NANOTECNOLOGÍA (Recuperado automáticamente) PDF

Contenido del módulo: Día 1: Introducción a la biología celular y la bionanotecnología - ¿Qué es la bionanotecnología? Desafíos y oportunidades - Introducción a los ácidos nucleicos - Introducción a proteínas, lípidos y azúcares - Componentes de sistemas biológicos y células - Introd...

Contenido del módulo: Día 1: Introducción a la biología celular y la bionanotecnología - ¿Qué es la bionanotecnología? Desafíos y oportunidades - Introducción a los ácidos nucleicos - Introducción a proteínas, lípidos y azúcares - Componentes de sistemas biológicos y células - Introducción al cultivo celular Día 2: Introducción a las técnicas bioanalíticas - Imagen de la ciencia de la vida -- microscopía óptica en biología - Microscopía Electrónica Biológica - Microscopía de Fuerza Atómica (AFM) de sistemas biológicos - Técnicas para el análisis de proteínas - Técnicas para el análisis de ADN y la secuenciación de ADN Día 3: Genómica aplicada y proteómica - Introducción a la Proteómica - Sistemas de expresión de proteínas - Proteómica clínica: Cómo las técnicas proteicas ayudan en la medicina basada en la evidencia - Aplicaciones de las tecnologías genéticas y secuenciación de ADN - Análisis de ADN forense Día 4: Nanopartículas, nanoestructuras y biomiméticos - Nanopartículas naturales e incidentales - Nanopartículas diseñadas y sus síntesis - Aplicaciones de nanopartículas - Nanoestructuras de inspiración biológica -- introducción a la biomimética - Aplicaciones industriales de nanoestructuras y materiales inspirados biológicamente Día 5: Interacción de nanomateriales con sistemas biológicos - Interacciones de nanopartículas a nivel celular - Interacciones de nanopartículas a nivel de organismo completo -- rutas de exposición, riesgos y beneficios - Nanopartículas y su destino en el medio ambiente, impacto en la salud y evaluación de riesgos [NANOFAN CURSO INTRODUCCIÓN A LA NANOTECNOLOGÍA] Nanotecnologia= Asociada a la nanosciencia: Entender, controlar y aprovechar las nuevas propiedades de la materia en la escala 1 a 100nm. Al adquirir este cambio de tamaño, las propiedades de la particula o materia cambian. Las nanoestructuras estan en el medio de las moleculas mas grandes, y los objetos más pequeños hechos por el hombre. De estas surgen nuevas propiedas quimicas, fisicas y biologicas cuyo tamaño es intermedio entre atomos y moleculas aisladas y materiales masivos. Nanometro: Una dimensión o la millodecima parte de un milimetro (1:1.000.000.00). Hemos podido ver y tocar ese mundo= aparición de nuevas propiedades. Micromica: Escala en donde se encuentran bacterias, seres no visibles o microbios. Richard Feymman (1959): "Conocemos mucha quimica, mucha fisica, no hay ninguna razon por la cual no podamos manejar y miniaturizar la materia hoy" Al hacer un material más pequeño, cambiando de escala, las propiedades mismas de la materia cambian dramaticamente. Ejemplo: A un alambre de otro con propiedades intensivas (densidad, punto de fusion, reflexion de luz, conductividad electrica,etc), no brilla, es rojizo, la absorbion de luz dependen del tamaño y forma. Los electrones reflejan la luz, pero al ser pocos y estan confinados, solo la absorven y no pueden reflejarla (efecto plasmonico), su temperatura de fusion disminuye. En una nanoparticula, el numero de atomos que esta en superficie con respecto a la proporcion al numero de atomos totales, es grande. Son más faciles de deterrir (muchas surperficies por unidad de volumen). Las propiedades electronicas cambian. Los nanometros no son lo más pequeño, pero son definitivamente más diminutos que un objeto grande. Hitos: - 1857 (Faraday) Oro Rubí - 1958 (Feymman) "Hay mucho espacio en el fondo" - 1974 (Taniguchi) Nanotecnología - 1981 (Binning y Roher)(Nobel 1986) - 1985 a 1991 (Kroto, Smalley y Curl) (Nobel 1996) - 1986 (E.Drexler) - 1988 (Fer y Grunberg)(Nobel 2007) - 1991 (Stoddart, Feringa y Saubage)(Nobel 2016) - 1993 (Bawendi) - 2000 (Clinton, Programa iniciativo de nanotecnologia) - 2000+ Productos y demas. **Nanoescala:** - Las propiedades dependen del tamaño y forma del objeto. - La relación superficie:volumen es enorme. - Fuerzas que importan: cargas, dipolos, etc. - El peso es muy bajo (flota) **Interdisciplina:** Nuevas propiedades, sistemas complejos, leyes en el limite de lo cuanto y macroscopico, conocimiento de la estructura de la materia e impacto social de la nanotecnologias. (Quimica, Biologia, Ciencias Sociales, Fisica e Ingenierias) **Etapas:** 1. **Propiedades:** Estructura, tamaño y forma. 2. **Nanosistemas:** Distribución espacial de funciones 3. **Respuesta a estimulos**, autonomia o vida artificial. Es una tecnología de proposito general. Ligadas a la Biotecnologia, Nanoescala, Cognitividad e Informativo, junto con los genes, neuronas, atomos y orbitas y bits. Un electron mueve carga y spin. En donde se leen y reconocen campos magneticos, permitiendo o no el paso gracias a las nanoestructuras (guardado de infomración, cuantos nanobits por distancia) Los semiconductores emiten luz. Dependiendo del tamaño, ciertos semiconductores pueden emitir diferentes colores de luz sin la necesidad de cambiar su composición. Los pixeles son puntos cuanticos de luz. **[CLASE 1: NANOPARTÍCULAS METÁLICAS]** Escala nano: 10 a la menos 9. (Es decir, 0.000000001) Las nanopartículas (NPs) son porciones de materias con dimensiones de 1 y 100 nm. De forma cuasiesferica o que tienen 3 dimensiones iguales. Las nanorods o nanovarillas tienen una dimesion mucho mayor a diferencia de otra. Mientras que a las nanodiscos se las llama así por su mayor espesor. Existen a su vez, nanotubos. Las nanoparticulas pueden estar compuestas de: - **Metales:** Au, Ag, Pt, Pd, Cu y otros - **Óxidos metálicos**: Fe3O4, ZnO, SiO2, CuO, TiO2 - **Proteínas**, **lípidos** y otros **biopolímeros** - **Carbohidratos.** Estas existen en la naturaleza. Através de minerales, polvo cósmico, combustión de la biomasa, actividad volcánica y en reacciones químicas. Aunque mayoría de nanopartículas utilzadas son de laboratorio. Las propiedades derivan de su pequeño tamaño que dan una alta relación superficie volumen las cuales influyen en la absorcion y reacciones. Mientras que otras propiedades derivan del confinamiento electronica (electrones libres o cajita encerrada que es la nanopartícula). - **Alta relación S/V:** Propiedades químicas, catalíticas y de adsorción. - **Confinamiento electrónico:** Propiedades eléctricas y ópticas Una de las maneras de ver a las nanopartículas es atraves de microscopia electronica de transmision (microscopio que usa electrones en donde las nanoparticulas retienen a los electrones y pueden verse como puntos negros). También con la microscopia de efecto tunel o fuerza atómica (visular y manipular partículas). Otra manera es la espectrofotometróa UV-Visible, con una banda plasmónica que da lugar a una oscilación de los electrones libres en el metal. - **NPs de Ag:** Máximo en 410nm - **NPs de Au:** Máximo en 530nm Una nanopartícula, dependiendo de su composición, forma y tamaño tendra cierta cantidad de átomos. Ejemplo: Estimación en una nanoparticula de plata.  Para calcular la cantidad de atomos en la superficie de la NP: Los atomos superficiales forman menos enlances, lo que los hace más reactivos. Síntesis de Nanopartículas:  Las NPs se cuentran en el centro, entre los atomos individuales y las muestras macroscopicas de materiales. Es decir, podemos formar nanoparticulas moliendo y desgranando la materia macroscopica o haciendo que los atomos se asocien y se junten para formar esctructuras nano. Al sintetizar tamaños, se encuentran distintos tamaños de NPs. Los de alta polidispersidad tienen una ancha distribución de tamaños. Los de baja polidispersidad son cuasi-monodispersas (son casi todas del mismo tamaño). Cuando se preparan particulas en solucion, se usa un agente estabilizante que disminuye la energía superficial y evita que las nanoparticulas se junten. Se adhieren a la nanoparticula, por ello permiten una dispersion de las nanoparticulas. - **Mayor concentración de surfactante** = **Menor tamaño de NPs** Por el contrario, las particulas se agregan entre si, formando precipitados macroscopicos no deseables. Suceden de forma irreversible y no controlada. Mediante estimulos (cambios en el pH, temperatura o ultrasonidos) se pueden controlar el tamaño y la morfología de los agregados, cuyos permiten una modulación en las propiedades. Las NPs CORE-SHELL bifasicas se dan atraves de una sintesis de 2 etapas. Ambas fases tienen propiedades y la NP interna se cuentra encapsulada. Las aplicaciones de las NP pueden darse en un efecto fototérmico (tranforman luz a calor), matan tumores o celulas cancerosas, bactericidas, catalíticas, eliminan contaminantes y tienen aplicación en la medicina. **Propiedades toxicas:** - Son toxicas para seres vivos. - Inhaladas causan daños en pulmones y corazón - Se acumulan en el hígado, bazo y riñones. - Las de CuO provocan muerte celular y daño al ADN **[CLASE 2: SEMICONDUCTORES Y QUANTUM DOTS]** Propiedades electrónicas de un semiconductor: