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Nanotecnología

Ciencias del Mundo Contemporáneo (CMC). Trabajo fin de curso. Nanotecnología en Alimentación, agricultura y medicina. Enrique Madurga y Celia López. 1º Bach B. CA: 2012/2013
by

Enrique Madurga

on 8 June 2014

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Transcript of Nanotecnología

Nanotecnología Alimentación Medicina “Muchos se refieren a la nanotecnología como la ciencia del futuro, pero la realidad es que ya está presente en muchos productos de consumo diario” ¿Qué es la nanotecnología? Es un campo de la ciencia que se basa en el estudio, control y manipulación de materiales (estructuras moleculares y átomos) a nivel nanométrico. Cuando se manipula la materia a una escala tan minúscula de átomos y moléculas, demuestra 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 que comparadas con el mismo material a escala normal no tienen nada que ver. 1nm = 10 mm. -6 Nanomateriales Son sistemas de liberación controlada, contenedores donde se introducen nutrientes, medicamentos o plaguicidas. Pueden ser de carbono. Estructuras Son estructuras tubulares rondando el nanómetro, pueden ser de distintos materiales, pero los más usados son los de carbono.

Se forman enrollando una lámina de grafito sobre sí misma, cuando tienen forma esférica se llaman buckyballs.

Pueden presentar, desde un punto de vista eléctrico, desde semiconductividad hasta, en algunos casos, superconductividad. Este amplio margen viene dado por relaciones fundamentalmente geométricas.

Asimismo, los enlaces entre los átomos de carbono les proporciona la capacidad de ser la fibra más resistente que se puede fabricar hoy día. Por otro lado, frente a esfuerzos de deformación son capaces de deformarse. Dendrímeros Nanotubos o fullerenos Nanosensores Nanocápsulas Desarrollados por el nanotecnólogo James Baker.
Son estructuras en 3D con varias ramificaciones, dentro de las cuales se pueden acoplar moléculas de distinta naturaleza (medicamentos,...) y transportarlos por el organismo. Utilizadas como vehículo para la liberación de sustancias:

Micelas (conglomerado de una sola capa de lípidos que encierran en su interior antioxidantes, vitaminas).

Liposomas (vesículas esféricas compuestas de una bicapa lipídica, usados en terapia génica, etc.

Nanoemulsiones (dispersión de dos líquidos inmiscibles gracias a otra sustancia). Celia López y Enrique Madurga
1º Bach. B y agricultura Todavía no se han desarrollado totalmente pero se prevé que permitirán detectar contaminantes, virus y bacterias patógenas en alimentos, animales o campos de cultivo; se caracterizan por su fiabilidad, sensibilidad, corto tiempo de análisis, facilidad de manejo, larga duración y de bajos costes. En la alimentación hay varios tipos:

•Microrrays o nanochips. •Nariz electrónica. •Lengua eléctrónica. Nanomedicina Llamamos "nanomedicina" a la rama de la nanotecnología que permitirá la posibilidad de curar enfermedades dentro del cuerpo a nivel celular o molecular.
Su avance está siendo vertiginoso.
Las aplicaciones de la nanomedicina son en: Técnicas analíticas y herramientas de diagnóstico Medicina regenerativa Liberación de fármacos Los biosensores pueden reconocer la presencia, actividad o concentración de una molécula biológica. Son esenciales en el diagnóstico de enfermedades.

Los "biochips" permitirán fabricar vacunas, valorar la resistencia de ciertas enfermedades víricas ante los antibióticos o identificar los cambios que sufren algunos genes ligados a enfermedades tumorales. Es uno de los mayores avances en cuanto a nanomedicina. Se han fabricado nanodispositivos que contienen los medicamentos a aplicar, conteniendo la dosis necesaria.
Podemos distinguir los siguientes nanosistemas de liberación de fármacos:
- Micelas: se usan para transporte y liberación de fármacos no solubles en agua.
- Liposomas: estructuras similares a membranas, donde incluimos algunas proteínas que actúan como canales por los que el medicamento es liberado.
- Dendrímeros: transportan medicamentos y otras sustancias por el organismo.
- Nanotubos de carbono: son de baja toxicidad lo que les convierte en un buen sistema de liberación de fármacos. Busca el mantenimiento, la mejora y la restauración de la función de las células, tejidos y órganos mediante la aplicación de métodos relacionados con la terapia celular.
La mayor parte de las aportaciones de la nanoetcnología está relacionada con la producción de nuevos materiales, la producción de moléculas bioactivas,... Beneficios e inconvenientes orgánicas Agricultura Alimentación Plaguicidas y herbicidas Nanosensores cultivos afectados continuamente por plagas de insectos o enfermedades. Roundup® Nanocápsulas libera nanocápsulas en contacto con las hojas. Otro producto que libera nanocapsulas al entrar en contacto con el estómago de insectos lepidopteros Poco desarrollados. Algunas empresas hablan de "ejércitos de nanosensores que se liberan en campos de cultivo:
miden los niveles de agua, nitrógeno, etc;
detectan posibles plagas y enfermedades;
emiten señales que son captadas por ordenadores. Nanofood Procesado y envasado Utensilios de cocina “El término ‘nanofood’ o ‘nanoalimento’ se refiere a todo alimento que haya sido cultivado, producido, procesado o empaquetado mediante el empleo de técnicas o herramientas nanotecnológicas o al cual se le han agregado nanomateriales manufacturados.” Reducir el contenido de grasas, carbohidratos o calorías
Aumentar el contenido de proteínas, fibras o vitaminas para poder comercializarlos como alimentos ‘saludables’. Alrededor de entre 300 y 500 productos que contienen nanopartículas circulan en los supermercados. Las industrias no tienen la obligación de informar en las etiquetas, no se sabe con certeza cuáles son los productos que las contienen. Los envases pueden liberar agentes antimicrobianos, antioxidantes, sabores y fragancias para prolongar su tiempo de conservación o mejorar sus propiedades. Algunos usan nanotubos de carbono para extraer el oxígeno o dióxido de carbono que causan el deterioro del alimento. Diseño de materiales de envasado con nanosensores para conocer las condiciones internas y externas de los productos. Estos materiales de envasado pueden, detectar cambios en la temperatura o la humedad y expresarla, por ejemplo, cambiando de color. NanoInk, tinte cambia a color azul en contacto con oxígeno. El aceite cuando es expuesto al calor se deteriora pasa a tener una consistencia viscosa.
Oilfresh ha desarrollado una placa metálica, plana y vertical elaborada con nanoarcillas que impide esto y hace que se obtengan mejores texturas en los alimentos. Pulmones y otros órganos Problemas ¿Qué pasaría si soltaran el producto en el estómago de un humano? Muy pequeñas Atraviesan el sist. inmunológico Se mueven a través de la piel Los nanosensores se diseñaron en principio para el sistema SmartDust de usos militares en campos de batalla para medir las condiciones del terreno y como su propio nombre indica es un “polvo inteligente” cargado de nanosensores. Curiosidad Las agroproteínas son sensibles al agua, con lo cual las propiedades mecánicas y de barrera se ven afectadas. A veces se produce lo que se llama migración de las nanopartículas del envase hacia el alimento, y eso supone un problema. Las nanopartículas repelen a las bacterias o sustancias contaminantes que se pueden quedar adheridas a los mismos y contaminar el alimento manipulado. Ketchup !! Al agitarlo se aumenta su viscosidad Bebidas inteligentes Nanocápsulas cambian el color, sabor y olor de las bebidas Helados y Pastas nanoemulsiones reducen el contenido graso y cambian la textura de alimentos Pan de molde blanco Nanocápsulas de aceite de pescado con Omega3 evitan que el pan tenga sabor a pescado. Productos lácteos Patatas Bebidas y golosinas Cerveza Miller Hite Brewery Nanocompuestos a base de naylon. Barrera contra el O2 y CO2 y mayor resistencia. Bandejas biodegradables Termoformadas con polímeros nanocompuestos. Recipientes de conservación Nanopartículas de plata. Los alimentos se mantienen frescos durante más tiempo Adhesivos Nanoesferas de almidón. El adhesivo requiere menos tiempo, agua y energía para secarse Refrigeradores Nanopartículas de plata cubren la pared interior, y las juntas llevan bioprotectores impidiendo que entren bacterias del exterior Freidoras Sartenes Cuchillos Tablas de picar Algunos compuestos inorgánicos como el cinc, dióxido de titanio, plata o el dióxido de selenio, pueden ser altamente dañinas para algunos órganos como el hígado, bazo o páncreas; forman radicales libres en las neuronas, o inhiben el crecimiento celular. Toxicidad: por ser una ciencia nueva existen pocos datos experimentales sobre sus efectos sobre el ser humano. La creación de nuevos tratamientos que aportaran grandes mejoras en los usados para enfermedades como el cáncer o la diabetes.

Mejoras en los sistemas de administración de medicamentos con menos efectos nocivos y tóxicos para el paciente.

Se reducirían los costes en medicinas, y asi esta podría abarcar un mayor número de países.
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