Una aproximación a la
      utilidad de la Ciencia


                 NANOCIENCIA

         La ciencia de lo pequeño

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                         ¿QUÉ ES LA NANOCIENCIA?

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    10-9 (0.000000001) m




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¿Dónde podemos encontrar ejemplos de nanomateriales?


LED para
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   En desarrollo…
NANOTUBOS DE CARBONO: Son estructuras cilíndricas de láminas de ...
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NANOPARTÍCULAS: Partículas con una dimensión de al menos 100 nm
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Motores del tamaño de una molécula…


     Isómero CIS             Isómero TRA...
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        Motores del tamaño de una molécula…




            Luz UV
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NANOELECTRÓNICA




  Nanocélulas de combustibles                           Chips...
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NANOMEDICINA


1. ADMINISTRACIÓN DE MEDICAMENTOS



2. REGENERACIÓN DE TEJIDOS

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              ADMINISTRACIÓN DE MEDICAMENTOS

      Hay diferentes tipos de tran...
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       ADMINISTRACIÓN DE MEDICAMENTOS
Tratamiento de tumores




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ADMINISTRACIÓN DE MEDICAMENTOS
    Tratamiento de enfermedades como el
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      REGENERACIÓN DE TEJIDOS

A. RECONSTRUCCIÓN MUSCULAR




B. REGENERACIÓN DE...
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DIAGNÓSTICO Y MEJORA DE TÉCNICAS PARA LA
      CURACIÓN DE ENFERMEDADES
Diagnósti...
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     NANOENERGÍA



Células solares




Baterías de larga duración   Células de c...
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 NANOENERGÍA

Lámpara “eternas”: LEDs
(Light-Emitting Diode)




                ...
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    NANOENERGÍA
Almacenamiento y mejora de la producción de hidrógeno




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                     PERO……
• Esperanzas no satisfechas
• Sociedad impaciente
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Sabias Que... (Belen Yelamos)

  1. 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 www.bbm1.ucm.es/divul/divul.html
  2. 2. NANOCIENCIA: la ciencia de lo pequeño ¿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 ES EL ESTUDIO DE ÁTOMOS, MOLÉCULAS atómica y molecular, así como a los principios científicos y a las nuevas propiedades que pueden ser comprendidos y controlados Y OBJETOS CUYO TAMAÑO SE MIDE cuando se interviene a dicha escala. SOBRE LA ESCALA NANOMÉTRICA (1- NANOBIOTECNOLOGÍA: uso de los materiales y estructuras a 100 NANÓMETROS) 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. 3. NANOCIENCIA: la ciencia de lo pequeño PREFIJO “NANO” 10-9 (0.000000001) m Milmillonésima parte de un metro 3/27
  4. 4. NANOCIENCIA: la ciencia de lo pequeño Cucaracha 1000 micras 1 mm Grano de polen 100 micras 10 micras Molécula de aspirina Pelo humano 1 micra 1000 nm 100 nm Glóbulos rojos 10 nm 1 nm 1Å 0.1 nm Nanocristales de cobalto 4/27
  5. 5. NANOCIENCIA: la ciencia de lo pequeño ALGO DE HISTORIA… Se crean los términos ELEMENTO y ÁTOMO 400 A.C. DEMÓCRITO RICHARD FEYNMAN (Premio Nobel de Física 1954 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. 6. NANOCIENCIA: la ciencia de lo pequeño Se estrena la película “VIAJE ALUCINANTE” 1966 (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 1974 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 6/27 los materiales por un átomo o una molécula
  7. 7. NANOCIENCIA: la ciencia de lo pequeño Se inventa el microscopio de barrido de EFECTO 1981 TUNEL (Scanning Tunnel Microscope) Heinrich Rohrer Gerd Karl Binnig Premios Nobel en 1986 7/27
  8. 8. NANOCIENCIA: la ciencia de lo pequeño Descubrimiento de la estructura de los 1985 FULLERENOS o BUCKYBALLS Se inventa el microscopio de FUERZA ATÓMICA para manipular los átomos uno a uno 1986 mediante el contacto directo entre el sensor y el átomo. SUMO IJIMA descubre los NANOTUBOS DE 1991 CARBONO 8/27
  9. 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. 10. NANOCIENCIA: la ciencia de lo pequeño ELECTRÓNICA ÁREAS DE ENERGÍA MATERIALES APLICACIÓN MEDICINA 10/27
  11. 11. NANOCIENCIA: la ciencia de lo pequeño NANOMATERIALES Ya disponibles en el mercado… Gafas que no se rayan Parabrisas autolimpiables Equipamiento deportivo Prendas textiles Productos cosméticos 11/27
  12. 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. 13. NANOCIENCIA: la ciencia de lo pequeño 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 13/27 hace que sean transparentes.
  14. 14. NANOCIENCIA: la ciencia de lo pequeño 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. 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. 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. 17. NANOCIENCIA: la ciencia de lo pequeño NANOELECTRÓNICA Nanocélulas de combustibles Chips más rápidos Nanoelectrónica biomolecular: Tarjetas de memoria ordenador de ADN A T Tinta electrónica G C 17/27
  18. 18. NANOCIENCIA: la ciencia de lo pequeño NANOMEDICINA 1. ADMINISTRACIÓN DE MEDICAMENTOS 2. REGENERACIÓN DE TEJIDOS 3. DIAGNÓSTICO Y MEJORA DE TÉCNICAS PARA LA CURACIÓN DE ENFERMEDADES 18/27
  19. 19. NANOCIENCIA: la ciencia de lo pequeño ADMINISTRACIÓN DE MEDICAMENTOS Hay diferentes tipos de transportadores: MICELAS NANOPARTÍCULAS LIPOSOMAS C. CANCEROSAS C. NORMALES 19/27
  20. 20. NANOCIENCIA: la ciencia de lo pequeño ADMINISTRACIÓN DE MEDICAMENTOS Tratamiento de tumores 20/27 Kam, N., O’Connell, M., Wisdom, J.A., and Dai, H. Stanford University, U.S.A.
  21. 21. NANOCIENCIA: la ciencia de lo pequeño ADMINISTRACIÓN DE MEDICAMENTOS Tratamiento de tumores: DENDRÍMEROS AGENTE TERAPÉUTICO DETECTOR DE CÉLULAS CANCEROSAS INDICADOR DE LA MONITOR DE LA LIBERACIÓN DE LA MUERTE CELULAR DROGA 21/27
  22. 22. NANOCIENCIA: la ciencia de lo pequeño ADMINISTRACIÓN DE MEDICAMENTOS Tratamiento de enfermedades como el Alzheimer, Parkinson, Huntington 22/27 Victor F. Puentes et al., Nano Letters 6, 110 (2006)
  23. 23. NANOCIENCIA: la ciencia de lo pequeño REGENERACIÓN DE TEJIDOS A. RECONSTRUCCIÓN MUSCULAR B. REGENERACIÓN DE ESTRUCTURAS ÓSEAS 23/27
  24. 24. NANOCIENCIA: la ciencia de lo pequeño DIAGNÓSTICO Y MEJORA DE TÉCNICAS PARA LA CURACIÓN DE ENFERMEDADES Diagnóstico in vitro Nano-imágen in vivo Células cancerosas marcadas Ganglio Sensor - Biosensores Matriz Marcador - “Lab-on-chip” Localización simultánea Localización de un tumor de próstata 24/27
  25. 25. NANOCIENCIA: la ciencia de lo pequeño NANOENERGÍA Células solares Baterías de larga duración Células de combustible “limpias” 25/27
  26. 26. NANOCIENCIA: la ciencia de lo pequeño NANOENERGÍA Lámpara “eternas”: LEDs (Light-Emitting Diode) 26/27
  27. 27. NANOCIENCIA: la ciencia de lo pequeño NANOENERGÍA Almacenamiento y mejora de la producción de hidrógeno TANDEM CELL Transportes con hidrógeno GLOBAL OBSERVER 27/27
  28. 28. NANOCIENCIA: la ciencia de lo pequeño PERO…… • Esperanzas no satisfechas • Sociedad impaciente • Inversiones arriesgadas • Marcadores sí, ¿pero tratamientos específicos? • Toxicología potencial • Utilización inadecuada • ¿Control del individuo? • Exageraciones Engines of creation. Eric E. Drexler 28/27
  29. 29. MUCHAS GRACIAS!!!!

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