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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
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¿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
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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
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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
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La nanotecnología en épocas
inmemorables
� Uso de coloides de oro en medicina por los egipcios para conservar la juventud
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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.
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Nanopartículas de oro de aprox. 20 nm
obtenidas por Faraday en 1857
(Museo Británico)
20 nm
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Avances Tecnológicos ha conducido a un gran avance en nanotecnología
Microscopía Electrónica Microscopía de Efecto Túnel Manipulación de átomos
1951 1980 1985
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Claassens, C.H. Nanotechnology in South Africa. Nano 7 (2008)
Fuerte Inversión en Nanotecnología
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Propiedades de las nanopartículas
• Pequeño tamaño (1-100 nm)
• Elevada superficie en relación a su volumen
• Elevada reactividad
• Propiedades ópticas (nanopartículas metálicas)
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Propiedades de las nanopartículas
Oro a granel Soluciones de nanopartículas de oro
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Efectos de interacción
Elevada reactividad
Nature Materials, 2009, July 2009, 554
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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
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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
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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
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Láser o microondas(baja potencia)
Las nanopartículas metálicas absorben energía y la disipan de manera local
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Laser o microondas(baja potencia)
Las nanopartículas metálicas absorben energía y la disipan de manera local
Cirugía molecular
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Espectro electromagnético
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Ventana Biológica: elevada penetración de la radiación en los tejidos
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Aplicaciones de Aplicaciones de Aplicaciones de Aplicaciones de NanopartículasNanopartículasNanopartículasNanopartículas
![Page 21: Laboratorio de Nanobiotecnologia Facultad de …...Liz -Marzán, “Materials Today”, 2004 , 7, 26 -31. Nanoesféras de oro y plata (AuAg) Nanobarras de oro de diferentes relaciones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022050504/5f9660f8407391486b1c0afd/html5/thumbnails/21.jpg)
![Page 22: Laboratorio de Nanobiotecnologia Facultad de …...Liz -Marzán, “Materials Today”, 2004 , 7, 26 -31. Nanoesféras de oro y plata (AuAg) Nanobarras de oro de diferentes relaciones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022050504/5f9660f8407391486b1c0afd/html5/thumbnails/22.jpg)
Nanopartículas en medicina
Dendrímeros Fulereno
Nanotubos de
carbonoMicelasNanoliposomas
Nanopartículas
metálicas
Nature Reviews/Neurology, 8, june 2012
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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)
![Page 24: Laboratorio de Nanobiotecnologia Facultad de …...Liz -Marzán, “Materials Today”, 2004 , 7, 26 -31. Nanoesféras de oro y plata (AuAg) Nanobarras de oro de diferentes relaciones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022050504/5f9660f8407391486b1c0afd/html5/thumbnails/24.jpg)
Aplicaciones en Medicina� Destrucción de tumores por irradiación (cáncer) con
nanoparticulas de oxido de hierro
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Aplicaciones en Medicina� Destrucción de agregados tóxicos proteicos involucrados en la enfermedad de
Alzheimer
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Destrucción de agregados proteicos tóxicos (Alzheimer)
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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.
![Page 28: Laboratorio de Nanobiotecnologia Facultad de …...Liz -Marzán, “Materials Today”, 2004 , 7, 26 -31. Nanoesféras de oro y plata (AuAg) Nanobarras de oro de diferentes relaciones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022050504/5f9660f8407391486b1c0afd/html5/thumbnails/28.jpg)
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
![Page 29: Laboratorio de Nanobiotecnologia Facultad de …...Liz -Marzán, “Materials Today”, 2004 , 7, 26 -31. Nanoesféras de oro y plata (AuAg) Nanobarras de oro de diferentes relaciones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022050504/5f9660f8407391486b1c0afd/html5/thumbnails/29.jpg)
• Diagnostico (mejorar el contraste de las imágenes de tumores)
Aplicaciones en Medicina
CANCER RESEARCH 60, 6641–6648, December 1, 2000
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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
![Page 31: Laboratorio de Nanobiotecnologia Facultad de …...Liz -Marzán, “Materials Today”, 2004 , 7, 26 -31. Nanoesféras de oro y plata (AuAg) Nanobarras de oro de diferentes relaciones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022050504/5f9660f8407391486b1c0afd/html5/thumbnails/31.jpg)
Efecto EPR (Enhanced Permeation Retention)
![Page 32: Laboratorio de Nanobiotecnologia Facultad de …...Liz -Marzán, “Materials Today”, 2004 , 7, 26 -31. Nanoesféras de oro y plata (AuAg) Nanobarras de oro de diferentes relaciones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022050504/5f9660f8407391486b1c0afd/html5/thumbnails/32.jpg)
Aplicaciones en Medicina
� Teranosis (diagnostico y terapia)
![Page 33: Laboratorio de Nanobiotecnologia Facultad de …...Liz -Marzán, “Materials Today”, 2004 , 7, 26 -31. Nanoesféras de oro y plata (AuAg) Nanobarras de oro de diferentes relaciones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022050504/5f9660f8407391486b1c0afd/html5/thumbnails/33.jpg)
Nanopartículas empleadas en clínica
![Page 34: Laboratorio de Nanobiotecnologia Facultad de …...Liz -Marzán, “Materials Today”, 2004 , 7, 26 -31. Nanoesféras de oro y plata (AuAg) Nanobarras de oro de diferentes relaciones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022050504/5f9660f8407391486b1c0afd/html5/thumbnails/34.jpg)
¿Cómo se distribuyen las partículas en el organismo?
¿Llegan al cerebro?
¿Son tóxicas?
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Las nanopartículas llegan al cerebro.
Pardes, Guerrero, Araya, Salas, Kogan MJ. Et al, Biomaterials 33 (2012) 7194-7205
![Page 36: Laboratorio de Nanobiotecnologia Facultad de …...Liz -Marzán, “Materials Today”, 2004 , 7, 26 -31. Nanoesféras de oro y plata (AuAg) Nanobarras de oro de diferentes relaciones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022050504/5f9660f8407391486b1c0afd/html5/thumbnails/36.jpg)
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.
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Nanotoxicologia
ACS Nano (2009) 6, 1230.
![Page 38: Laboratorio de Nanobiotecnologia Facultad de …...Liz -Marzán, “Materials Today”, 2004 , 7, 26 -31. Nanoesféras de oro y plata (AuAg) Nanobarras de oro de diferentes relaciones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022050504/5f9660f8407391486b1c0afd/html5/thumbnails/38.jpg)
No son toxicas
(Análisis histopatológico en ratas)
C. Lasagna-Reeves , Kogan MJ et al. / Biochemical and Biophysical Research Communications 393 (2010) 649–655
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Publicaciones relacionadas con
nanotecnologia (internacional)
Regulatory Toxicology and Pharmacology
Volume 59, Issue 1, February 2011, Pages 47–52
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Allianz Global Corporate & Specialty
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Publicaciones en Chile
L.Barrientos, G. Gonzales, Nanotechnolgoy in Chile, 2009
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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.
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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.
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Natura libre. Salvajes. Ni transgenia ni nanotecnología
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Laboratorio de NanobiotecnologiaFacultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas
Universidad de Chile
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Gracias por su atención!!!!!!!