Laboratorio de Nanobiotecnologia Facultad de …...Liz -Marzán, “Materials Today”, 2004 , 7, 26...
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Nanotecnología y salud: pasado, presente y futuro
Dr. Marcelo J. KoganUniversidad de [email protected]
Laboratorio de NanobiotecnologiaFacultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas
Universidad de Chile
¿Que es la nanotecnología?
“Es el estudio, diseño, síntesis, manipulación, aplicación de
materiales y sistemas funcionales. Así como elaprovechamiento de sus fenómenos y de sus propiedadesa escala nanometrica”
0,000000001m = 1x10-9 metros
1 1 1 1 nmnmnmnm
10 10 10 10 nmnmnmnm
100 100 100 100 nmnmnmnm
1111----100 100 100 100 umumumum1111----10 mm10 mm10 mm10 mm
10 mm
3 mm
5 mm
2.5 mm
0.1 mm
10 nm
2 um
7 um
500 nm
1 nm
3 nm
20 nm
1 nm
0.28 nm
Nanoestructuras
1 1 1 1 nmnmnmnm
10 10 10 10 nmnmnmnm
100 100 100 100 nmnmnmnm
1111----100 100 100 100 umumumum1111----10 mm10 mm10 mm10 mm
10 mm
3 mm
5 mm
2.5 mm
0.1 mm
10 nm
2 um
7 um
500 nm
1 nm
3 nm
20 nm
1 nm
0.28 nm
NanoestructurasMicroscopíaElectrónica/Microscopíade fuerza atómica
Microscopía Óptica
La nanotecnología en épocas
inmemorables
� Uso de coloides de oro en medicina por los egipcios para conservar la juventud
La nanotecnología se conoce desde épocas inmemorables
� Copa de Licurgo: Museo Británico
La copa de Licurgo data del siglo IV (DC): Probablemente, fue hecha en Roma y en ella se relatauna escena de un rey griego que tenía un fuerte temperamento, y por ello, fue condenado a estaratrapado entre viñedos.
Nanopartículas de oro de aprox. 20 nm
obtenidas por Faraday en 1857
(Museo Británico)
20 nm
Avances Tecnológicos ha conducido a un gran avance en nanotecnología
Microscopía Electrónica Microscopía de Efecto Túnel Manipulación de átomos
1951 1980 1985
Claassens, C.H. Nanotechnology in South Africa. Nano 7 (2008)
Fuerte Inversión en Nanotecnología
Propiedades de las nanopartículas
• Pequeño tamaño (1-100 nm)
• Elevada superficie en relación a su volumen
• Elevada reactividad
• Propiedades ópticas (nanopartículas metálicas)
Propiedades de las nanopartículas
Oro a granel Soluciones de nanopartículas de oro
Efectos de interacción
Elevada reactividad
Nature Materials, 2009, July 2009, 554
Cobalt nanoparticles 12 nm in diameter evaporated from a colloidal solution into an ultrathin amorphous C film.
Autoagregación de nanopartículas de cobalto para dar origen a estructuras supramoleculares
http://www.ffn.ub.es/ritort/payr.seminars.html
Efecto plasmón: color, forma y tamaño
Nanometals: formation and color. L. M. Liz-Marzán, “Materials Today”, 2004200420042004, 7, 26-31.
Nanoesféras de oro y plata (AuAg)
Nanobarras de oro de
diferentes relaciones
largo/ancho
Nanoprismas de plata de
diferentes largos
Ópticas - Nanoesferas
Figura 1. Representación de la resonancia de plasmón de superficie en nanoesferas de metales nobles
Tamaño y forma
Entorno
Composición nanopartícula
Distancia interpartícula
Propiedades nanopartículas metálicas
Láser o microondas(baja potencia)
Las nanopartículas metálicas absorben energía y la disipan de manera local
Laser o microondas(baja potencia)
Las nanopartículas metálicas absorben energía y la disipan de manera local
Cirugía molecular
Espectro electromagnético
Ventana Biológica: elevada penetración de la radiación en los tejidos
Aplicaciones de Aplicaciones de Aplicaciones de Aplicaciones de NanopartículasNanopartículasNanopartículasNanopartículas
Nanopartículas en medicina
Dendrímeros Fulereno
Nanotubos de
carbonoMicelasNanoliposomas
Nanopartículas
metálicas
Nature Reviews/Neurology, 8, june 2012
Aplicaciones en Medicina� Destrucción de tumores por irradiación (cáncer)
� Destrucción de agregados tóxicos proteicos (Alzheimer)
� Efecto antibiótico (infecciones)
� Diagnostico por imágenes (mejorar el contraste de la imagen de tumores)
� Mejorar la entrega de fármacos a diferentes regiones (aumenta la selectividad en cáncer)
� Teranosis (diagnóstico y terapia)
Aplicaciones en Medicina� Destrucción de tumores por irradiación (cáncer) con
nanoparticulas de oxido de hierro
Aplicaciones en Medicina� Destrucción de agregados tóxicos proteicos involucrados en la enfermedad de
Alzheimer
Destrucción de agregados proteicos tóxicos (Alzheimer)
Destrucción de agregados proteicos tóxicos (Alzheimer)
Micrografías microscopia electrónica donde se evidencia la desagregación de agregados de la proteína β-amiloide,utilizando nanoesferas de oro y el péptido CLPFFD, mediante la aplicación de irradiación microondas.
Kogan, MJ. Et al. Nanoparticle-Mediated Local and Remote Manipulation of Protein Aggregation. Nano Letters. 2006, 6(1) 110-115.
Aplicaciones en Medicina� Efecto antibiótico con nanopartículas de plata y con
nanopartículas de cobre
Azocar y cols. Materials Chemistry and Physics 137 (2012) 396-403
• Diagnostico (mejorar el contraste de las imágenes de tumores)
Aplicaciones en Medicina
CANCER RESEARCH 60, 6641–6648, December 1, 2000
Aplicaciones en Medicina� Mejorar la entrega de fármacos a diferentes regiones
(mayor selectividad, reducción de efectos tóxicos)
J. Phys. D: Appl. Phys. 36 (2003) R167–R181
Efecto EPR (Enhanced Permeation Retention)
Aplicaciones en Medicina
� Teranosis (diagnostico y terapia)
Nanopartículas empleadas en clínica
¿Cómo se distribuyen las partículas en el organismo?
¿Llegan al cerebro?
¿Son tóxicas?
Las nanopartículas llegan al cerebro.
Pardes, Guerrero, Araya, Salas, Kogan MJ. Et al, Biomaterials 33 (2012) 7194-7205
Biodistribution of C(GNP)LPFFD by PET
Guerrero S., Kogan MJ. et al, Bioconjugate Chem., 2012, 23, 3, 399
Figure 4. Representative image of a 120 min PET scan after an intravenously injection of a 5.2 nM solution of C(AuNP)LPFFD–C(AuNP)K([18F]-SBF) in rats.
Nanotoxicologia
ACS Nano (2009) 6, 1230.
No son toxicas
(Análisis histopatológico en ratas)
C. Lasagna-Reeves , Kogan MJ et al. / Biochemical and Biophysical Research Communications 393 (2010) 649–655
Publicaciones relacionadas con
nanotecnologia (internacional)
Regulatory Toxicology and Pharmacology
Volume 59, Issue 1, February 2011, Pages 47–52
Allianz Global Corporate & Specialty
Publicaciones en Chile
L.Barrientos, G. Gonzales, Nanotechnolgoy in Chile, 2009
Nanotecnología en Chile
•Hay alrededor de 30 grupos de investigación en el área.
•Es necesaria la creación de infraestructura para el desarrollo de lananotecnología. Por ejemplo, a través de la adquisición de equipamiento para lacaracterización de nanomateriales.
•Concentrar recursos en un centro de equipamiento mayor administrado porCONICYT en el que exista acceso tanto a los grupos universitarios como a losgrupos privados.
•Formación de recursos humanos.
•Creación de un Ministerio de Ciencia y Tecnología.
Nanotecnología y Salud
• Se espera que la nanotecnología realice una grancontribución a la medicina a través del aporte de terapiasmas selectivas y efectivas
• Contribuir a la teranosis (diagnostico y terapia en un soloprocedimento)
• Se deben evaluar los potenciales efectos tóxicos de lasnanopartículas.
Natura libre. Salvajes. Ni transgenia ni nanotecnología
Laboratorio de NanobiotecnologiaFacultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas
Universidad de Chile
Gracias por su atención!!!!!!!