern, J. et al. (2005) Nature Materials 4, 704.


NANOELECTRNICA

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Tarjetas de memoria

Chips ms rpidosNanoclulas de combustibles


Tinta electrnica

Nanoelectrnica biomolecular: ordenador de ADN

A T

G C

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NANOMEDICINA

1. ADMINISTRACIN DE MEDICAMENTOS

2. REGENERACIN DE TEJIDOS

3. DIAGNSTICO Y MEJORA DE TCNICAS PARA LA CURACIN DE ENFERMEDADES


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ADMINISTRACIN DE MEDICAMENTOS

Hay diferentes tipos de transportadores:

MICELAS LIPOSOMAS

C. NORMALES

C. CANCEROSAS


NANOPARTCULAS

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Tratamiento de tumores

Kam, N., OConnell, M., Wisdom, J.A., and Dai, H. Stanford University, U.S.A.

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Tratamiento de tumores: DENDRMEROS

AGENTE TERAPUTICO

MONITOR DE LA MUERTE CELULAR

INDICADOR DE LA LIBERACIN DE LA DROGA

DETECTOR DE CLULAS CANCEROSAS

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Tratamiento de enfermedades como el

Alzheimer, Parkinson, Huntington

Victor F. Puentes et al., Nano Letters 6, 110 (2006)

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REGENERACIN DE TEJIDOS

B. REGENERACIN DE ESTRUCTURAS SEAS


A. RECONSTRUCCIN MUSCULAR

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DIAGNSTICO Y MEJORA DE TCNICAS PARA LA CURACIN DE ENFERMEDADES

- Biosensores

- Lab-on-chip

Diagnstico in vitro Nano-imgen in vivo


Sensor

Matriz Marcador

Clulas cancerosas marcadas Ganglio

Localizacin simultnea Localizacin de un tumor de prstata


NANOENERGA

Clulas solares

Bateras de larga duracin Clulas de combustible limpias

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NANOENERGA

Lmpara eternas: LEDs(Light-Emitting Diode)

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NANOENERGAAlmacenamiento y mejora de la produccin de hidrgeno

Transportes con hidrgeno

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TANDEM CELL

GLOBAL OBSERVER


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Esperanzas no satisfechas

Sociedad impaciente

Marcadores s, pero tratamientos especficos? Inversiones arriesgadas

Toxicologa potencial

Control del individuo? Utilizacin inadecuada

PERO

Exageraciones

Engines of creation. Eric E. Drexler

MUCHAS GRACIAS!!!!

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