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MATERIALES Y LA BIOTECNOLOGÍA

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on 11 November 2013

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¿PARA QUÉ NUEVOS MATERIALES?
Primer nivel: I + D
(1°) IK4 Research Alliance
Son una alianza de nueve centros tecnológicos y una de las grandes referencias dentro del Sistema Vasco de Innovación.

Desde su creación en 2005, son centros tecnológicos soberanos, unidos con el objetivo de aportar valor a la sociedad.

La Alianza busca la generación, captación y transferencia de conocimiento en clave de tecnología propia, en aquellas disciplinas tecnológicas demandadas por la empresa y la propia sociedad.
Para ello agrupan la totalidad de los recursos de los socios en I+D+i, para diferentes disciplinas: biotecnología, micro y nano tecnologías, medio ambiente y reciclado, energía, gestión y producción industrial, mecatrónica, materiales y procesos, y tecnologías de la información y la comunicación.
Publicado por la revista Materials Horizons de la Real Sociedad Británica de Química, se desarrollado en el marco del proyecto europeo SHINE (“Self-Healing Innovative Elastomers for dynamic seals, damping and noise reduction”).

Polímero capaz de auto-repararse
Dotado con cuatro millones de
euros y tres años de duración (2013-2016),
el proyecto tiene por objetivo el desarrollo de elastómeros termoestables (por ejemplo, gomas y cauchos) con capacidad para
auto-repararse.
Los elastómeros termoestables son el material base para la fabricación de conexiones flexibles empleadas en múltiples aplicaciones . En su período de servicio, el material está sujeto a fatiga, impactos, abrasión, corrosión, desgaste, etc., fenómenos que provocan la formación de pequeñas fracturas que conducen al fallo definitivo de la pieza.
IK4-CIDETEC, Centro de Tecnologías Electroquímicas, está ubicado en el Parque Tecnológico de San Sebastián.
Sus principales áreas son Energía (baterías, pilas de combustible, fotovoltaica) Tratamientos superficiales (recubrimientos y procesos) y Nuevos materiales (sensores, electroópticos, nanomateriales y biomateriales).
Especialización
Los nuevos materiales se postulan como parte de la solución a nuestros retos industriales y sociales. Dichos materiales son necesarios para el desarrollo de productos y procesos de mayor rendimiento y más sostenibles. El descubrimiento y desarrollo de nuevos materiales y la capacidad para formar y utilizar sus propiedades permiten a los científicos e ingenieros desarrollar nuevas tecnologías para impulsar nuestras economías y estilos de vida.
Segundo nivel: Comercializado a pequeña escala
Tercer nivel: Explotado
El área de materiales de IK4-CIDETEC está orientada al diseño, síntesis, caracterización, procesado y mejora de materiales de diversa naturaleza (poliméricos, nanoestructurados, magnéticos, dinámicos, biofuncionales, electroactivos, electro-ópticos, etc.) para la obtención de diferentes productos/dispositivos destinados a dar servicio en sectores industriales tales como: transporte, construcción, energía, alimentación, así como la atención sanitaria preventiva y terapéutica, entre otros.
Los biomateriales están revolucionando muchos aspectos de la atención sanitaria preventiva y terapéutica. En este sentido, están jugando un papel importante en el desarrollo de nuevos dispositivos médicos, prótesis, reparación de tejidos y tecnologías de sustitución, los sistemas de administración de fármacos y técnicas diagnósticas.
Debido a ello, muchos de estos materiales tienen
una vida limitada y tienen que ser frecuentemente sustituidos.

Esto se traduce en elevados gastos de mantenimiento, pérdida de eficiencia, así como una importante
generación de residuos, ya que los elastómeros
termoestables actuales son, por definición, no
reciclables.

(2°) Nanocelulosa cristalina, nuevo material maravilla de bajo costo y ecológico.
NANOCELULOSA CRISTALINA
¿Qué es?

Biopolímero a escala nanometrica compuesto exclusivamente de moléculas de glucosa que forman fibras cristalinas, va desde 100 a 600 nm de longitud y de 20 a 60 nm de diámetro.

Propiedades y aplicaciones.
La nanocelulosa cristalina aguanta más que el acero y se estima que generará una industria de US$600.000 millones para 2020.
Algunos aseguran que este material “maravilla”, como lo llaman algunos, transformará la agricultura tal y como hoy la conocemos.
Es un material transparente, ligero, conduce la
electricidad.
Sus aplicaciones incluyen la industria
farmacéutica, cosmética, biocombustibles,
plásticos y la electrónica.
Aunque actualmente ya existen plantas dedicadas a la producción de nanocelulosa cristalina, los elevados costos de producción todavía frenan el crecimiento de esta industria.
Baterías y Pilas:
Si combinamos las propiedades del grafeno junto con las propiedades flexibles de la nanocelulosa, podríamos obtener pilas que se recargar al ser dobladas (mucho menos contaminantes que las pilas que actualmente utilizamos).

Pantallas: Debido a que la nanocelulosa es transparente, ligera y resistente, puede ser utilizada como sustituto del plástico o el vidrio, con el ahorro energético derivado de su producción que esto supone. Pioneer Electronics es una de las compañías tecnológicas a la cabeza en el estudio de nuevas pantallas para ordenadores, tablets, portátiles o móviles fabricadas con nanocelulosa, mucho más ecológicas que las convencionales.



Filtros: Así como el grafeno, la nanoestructura de la
nanocelulosa puede utilizarse para crear filtros que pueden purificar todo tipo de líquidos.Podrían utilizarse para potabilizar agua allí donde no llegan otro tipo de estructuras más costosas.

Aerogel: Debido a que es muy fuerte y ligero, la nanocelulosa puede ayudar a crear un espuma que puede soportar más de 10.000 veces su propio peso. Como resultado, un material muy poroso y súper absorbente que podría servir como sustituto a las compresas o incluso los tapones higiénicos.

Automóviles: Ford es una de las marcas que más avanzados tiene sus estudios en nanocelulosa. Su composición (resistente pero no pesada) es ideal para armar determinadas partes de la carrocería. Además a un menor peso del coche, un menor consumo de carburante y por consiguiente menos emisiones y contaminacón.

Biocombustible: Con algas verde-azules modificadas genéticamente se puede crear un subproducto para generar biocombustible.

La producción de nanocelulosa se realiza generalmente a partir de la pulpa de celulosa de la madera:

1) Se parte de madera ordinaria y esta se “purifica” eliminando la lignina y la hemicelulosa entre otros compuestos no deseados.

2 ) Luego se muele para obtener una pulpa que se hidroliza(ácida, básica o enzimaticamente) para eliminar el resto de las impurezas.

3) A partir de la celulosa obtenida, se obtiene un concentrado en forma de pasta de cristales de este material de tamaño nanométrico.

4) Esta pasta puede luego aplicarse sobre superficies, laminarse, formar hilos, etc. Finalmente es secado en frio para obtener el producto ya acabado.

BIOTECNOLOGÍA
La biotecnología es la aplicación de la ciencia y la tecnología en los organismos vivos, así como partes, productos y modelos de éstos, con el objetivo de alterar materiales vivos o inertes para la producción de conocimiento, bienes y servicios, según la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE).






Una definición de biotecnología aceptada internacionalmente es la siguiente:

Se refiere a toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos (Convention on Biological Diversity, Article 2. Use of Terms, United Nations. 1992).
REVOLUCIÓN DE MATERIALES
El polímero es apodado ‘Terminator‘


Su apodo surge en honor al T-1000, el Exterminador de metal líquido que antagoniza el clásico Terminator 2 y que es capaz de restituir su cuerpo ante cualquier daño.

Se trata de un plástico del tipo poli(urea-uretano) que se buscará aplicar en industrias como la automotriz y de vivienda, pero también dentro del área médica como un biomaterial del que puedan surgir
nuevas generaciones de piel artificial.
Los BIOMATERIALES se
pueden definir como materiales biológicos comunes tales como piel, madera, o cualquier elemento que remplace la función de los tejidos o de los órganos vivos. En otros términos, un biomaterial es una sustancia farmacológicamente inerte diseñada para ser implantada o incorporada dentro del sistema vivo.

ANTICUERPOS MONOCLONALES Y NANOTUBOS DE CARBONO
En las últimas décadas, el uso de la biotecnología médica permitió importantes avances en las áreas terapéutica y de diagnóstico. De esa manera, muchas enfermedades pueden ahora ser detectadas precozmente y tratadas mejor.
* Los anticuerpos policlonales fueron los protagonistas en la época de la serología y la seroterapia.

*Los anticuerpos monoclonales de primera generación se convirtieron en las herramientas principales de técnicas analíticas como los radio-inmunoensayos, los ensayos inmuno-enzimáticos y la citometría de flujo.

*Avances importantes en el área de la biología molecular y el desarrollo en técnicas de ADN recombinante han hecho posible la creación de anticuerpos recombinantes, también llamados anticuerpos monoclonales de segunda generación, los cuales han tenido un mayor impacto para la biomedicina.
Actualmente, la incorporación de las técnicas de biología molecular, ingeniería genética y proteica han permitido ampliar el horizonte de la generación de anticuerpos monoclonales y sus usos; la producción de anticuerpos monoclonales para uso en humanos es una de las áreas de mayor crecimiento en la industria biotecnológica y farmacéutica; en el mercado se encuentran aproximadamente veintinueve anticuerpos monoclonales aprobados para su aplicación terapéutica.
Los nanotubos de carbono son una forma alotrópica del carbono, como el diamante, el grafito o los fullerenos.
a: diamante,
b: grafito,
c: diamante hexagonal, d: fulereno C60,
e: fulereno C540,
f: fulereno C70,
g: carbono amorfo,
h: nanotubo.
Línea de tiempo de los nanotubos.


1952 Primera imagen de nanotubos de carbono, por
L. V. Radushkevich y V. M. Lukyanovich.
1991 Descubrimiento oficial por Iijima (MWCNT).
1993 Descubrimiento del primer nanotubo monocapa (SWCNT).
1991-2000 Producto de interés principalmente académico.
2000-2005 Se investiga su uso industrial.
2005-2010 Desarrollo de aplicaciones industriales (proyectado).
2010 Gran desarrollo de aplicaciones integradas a productos (proyectado).
Una importante aplicación de los nanotubos,
dada su gran superficie y su baja resistividad, es la electroquímica, como el desarrollo de
supercondensadores, dispositivos para el
almacenamiento de hidrógeno y fabricación de celdas solares.

Biomedicina: Investigadores de universidades italianas
han hecho crecer células nerviosas en sustratos, cubiertos por redes de nanotubos de carbono, encontrado un aumento de la señal neuronal transferida entre células. Como los CNTs son similares en forma y tamaño a las células nerviosas pueden ayudar a reestructurar y reconectar neuronas dañadas.
Automóviles: Mangueras antiestáticas de combustible.
Aeroespacio: Partes de aviones.
Tintas conductoras.
Materiales extremadamente negros: La sustancia más oscura conocida, hasta la fecha, se ha creado a partir de nanotubos de carbono. El material se fabricó una matriz de nanotubos de carbono de baja densidad, dispuestos de forma vertical.
Deportes: Debido a la alta resistencia mecánica de los nanotubos, se están empezando a utilizar para hacer más fuertes las raquetas de tenis, manillares de bicicletas, palos de golf, y flechas de última generación.

Biomedicina: Investigadores de universidades italianas
han hecho crecer células nerviosas en sustratos, cubiertos por redes de nanotubos de carbono, encontrado un aumento de la señal neuronal transferida entre células. Como los CNTs son similares en forma y tamaño a las células nerviosas pueden ayudar a reestructurar y reconectar neuronas dañadas.

Biosensores.

Automóviles: Mangueras antiestáticas de combustible y partes plásticas conductoras para pintado.

¡MUCHAS GRACIAS, POR SU ATENCIÓN!
http://www.oecd.org/sti/biotech/statisticaldefinitionofbiotechnology.htm

http://www.centrobiotecnologia.cl/index.php/que-es-la-biotecnologia

http://techandbits.esmas.com/2013/09/18/crean-plastico-que-sana-por-si-mismo/

http://www.roche.com.mx/portal/es_latam/_biotecnologia http://www.landsteiner.com/biotecnologia-potencial-y-anticuerpos/

Gaceta: Biomédicas | UNAM*Anabel Loza* Walter García. Unidad de Estudios Clínicos de Productos Biotecnológicos Instituto Bioclon

http://www.pharmadn.com/productos/ http://www.cronica.com.mx/notas/2013/743931.html

http://www.creces.cl/new/index.asp?tc=1&nc=5&tit=&art=1088&pr= http://www.salud180.com/salud-z/anticuerpo

http://www.cidetec.es/cas/index.aspx http://www.diclib.com/anticuerpo%20monoclonal/show/es/es_wiki_10/386#.UnANLvlLMTo

http://www.ik4.es/es/default.asp http://www.anima.org.ar/movimientos/campanas/antiviviseccion/articulos/anticuerpos_sin.html

http://blogthinkbig.com/nanocelulosa-grafeno-material-prodigio/ http://www.faba.org.ar/fabainforma/363/acta01.html

http://blogs.usda.gov/2012/08/03/usda-under-secretary-sherman-unveils-nanocellulose-production-facility/

http://eppursimuoveqfitos.blogspot.mx/2012/02/anticuerpos-terapeuticos.html

Materiales extremadamente negros: La sustancia más oscura conocida, hasta la fecha, se ha creado a partir de nanotubos de carbono. El material se fabricó una matriz de nanotubos de carbono de baja densidad, dispuestos de forma vertical.

Deportes: Debido a la alta resistencia mecánica de los nanotubos, se están empezando a utilizar para hacer más fuertes las raquetas de tenis, manillares de bicicletas, palos de golf, y flechas de última generación.
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