La NanotecnologíaResumenNanotecnología es la ciencia que revolucionó a las industrias. la nano ciencia es la ciencia que se encarga de estudiar todo aquello que tiene un tamaño bajo la millonésima parte de un milímetro, esto quiere decir que los científicos están investigando nuevas formas de crear máquinas y ampliar el mundo de la tecnología, crear cosas como máquinas, ordenadores, chips, todo en tamaño nano. la medida más pequeña de la nanotecnología es el angstrom que equivale a un 0,1 nanómetro. en la historia la nano ciencia ha evolucionado desde hace 42 años en la universidad de tecnología de california, cuando richard feyman dió su conferencia que dió el inicio de la nanotecnología, luego el antecedente más inmediato se dió al inventar el transistor en 1948 llevado a cabo por bardeen, brattain y shockley. el gran impulso de la nanotecnología llegó con el descubrimiento del microscopio de efecto túnel, que permite visualizar los átomos como entidades independientes.en efecto cuando la nanotecnología evolucione esta llegará a ser tan útil que se podrá usar tanto en aspecto de crear nuevos satélites y ordenadores, tanto en el aspecto de la medicina pero esto sería tan difícil de controlar que pondría en peligro la vida y la subsistencia del ser humano y la vegetación que lo rodea. se han creado varios nanobots tales como nanobombas, fago t4, nanomotores, nanotransportadores, nanolaboratorios, etc. desde que existe la tecnología micro se han buscado nuevos proyectos llegando así a lo nano que tiene miles de aplicaciones distintas. adentrándose en el aspecto de la medicina, usando así los nanos para investigar el cuerpo y detectar males cuando recién se empiezan a formar. en el futuro se espera llegar al nivel celular ya que esto facilitaría la investigación y seria aun más pequeño de lo que es llegando así a tamaños que ni siquiera imaginamos incluso que estos robots piensen solos. este futuro prometedor no está muy lejos pero hay que avanzar con cuidado.La nanotecnología es el tema de moda pues ha interesado a muchos científicos e investigadores, los cuales tratan de descubrir y de conocer día a día sobre esta ciencia. Es una rama de la tecnología estudiada a nano escala, por ser tan mínima sus propiedades cambian, por lo tanto genera nuevos resultados, los cuales han sido innovadores para la sociedad, por tal motivo se cree que serán las soluciones creativas para las diferentes problemáticas que se presentan y se presentaran a futuro. Son proyectos y soluciones que irán paso por paso, pues no se conoce con certeza efectos secundarios y gravemente perjudiciales para los seres vivos.La nanotecnología comprende el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nanoescala, y la explotación de fenómenos y propiedades de la materia a nanoescala. Cuando se manipula la materia a escala tan minúscula, presenta fenómenos y propiedades totalmente nuevas. Por lo tanto, los científicos utilizan la nanotecnología para crear materiales, aparatos y sistemas novedosos y poco costosos con propiedades únicas.

DefiniciónLa nanotecnología es el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nano escala la cual demuestra fenómenos y propiedades totalmente nuevos. La nanotecnología promete soluciones vanguardistas y más eficientes para los problemas ambientales, así como muchos otros enfrentados por la humanidad.

Orígenes ConceptualesRichard Feynman (1965). El ganador del premio Nobel de Física, fue el primero en hacer referencia a las posibilidades de la nano-ciencia y la nanotecnología en el célebre discurso que dio en el Caltech (Instituto Tecnológico de California) el 29 de diciembre de 1959 titulado En el Fondo hay Espacio de sobra (There's Plenty of Room at the Bottom).Otras personas de esta área fueron Rosalind Franklin, James Dewey Watson y Francis Crick, quienes propusieron que el ADN era la molécula principal que jugaba un papel clave en la regulación de todos los procesos del organismo y de aquí se tomó la importancia de las moléculas como determinantes en los procesos de la vida.Aquella podría usarse para solucionar muchos de los problemas de la humanidad, pero también podría generar armas muy potentes. Pero estos conocimientos fueron más allá, ya que con esto se pudo modificar la estructura de las moléculas como es el caso de los polímeros o plásticos que hoy en día encontramos en nuestros hogares. Con todos estos avances el hombre tuvo una gran fascinación por seguir investigando más acerca de estas moléculas, ya no en el ámbito de materiales inertes, sino en la búsqueda de moléculas orgánicas en nuestro organismo.Hoy en día la medicina tiene más interés en la investigación en el mundo microscópico ya que en él se encuentran posiblemente las alteraciones estructurales que provocan la enfermedad, y no hay que decir de las ramas de la medicina que han salido más beneficiadas como es la microbiología, inmunología, fisiología etc.Con todos estos avances han surgido nuevas ciencias, por ejemplo, la Ingeniería Genética que hoy en día es discutida debido a repercusiones como la clonación o la mejora de especies.

K. Eric Drexler popularizó el concepto de nanotecnología e inició el campo de la nanotecnología

molecular.

Tipos de NanotecnologíaSegún la forma de trabajo la nanotecnología se divide en:

A) TOP-DOWN: Reducción de tamaño. Literalmente desde arriba (mayor) hasta abajo (menor). Los mecanismos y las estructuras se miniaturizan a escala nanométrica. Este tipo de Nanotecnología ha sido el más frecuente hasta la fecha, más concretamente en el ámbito de la electrónica donde predomina la miniaturización.

B) BOTTOM-UP: Auto ensamblado. Literalmente desde abajo (menor) hasta arriba (mayor). Se comienza con una estructura nanométrica como una molécula y mediante un proceso de montaje o auto ensamblado, se crea un mecanismo mayor que el mecanismo con el que comenzamos. Este enfoque, que algunos consideran como el único y "verdadero" enfoque nanotecnológico, ha de permitir que la materia pueda controlarse de manera extremadamente precisa. De esta manera podremos liberarnos de las limitaciones de la miniaturización, muy presentes en el campo de la electrónica.Según el campo en el que se trabaja la nanotecnología se divide en:

NANOTECNOLOGÍA HÚMEDAEsta tecnología se basa en sistemas biológicos que existen en un entorno acuoso incluyendo material genético, membranas, encimas y otros componentes celulares.También se basan en organismos vivientes cuyas formas, funciones y evolución, son gobernados por las interacciones de estructuras de escalas nano métricas. 

NANOTECNOLOGÍA SECAEs la tecnología que se dedica a la fabricación de estructuras en carbón, Silicio, materiales inorgánicos, metales y semiconductores.También está presente en la electrónica, magnetismo y dispositivos ópticos.Es también confundida con la micro miniaturización.

NANOTECNOLOGÍA SECA Y HÚMEDALas últimas propuestas tienden a usar una combinación de la nanotecnología húmeda y la nanotecnología secaUna cadena de ADN se programa para forzar moléculas en áreas muy específicas dejando que uniones covalentes se formen sólo en áreas muy específicas.Las formas resultantes se pueden manipulas para permitir el control posicional y la fabricación de nano estructuras.

Nanotecnología computacionalCon esta rama se puede trabajar en el modelado y simulación de estructuras complejas de escala nanométrica.Se puede manipular átomos utilizando los nanos manipuladores controlados por computadoras.

Nanotecnología avanzadaLa nanotecnología avanzada, a veces también llamada fabricación molecular, es un término dado al concepto de ingeniería de nano-sistemas (máquinas a escala nanométrica) operando a escala molecular. Se basa en que los productos manufacturados se realizan a partir de átomos. Las propiedades de estos productos dependen de cómo estén esos átomos dispuestos.Así por ejemplo, si reubicamos los átomos del grafito (compuesto por carbono) de la mina del lápiz podemos hacer diamantes (carbono puro cristalizado). Si reubicamos los átomos de la arena (compuesta básicamente por sílice) y agregamos algunos elementos extras se hacen los chips de un ordenador.

Futuras aplicacionesSegún un informe de un grupo de investigadores de la Universidad de Toronto, en Canadá, las quince aplicaciones más prometedoras de la nanotecnología son:

1. Almacenamiento, producción y conversión de energía.2. Armamento y sistemas de defensa.3. Producción agrícola.4. Tratamiento y remediación de aguas.5. Diagnóstico y cribaje de enfermedades.6. Sistemas de administración de fármacos.7. Procesamiento de alimentos.8. Remediación de la contaminación atmosférica.9. Construcción.10. Monitorización de la salud.11. Detección y control de plagas.12. Control de desnutrición en lugares pobres.13. Informática.14. Alimentos transgénicos.15. Cambios térmicos moleculares (Nanotermología)16.

¿Qué es la Nanotecnología?Nanotechnology (término inglés), ¿Qué es? concepto, definición, significado...

La palabra "nanotecnología" es usada extensivamente para definir las ciencias y técnicas que se aplican a un nivel de nano-escala, esto es unas medidas extremadamente pequeñas "nanos" que permiten trabajar y manipular las estructuras moleculares y sus átomos. En síntesis nos llevaría a la posibilidad de fabricar materiales y máquinas a partir del reordenamiento de átomos y moléculas. El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las propuestas de Richard Feynman (Breve cronología - historia de la nanotecnología).

La mejor definición de Nanotecnología que hemos encontrado es esta: La nanotecnología es el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nano escala, y la explotación de fenómenos y propiedades de la materia a nano escala.

Avances en Nanotecnología

Impresión 3D de Grafeno para aplicaciones biomédicasPublicado el 24 octubre 2015 por admin

  El Grafeno es un material constituido por solo una capa de átomos de Carbono dispuestos en un arreglo hexagonal, que posee extraordinarias propiedades como una alta conductividad térmica y eléctrica, alta resistencia, gran flexibilidad, además de ser transparente, esto lo hace un material muy interesante para aplicaciones de todo tipo, entre ellas en el área biomédica. El desarrollo nanoestructuras de grafeno en 3D actualmente es un desafío, ya que hasta ahora había sido posible solo con un bajo porcentaje (aprox. 20%) de grafeno, sin embargo, en un  reciente estudio realizado por investigadores de la Universidad Northwestern, han logrado desarrollar una tinta de grafeno (3DG) que combina elastomeros biocompatibles con una suspensión de grafeno que contiene hasta un 60% de Grafeno, y que puede ser impreso a través de impresión 3D, reteniendo así en mayor medida las propiedades del Grafeno, logrando así desarrollar nanobiomateriales con una gran variedad de formas, en los que se ha demostrado que pueden ser útiles por ejemplo en diferenciación celular de células madres neuronales, sin la necesidad de factores de crecimiento neurogénicos o estímulos externos, esto es importante ya que podría ser aplicado en ingeniería de

tejidos y medicina regenerativa, para la regeneración de tejidos dañados como tejido nervioso, óseo y muscular, además tiene potencial aplicación  en el desarrollo de biosensores implantables.

Secuencia de pasos en el desarrollo de tinta de Grafeno (3DG) y sus potenciales aplicaciones biomédicas

Publicado en Grafeno, Impresión 3D, Nanoimpresión, Nanomateriales, Nanomedicina, Nanosensores |Etiquetado Grafeno, Impresión 3D, Ingeniería de tejidos, Medicina Regenerativa, Nanoimpresión,Nanomateriales, Nanomedicina, Nanosensores | Deja un comentario

Diagnóstico de Cáncer en etapas tempranas a través de examen de sangre utilizando Nanopartículas de OroPublicado el 22 abril 2015 por admin

Esquema de Nanopartícula de Oro con proteínas de suero sanguíneo y otras moléculas adsorbidas sobre la superficie de la nanopartícula

  La detección precoz del cáncer es fundamental para el éxito de terapias contra el cáncer, hoy en día las biopsias permiten la detección precoz en etapas tempranas, sin embargo, existen marcadores biológicos que aparecen meses, incluso años antes de poder realizar el diagnóstico clínico, entre estos marcadores están los autoanticuerpos es decir anticuerpos contra un antígeno del propio individuo, en este caso contra proteínas pertenecientes a las células tumorales, además de estos marcadores en el cáncer se elevan los niveles  de inmunoglobulina G (IgG) que también puede ser detectada.  En una reciente investigación han logrado detectar autoanticuerpos utilizandonanopartículas de oro, gracias a sus propiedades ópticas únicas, caracterizadas por una fuerte dispersión  de la luz en la región visible del espectro, esta propiedad es aprovechada en la  técnica Dispersión de luz dinámica (DLS),  las nanopartículas de oro previamente recubiertas de especies dianas (proteínas o sondas de ADN), interaccionan con el analito en este caso con los autoanticuerpos, lo que produce una aglomeración de las sondas de nanopartículas de oro, lo que se traduce en un incremento del tamaño de partícula promedio en la solución, este aumento puede ser detectado fácilmente con DLS. Si bien esta técnica no permite detectar el tipo específico de cáncer, puede servir como test universal para detectar las primeras respuestas inmunes asociadas a un amplio espectro de tipos de cáncer, esta prueba tiene la gran ventaja de tener un costo de materiales  muy bajo por lo que podría ser implementada masivamente.

Detección de autoanticuerpos por parte de nanopartículas de oro en la que se observa su aglomeración y consecuente incremento de tamaño medio de partícula (Dh)

 

 

Publicado en Medicina, Nanobiotecnología, Nanomedicina, Nanosensores | Etiquetado Anticuerpos,Antígenos, Autoanticuerpos, Cáncer, células tumorales, DLS, IgG, Nanopartículas, Nanosensores,Proteínas, Sangre | Deja un comentario

Kit para detección de NanopartículasPublicado el 1 marzo 2015 por admin

Esquema de reacción entre superficie de Nanopartícula y componentes de ensayo colorimétrico, basado en reacción Redox

  La utilización de Nanopartículas en productos y materiales comerciales sigue un ritmo creciente y casi no existe industria que pueda prescindir de éstas. Las Nanopartículas son añadidas a cosméticos, textiles, fármacos, pinturas, alimentos, etc.., estas proporcionan mejoras al producto o material como por ejemplo otorgando propiedades bactericidas, capacidad para repeler el agua, mejorar absorción de fármacos, etc.. Debido al uso generalizado de las Nanopartículas, existe preocupación por parte de la comunidad científica, del impacto sobre la salud y el medio ambiente que estas puedan causar, por ello es muy importante contar con metodologías simples, asequibles y fiables para su detección, ya que actualmente para detectar y caracterizar Nanopartículas, se requiere instrumentación costosa y personal altamente capacitado. En este contexto, científicos de la Universidad de Washington, han desarrollado una metodología para detectar rápidamente la presencia de Nanopartículas en muestras ambientales, biológicas o provenientes de productos comerciales, esta metodología se basa en una detección colorimétrica en una reacción Redox en las que se utiliza un colorante cuyas formas oxidada y reducida son de

distinto color, esto es posible gracias a las propiedades catalíticas de la superficie de las Nanopartículas. Se espera a futuro mejorar la metodología, para poder detectar propiedades de las Nanopartículas, como su composición, tamaño y concentración.Publicado en Nanocatálisis, Nanopartículas, Nanosensores, Química | Etiquetado Nanocatálisis,Nanopartículas, nanosensor, Nanosensores | Deja un comentario

Impresión 3D de Nanoestructuras de GrafenoPublicado el 21 diciembre 2014 por admin

Esquema de fabricación de nanocables , estirando el menisco en una micropipeta llena con una suspensión acuosa de óxido de Grafeno (espesor de lámina = 0,9 ± 0,1 nm)

  Grafeno es uno de los materiales mas revolucionarios de los últimos tiempos, por sus extraordinarias propiedades como son su alta conductividad eléctrica, térmica, además de su gran dureza, flexibilidad, transparencia, etc.., no en vano es considerado el material de futuro. La creación de nanoestructuras de Grafeno, requiere una alta precisión  para modelar las capas de Grafeno, y es un reto hoy en día encontrar la técnica ideal para obtener nanoestructuras de grafeno deseadas, por otro lado, la impresión 3D basada en la fabricación aditiva, actualmente se utiliza en múltiples ámbitos a nivel macroscópico para la fabricación de distintos dispositivos.  Recientemente investigadores han logrado desarrollar un método de impresión 3D a escala nanométrica  para crear nanoestructuras de Grafeno, específicamenteNanocables de óxido de grafeno reducido (RGO), y a diferencia de otros métodos que emplean polvos o filamentos

como material para impresión, este no deteriora las propiedades intrínsecas del grafeno, este nuevo método se basa en un menisco líquido de una suspensión coloidal de grafeno, que es estirado y que permite obtener estructuras impresas mas finas que la abertura de la boquilla, lo que resulta en la fabricación de nanoestructuras, este nuevo enfoque abre nuevas perspectivas para la impresión de patrones en electrónica impresa, para el desarrollo de circuitos electrónicos, a continuación un video que muestra la impresión de un nanocable de óxido de Grafeno de 10 nm.Publicado en Grafeno, Impresión 3D, Nanoelectrónica, Nanoimpresión, Nanomateriales | EtiquetadoGrafeno, Impresión 3D, Nanocables, Nanoelectrónica, Nanoestructuras, Óxido de Grafeno | Deja un comentario

Nanopartículas de ARN para el tratamiento del cáncer e infecciones viralesPublicado el 9 noviembre 2014 por admin

  ARN (ácido ribonucleico), es un ácido nucleico compuesto por los nucleótidos: Adenina (A), Uracilo (U), Citosina (C) y Guanina (G), existen diversos tipos  de ARN, que cumplen distintas funciones: ARN mensajero (ARNm) es el portador de la información genética copiada desde el ADN, ARN de transferencia (ARNt) transporta aminoácidos hasta los ribosomaspara la síntesis de proteínas, el ARN también puede tener función catalítica, como ocurre en las Ribozimas y el ARN ribosomal, éste último también forma parte de la estructura de los ribosomas, esta gran versatilidad funcional y estructural hacen al ARN muy atractivo en aplicaciones tecnológicas, en particular su utilización como nanomaterial para el diseño de nanoestructuras y nanodispositivos de interés, al igual como ocurre con la Nanotecnología con ADN su plegamiento  basado en el apareamiento de bases canónico y no canónico, es predecible y por ende es posible diseñar computacionalmente (in silico) nanoestructuras en 3D, a partir de secuencias lineales de ADN o ARN que se autoensamblan espontáneamente. Dentro de las aplicaciones, tiene una gran proyección, el diseño de nanopartículas de ARN para aplicaciones biomédicas, ya que el ARN como nanomaterial, además tiene la ventaja, de que al ser de origen biológico es biocompatible, y no genera toxicidad.

 Actualmente se están diseñando nanoestructuras de ARN con forma de anillo funcionalizadas con Aptámeros y ARNi (ARN de interferencia), éste último tiene la capacidad de silenciar genes impidiendo su expresión, esto puede ser útil en células cancerosas si se silencian genes claves implicados en la replicación de células tumorales, por otro lado también puede ser aplicado a infecciones virales impidiendo la replicación del virus como por ejemplo el VIH, estos estudios demuestran el gran potencial que tienen las Nanopartículas de ARN en las aplicaciones biomédicas.

Nanopartículas de ARN en forma de anillo, funcionalizadas con brazos de ARN de Interferencia (ARNi), Áptameros, proteínas

Publicado en Biotecnología, Genética, Medicina, Nanobiotecnología, Nanomateriales, Nanomedicina,Nanopartículas, Nanotecnología con ADN, Nanotecnología con ARN | Etiquetado ADN, ARN, Cáncer,células tumorales, infecciones virales, Nanomateriales, Nanomedicina, VIH, Virus | 1 comentario

Generador de Hidrógeno basado en Grafeno y Nano-Bio catalizador, utilizando Energía SolarPublicado el 29 septiembre 2014 por admin

   El desarrollo de nuevas tecnologías que utilicen energías renovables, es uno de los desafíos mas importantes hoy en día para la humanidad, ya que la utilización de combustibles fósiles (Carbón, Petróleo y Gas natural) ademas de ser recursos no renovables, su uso es una de las principales causas del calentamiento global. Dentro de las energías renovables, la energía solar constituye una de las fuentes con mayor proyección, ya que es una fuente de energía inagotable, limpia, y presente en toda la superficie del planeta. La energía solar puede ser convertida directamente en energía eléctrica, como ocurre en las celdas

solares fotovoltaicas, o bien, convertida en energía química, por ejemplo en la generación de Hidrógeno como combustible a partir del agua, esta última, es una alternativa muy interesante ya que el Hidrógeno es uno de los elementos mas abundantes del planeta y forma parte de la estructura del Agua.  En un reciente estudio, investigadores describen el desarrollo de un generador de Hidrógeno, utilizando energía solar, y un Focatalizador en base a Nanopartículas de TiO2/Pt, innovando en la incorporación de una superficie de óxido de Grafeno reducido (rGO) sobre la cual estarían las nanopartículas, y un Fotorreceptor biológico llamado Bacteriorodopsina, que es una proteína especializada en absorber la luz solar(en el espectro visible) presente en Arqueas.  Como resultado de este estudio, se comprobó que la incorporación de la superficie de óxido de Grafeno reducido, y la proteína Bacteriorodopsina, logró aumentar la producción de Hidrógeno por unidad de tiempo, comparado con el catalizador sin estos componentes, constituyendo así un promisorio generador de Hidrógeno a partir de energía solar. A continuación un esquema del Generador.

Publicado en Energía Solar, Grafeno, Nanocatálisis, Nanopartículas | Etiquetado Bacteriorodopsina,Catalizadores, Celdas Solares, Energía solar, Fotorreceptores, fotovoltaica, Grafeno, Hidrógeno,Nanopartículas, Proteínas | 1 comentario

Diagnóstico de Tuberculosis en examen de orina basado en NanotecnologíaPublicado el 19 septiembre 2014 por admin

    La Tuberculosis (TBC o TB) es una enfermedad infecciosa de origen bacteriano causado por la bacteria Mycobacterium Tuberculosis (o bacilo de Koch) y afecta principalmente a los pulmones, sin embargo, puede afectar a cualquier otra parte del cuerpo. La Tuberculosis es uno de los principales problemas de salud pública a nivel mundial, anualmente  se registran alrededor de 9 millones de nuevos casos de la enfermedad activa, y provoca la muerte de aproximadamente 2 millones de personas,  con una alta prevalencia en países subdesarrollados, y pacientes con inmunosupresión como los infectados por VIH, siendo en estos, la principal causa de muerte, se calcula que un tercio de la población mundial esta infectada por el bacilo, sin embargo, solo entre un 5-10% desarrolla la enfermedad en su forma activa. Dada la alta prevalencia, mortalidad y necesidad de un diagnóstico temprano, se hace importante el desarrollo de nuevos test de diagnósticos que sean baratos y fiables. En este contexto investigadores europeos han desarrollado un test de orina basado en Nanosensores ópticos de nitruro de silicio, en los que se encuentran anticuerpos  inmobilizados específicos contra las proteínas (antígeno) de membrana del bacilo, de tal forma que estos antígenos al adherirse  a los anticuerpos, modifican una señal óptica, que es detectada por un sensor de luz, el cual la convierte  en señal eléctrica que puede ser leída. Este test tiene la ventaja de ser barato y preciso, por  lo que se espera que se utilice sobre todo en los países mas pobres.