Experiment amb nanomaterials naturals

789 views

Published on

Presentació sobre l'experiment amb nanomaterials naturals utilitzada en el curs de formació de professorat entorn a nanotecnologies.

Published in: Education
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
789
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
2
Actions
Shares
0
Downloads
4
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Experiment amb nanomaterials naturals

  1. 1. Dossier de formació en nanotecnologies per als professors Mòdul experimental Un dossier de formació integral per als professors Experiment A Judith Linacero, Plataforma de Nanotecnologia, PCB Luisa Filipponi, iNANO, Universitat d’AarhusAquest document ha estat creat en el context del projecte NANOYOU (WP4, tasca 4.1). Tota la informació es proporciona tal com apareix aquí, i no esdóna cap garantia que la informació sigui adequada per a cap propòsit concret. L’usuari de la informació en fa ús sota la seva pròpia responsabilitat. Eldocument reflecteix únicament les opinions dels seus autors, i la Comissió Europea no es fa responsable de la utilització que es pugui fer de lainformació que conté.
  2. 2. Abans d’utilitzar aquesta presentacióAquesta presentació en PowerPoint forma part del mòdul experimental del dossier de formació ennanotecnologies per als professors elaborat per NANOYOU. AQUEST PAQUET DE L’EXPERIMENT A INCLOUEL MATERIAL SEGÜENT:Per al professor:EXPERIMENT A - DOCUMENT PER AL PROFESSORPer als estudiants:*EXPERIMENT A - LECTURES INTRODUCTÒRIES PER ALS ESTUDIANTSEXPERIMENT A - QUADERN DE TREBALL DE LABORATORI DE L’ESTUDIANTNIVELL DE L’EXPERIMENT: Senzill* Aquests documents estan a disposició dels grups d’edat d’11-13 i 14-18 anys en diverses llengües. ELS DOCUMENTS ES PODEN TROBAR A WWW.NANOYOU.EU. Aquests documents de NANOYOU es distribueixen amb una llicència de Creative Commons – Attribution- NonCommercial-ShareAlike, llevat que s’indiqui altrament. Cal tenir en compte que algunes de les imatges que conté aquest PowerPoint estan protegides amb drets d’autor, i que per tant per reutilitzar-les fora d’aquest document cal el permís del titular dels drets originals. Per a més detalls vegeu la diapositiva 14.AVÍS D’EXEMPCIÓ DE RESPONSABILITAT: En els experiments que es descriuen en el dossier de formació següent es fan servir productes químics que cal utilitzar seguint lesespecificacions de seguretat del fabricant i la normativa de seguretat específica de l’escola. La protecció personal s’ha d’utilitzar seguint les indicacions corresponents. Comamb tots els productes químics, cal prendre precaucions. Els sòlids no s’han d’inhalar, i cal evitar-ne el contacte amb la pell, els ulls o la roba. Cal rentar-se bé les mans desprésde manipular-los, i s’han de llençar seguint les indicacions corresponents. Tots els experiments s’han de realitzar en presència d’un educador format per ensenyar ciència. Totsels experiments es duran a terme sota la pròpia responsabilitat de cadascú. La Universitat d’Aarhus (iNANO) i el consorci NANOYOU en el seu conjunt no es fan responsablesdels danys o les pèrdues que puguin produir-se com a conseqüència de la realització dels experiments descrits.
  3. 3. Nanomaterials naturalsEXPERIMENT ANIVELL D’EDAT: 11-13 i 14-18 ANYS
  4. 4. Experiment A – Nanomaterials naturalsUn concepte fonamental de la nanociència "La naturaleza benigna provee de manera que en cualquier parte halles algo que aprender“ Da Vinci. Propietats Exclusives Interacció: llum, aiguaMaterials “Macro”NATURA Nano-estructures Molècules ordenades Exemples: Escarabat. Desert de Geco. Tot el mon Papallona Blava. Selva Namib. tropical del Centre i Sudamerica.
  5. 5. Experiment A – Nanomaterials naturalsProvar els col·loides naturalsCOL·LOIDE: és la suspensió homogènea de partícules petitesen un mitjà. Solució: Suspensió de molècules en un mitja. Molècula: Ordre del nm. Partícula: Ordre 10nm -300nm. llet sal Efecte TyndallEfecte Tyndall: Dispersió de la llum al travessar un col·loide.Exemples: Gelatina Llet
  6. 6. Experiment A – Provar els col·loides naturalsGELATINA: Proteïna produïda per la hidròlisis parcial del col·lagen que estroba a la pell i els ossos del animals.DE QUINA MANERA ÉS “NANO”? Microscopi de Força Atòmica (AFM) revela la presència de nanoestructures.Pell de peix gat: Porus anulars de 118 nm de diàmetre i nano-agregatsesfèrics d’uns 260 nm de diàmetre. Figura 2LLET: Les proteïnes de la llet (caseïnes) s’autoassocien en nanoestructuresanomenades micel·les de caseïna.DE QUINA MANERA ÉS “NANO”?Microscopi de Força Atòmica (AFM) revela la presència deNanoestructures d’entre 50 i 300 nm.
  7. 7. Experiment A - ProtocolMaterial: Taula professors: Taula comú:Per taula Gots de plàstic1 Gelatina Cinta de ph1 Laser Llet descremada1 Plat de plàstic o safata de pesada. Vinagre vi blanc3 Vasos de precipitats 50 ml Guants de Latex1 Hotplate stirrer Aigua1 Barra magnètica1 Ulleres de protecció1 Termòmetre CulleretesSeguretat:Aquest experiment no utilitza productes químics, però es possible tacar-se.Utilitzar bata i guants. LA SEGURETAT ES MOLT IMPORTANT EN QUALSEVOL TIPUS DEXPERIMENT!!
  8. 8. Experiment A - Protocol1) Interacció de la llum amb Col·loides. Quina es un col·loide?
  9. 9. Experiment A – Nanomaterials naturalsUn concepte fonamental de la nanociènciaNanoestructura significa funció i propietats.→ Hi ha quatre tipus de caseïnes, 1, 2, i k, que difereixen en la seqüènciad’aminoàcids i en la localització i la quantitat de les regions hidròfobes/hidròfiles. Figura 3. Nanoestructura de la caseïna de la llet (Crèdits de la imatge: vegeu la diapositiva 14)
  10. 10. Estructura i funció de les micel·les de caseïnaLes micel·les de caseïna contenen fosfat de calciinorgànic, que existeix en forma de petites inclusionsmicrocristal·lines que s’anomenen nanoclústers decalci (CCP).COM ES UN COLIDE DE CASEïNA?→ El primer enllaç és hidròfob, quan dues o mésregions hidròfobes de molècules diferents (caseïnes icaseïnes ) formen un clúster unit. S’indiquen amb unabarra rectangular en la figura 4. Figura 4. Model de doble enllaç en micel·les de caseïna, amb les caseïnes , i k representades tal com s’indica. (Crèdits de la imatge: vegeu la diapositiva→ El segon enllaç correspon a les regions de càrrega 14)hidròfila que contenen clústers de fosfoserina ques’uneixen a nanoclústers de fosfat de calci col·loïdals(que s’indiquen com a CCP en la figura 4).
  11. 11. Trencament de la integritat de les micel·les decaseïnaEl manteniment de la integritat micel·lar (propietatsde la llet) és un joc d’equilibri, i hi ha nombrososmètodes per trencar aquest equilibri.Visió general dels mètodes: → augmentar el pH (fins al voltant de 8) provoca la dissociació de les micel·les de caseïna, i l’efecte que s’obté és que la llet escalfada esdevé Figura 6 Model proposat de nanoestructura de la caseïna més translúcida (la càrrega de les micel·les perd de llet. (Crèdits de la imatge: neutralitat, i s’allibera calci). vegeu la diapositiva 14) → disminuir el pH fins al punt isoelèctric (4,6) indueix la dissociació de les micel·les de caseïna Comprovat en (valoració dels grups fosfoseril i carboxil de les aquest proteïnes, que ja no s’uneixen al calci). La experiment dissociació depèn de la temperatura.
  12. 12. Experiment A - ProtocolMaterial: Taula professors: Taula comú:Per taula Gots de plàstic1 Gelatina Cinta de ph1 Laser Llet descremada1 Plat de plàstic o safata de pesada. Vinagre vi blanc3 Vasos de precipitats 50 ml Guants de Latex1 Hotplate stirrer Aigua1 Barra magnètica1 Ulleres de protecció1 Termòmetre CulleretesSeguretat:Aquest experiment no utilitza productes químics, però es possible tacar-se.Utilitzar bata i guants. LA SEGURETAT ES MOLT IMPORTANT EN QUALSEVOL TIPUS DEXPERIMENT!!
  13. 13. Experiment A - Protocol2) La llet i les seves propietats. PROVA 1: PROVA 2:- Calenta la llet fins a uns 60ºC. - Llet a Temperatura Ambient.- Afegeix-hi 1 cullerada de Vinagre. - Afegeix-hi 1 cullerada de Vinagre. -REMENAR. -REMENAR.
  14. 14. Afegir vinagre a la llet→ El vinagre és una font d’àcid acètic.→ En afegir vinagre a la llet en reduïm el pH (comproveu-ho ambun mesurador de pH).Escalfeu llet a 60 °C i afegiu-hi vinagre: de seguida es formauna quallada. Per què? L’acidificació fa que les micel·les esdissociïn (les micel·les alliberen fosfat de calci) i que s’agreguin acausa d’un increment de les forces electrostàtiques i d’una majorinteracció hidròfoba.Afegiu vinagre a llet freda: la llet no s’aglomerarà, sinó quenomés s’espessirà una mica. Per què? Les micel·les de caseïnasón estables a causa d’una interacció de les forceselectrostàtiques i la interacció hidròfoba. L’acidificació provoca queles micel·les es dissociïn (les micel·les alliberen fosfat de calci),però les interaccions hidròfobes mantenen l’estabilitat de lesmicel·les de caseïna en la llet freda. Analogia: llet deixada a la nevera més enllà de la data de caducitat (àcid làctic).
  15. 15. Crèdits de les imatges Figura 1: Provant una mostra de gelatina amb un llapis làser. (Crèdits de la imatge: L. Filipponi, iNANO, Universitat d’Aarhus, Creative Commons – Attribution-Non-Commercial ShareAlike 3.0). Figura 2: Imatges AFM de gelatina extreta de peix gat americà que revelen la presència de nanoestructures esfèriques. (Crèdits de la imatge: reimpresa amb permís de Wiley-Blackwell Publishing Ltd de Yang et al., Journal of Food Science (2006), 72(8), pàg. c430-c440, copyright (2006) Wiley-Blackwell Publishing Ltd. Figura 3 (esquerra): Estructures esquemàtiques de caseïnes i els seus polímers. Els rectangles de les imatges representen les regions hidròfobes. Reimpresa de: Horne D.S., Inter. Dairy Journal (1998), 8 (3), 171-177, amb permís d’Elsevier. Figura 3 (centre): Model de doble enllaç en micel·les de caseïna, amb les caseïnes , i k representades tal com s’indica. Reimpresa de: Horne D.S., Inter. Dairy Journal (1998), 8 (3), 171-177, amb permís d’Elsevier. Figura 3 (dreta): Imatge AFM de micel·les de caseïna de la llet. (Reimpresa amb permís de: Shekar et al., PNAS [23 de maig del 2006], vol. 103, núm. 21, pàg. 8.000-8.005. Copyright 2006 National Academy of Sciences, EUA). Figura 4: Vegeu la figura 3 (centre). Figura 5: Vegeu la figura 3 (esquerra, centre i dreta). Figura 6: Vegeu la figura 3 (centre).

×