Post on 17-Apr-2015
Nanobiotecnologia aplicada a saúde
humana
Dr. Luciano da Silva Pinto
Introdução –definições, termos e conceitos
• "Nano" é um prefixo que vem do grego antigo e significa "anão”
• 1 nanômetro (nm) = 1 bilionésimo do metro, 10-
9m
Objetivo da Nanotecnologia:
•Criar, caracterizar, produzir e aplicar estruturas, dispositivos e sistemas, controlando forma e tamanho na escala nanométrica.
•Crescente capacidade da tecnologia moderna de ver e manipular átomos e moléculas.
NANO?
1 nm = 10-9 m
Nanotecnologia: do que se trata
mesmo?
Existem várias “ nanotecnologias”. O que todas tem em comum é que envolvem o estudo e a manipulação da matéria em
uma escala muito pequena, geralmente da ordem de 1 a 100 nanômetros (1 metro = a
1 bilhão de nanômetros).
O que é NanoBioTecnologia?
“Nano” – Estruturas na escala nanométrica
“Bio” – processos biológicos
“Tecnologia” – Desenvolvimento e produção de novos materiais
NanoBioTecnologia :está relacionada à manipulação da matéria ao nível molecular, visando à criação de novos
materiais, substâncias e produtos aplicada em processos biológicos.
Bionanotecnologia e Nanomedicina
• Aplicações atuais e futuras
– Lab-on-a-chip Technologies– Self-assembly– Drug delivery– Novos medicamentos– Imagem– Tratamento do câncer– Implantes e próteses– Nanorôbos
Bionanotecnologia e Nanomedicina
• As máquinas nanométricas mais completas e funcionais que conhecemos são as máquinas moleculares que regulam e controlam os sistemas biológicos.
Manipulação do DNA
Engenharia de tecidos - Neurochips
Motores moleculares
Resolução de imagem
Drug delivery
O que acontece quando se manipula a matéria nessa
dimensão ?• Novos paradigmas:
• Efeitos quânticos passam a ser explorados• Efeitos gravitacionais perdem importância• Propriedades óticas (resposta a estímulo luminoso) podem ser exploradas• Forças atômicas e moleculares (forças de Van der Waals)• Explora propriedades nanométricas para obter efeitos macroscópicos.
Exemplo - Lagartixa
Aumento da área superficial = maior reatividade, maior penetração em células
Uses of Nanotechnology in Environmental Technology in Hessen -Innovation potentials for companies -www.hessen-nanotech.de
Alguns materiais deixam de ser inertes em nanoescala
Nanopartículas Semicondutoras
Bruchez et al, Science, 1998, 281, 2013
Espectros de emissão de NPs de CdSe – diferentes tamanhos
Ferramentas
• Visualização e Caracterização
• Síntese
Ferramentas
Visualização e Caracterização
• Microscópio de Força Atômica - AFM;• Microscópio de Tunelamento - STM;• Microscópio Eletrônico de Transmissão – TEM;• Microscópio Eletrônico de Varredura – SEM;• Espectroscopia de Infra-Vermelho;• Espectroscopia Raman;• Ressonância Magnética Nuclear.
Visualização e caracterização
Microscópio de tunelamento -STM
Microscópio de força atômica
Síntese
• Chemical Vapor Deposition – CVD;
• Molecular Beam Epitaxy – MBE;
• Litografia por feixe de elétrons;
• Feixe de íons;
• Síntese Hidrotérmica;
• Auto-montagem molecular.
Síntese
Deposição de vapor químico
A técnica de epitaxia por feixe molecular (MBE ) foi desenvolvido inicialmente para o crescimento cristalino de semicondutores. É um vácuo ultra- alto (P < 10-6 mbar) tecnologia baseada na evaporação seqüencial dos componentes elementares colocado em células de efusão de Knudsen . Uma das vantagens deste método baseia-se no controle do crescimento em tempo real, graças à utilização in situ da difração de elétrons de alta energia em incidência rasante (RHEED).
SínteseEpitaxia por feixe molecular
Síntese
Feixe de íons
Esta técnica utiliza um feixe de íons altamente concentrado (geralmente oxigênio ou íons de césio são usados para
amostras inorgânicas ).
Síntese
• inclui as várias técnicas de cristalização de substâncias de soluções aquosas quentes em alta pressão de vapor , também denominado método hidrotermal.
Síntese hidrotérmica
Histórico
Histórico
Michael Faraday, 1857 – Estudo sistemáticosobre as diferentes cores do ouro coloidal (M.Faraday, Philos. Trans. Royal Soc. London (1857)147, 145.)
Histórico
Richard Feynman
1959 Richard Feynman profere a famosa palestra "There's Plenty of Room at the Bottom",
sobre as perspectivas da miniaturização: a enciclopédia Britânica poderia ser escrita na
cabeça de um alfinete.
Histórico
• 1968 Alfred Y. Cho and John Arthur do Laboratórios Bell e seuscolegas desenvolvem uma técnica que permite depositar camadas atômicas em uma superfície: a epitaxia molecular –“molecular beam epitaxy (MBE)” – uma das ‘técnicas usadas na litografia: precisão em microescala.
• 1974 N. Taniguchi cria a palavra "nanotecnologia" significando máquinas com tolerância de menos de um mícron.
“’Nano-technology' mainly consists of the processing of separation, consolidation, and deformation of materials by one atom or one molecule."
Histórico
Histórico
Histórico
• 1986 K. Eric Drexler publica "Engines of Creation", um livro futurístico que populariza a nanotecnologia. http://www.foresight.org/EOC/index.html
Histórico
Histórico
Histórico
Histórico
Viagem Fantástica (Nanobots)
Nanobots a serviço da medicina
Reparadores celulares
Limpadores de vírus
Reparadores gênicos
Limpadores de alvéolos pulmonares
Acelerador de neurônio
Limpadores de artérias