Nanobiotecnologia: princ

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Nanobiotecnologiaprincípios e aplicações

• Prof. Dr. Vinicius Campos
• Disciplina de Nanobiotecnologia
• Graduação em Biotecnologia - UFPel

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Abordagens da aula...
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Nanotecnologia
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(No Transcript)
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Alimentos nanoestruturados
SUPLEMENTOS ALIMENTARES nano/micropartículas para
melhor absorção intestinal.
CHOCOLATE em nanopartículas para melhor textura
VITAMINAS EM SPRAY nanogotas para melhor absorção
nasal.
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Breve Histórico da Nanotecnologia

• 2500 anos atrás Filósofos gregos já estudavam
  qual a unidade formadora dos materiais
• 1959 Richard Faynman sugeriu o arranjo de
  átomos de acordo com a necessidade considerado
  o pai da nanotecnologia

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Nanotecnologia

• A nanotecnologia é um conjunto de técnicas usadas
  para manipular a matéria na escala de átomos e
  moléculas 1 a 100 nm
• Nano é uma medida e não uma tecnologia
• A chave para a nanotecnologia é que em nanoescala
  a propriedade dos materiais pode mudar
  drasticamente efeitos quânticos

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Nano X Macro

• Abaixo de 100 nm as propriedades físicas e
  químicas mudam
• Aumento da área superficial maior reatividade.
  Ex. maior penetração em células
• Novas propriedades óticas, elétricas e magnéticas

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Nanotecnologia

• Carbono na forma de grafite (lápis) é macio e
  maleável em nanoescala pode ser mais resistente
  que o aço e seis vezes mais leve

Carbono Grafite
Nanotubo de Carbono
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Nanotecnologia

• O óxido de zinco é normalmente branco e opaco em
  nanoescala ele se torna ele se torna transparente

ZnO
Nanocristal de ZnO
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Nanotecnologia

• O alumínio em nanoescala pode entrar em combustão
  espontânesa e pode ser utilizado como combustível
  para foguetes

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(No Transcript)
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Nanotecnologia
Duas abordagens diferentes Top-down
redução das dimensões dos dispositivos ?
miniaturização Abordagem física
Bottom-up montar estruturas a partir de
moléculas ? replicando a
Natureza Abordagem química
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(No Transcript)
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Divisão da nanotecnologia
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Nanotecnologia

• Pode ser dividida em três grandes áreas
• Nanoeletrônica
• Nanomateriais
• Nanobiotecnologia

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Nanoeletrônica
Anos 20 a 70 - Válvulas
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Nanoeletrônica
Anos 80 2000 - Microchip
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Nanoeletrônica
2015 - Nanochip
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Nanomateriais

• Área da nanotecnologia que busca controlar a
  morfologia dos materiais em escala nano
• Instrumentos de medição e manipulação
• Microscópio de força atômica

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Imagens de DNA obtidas por Microscopia de Força
Atômica
1.5 ?m
155 nm
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Nanobiotecnologia
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Nanotecnologia
Quando aplicada às ciências da vida recebe o nome
de
Nanobiotecnologia
Formas variadas aplicadas a Industria
Farmacêutica e Médica Emulsões múltiplas e
inversas, Micro e nanogéis, Nanopartículas
poliméricas biodegradáveis, Nanopartículas
lipídicas sólidas, Lipossomas, Quantum
dots, etc.
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(No Transcript)
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Nanobiotecnologia

1. Nanotubos
2. Nanopartículas
3. Nanopolímeros
4. Quantum dots/pontos quânticos

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Nanotubos

• Nanotubos de carbono
• Nanotubos de haloisita naturalmente formados

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Aplicações dos Nanotubos

• Transfecção de ácidos nucléicos
• DNA
• RNA
• RNAi
• Entrega de fármacos/Drug delivery
• Nanoantibióticos
• Nanovacinas
• Nanoanticorpos

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Nano-Sperm-mediated gene transfer
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Nanopartículas

• Nanocápsulas
• Nanopartículas magnéticas
• Nanopartículas poliméricas
• Lipossomos

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Lipossoma
Nanopartículas Poliméricas
Nanopartículas Lipídicas Sólidas
Nanopartículas Metálicas/Magnéticas
Nanoemulsões
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Aplicações das Nanopartículas

• Entrega de ácidos nucléicos
• Drug delivery
• Nanoencapsulamento de fármacos
• Liberação controlada de fármacos
• Diagnóstico de donças
• Nanocosméticos

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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
38
(No Transcript)
39
(No Transcript)
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Nanocosméticos e nanopartículas
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Nanocosméticos e nanopartículas

• Uso de Nanocosméticos
• Partículas metálicas para aumento de brilho em
  maquiagens
• Nanoemulsões para cabelos mais hidratantes
• Proteção de ativos contra a degradação,
  (encapsulamento da vitamina C)
• Liberação em camadas mais profundas da pele de
  ativos anti-rugas
• Melhoria da textura do creme e formação de um
  filme mais eficiente de protetores solar,
  (nanopartículas de dióxido de zinco).

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(No Transcript)
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Nanopolímeros

• Nanopolímeros catiônicos
• Nanopolimeros dendrímeros

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Aplicações dos Nanopolímeros

• Transfecção de ácidos nucleicos
• Drug delivery
• Scaffolds
• Células tronco

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Quantum dots
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Funcionalização
Este processo trata das alterações nas
propriedades eletrônicas e estruturais das
nanoestruturas. Neste caso, átomos ou moléculas
podem ser adsorvidos ou ligados às
nanoestruturas, alterando, de alguma forma, as
propriedades originais, acrescentando com novas
propriedades.
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Funcionalização
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Funcionalização
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Biossegurança em Nanobiotecnologia

• Se as nanopartículas entram nas células, quais
  seus efeitos fisiológicos nos tecidos?
• As nanopartículas poderiam  ganhar acesso
  à circulação sistêmica a partir do contato com a
  pele? Isso seria relevante para medicamentos e
  cosméticos?
• Qual o efeito de terapias usando nanotubos?

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(No Transcript)
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Revisando...

1. 1959 início da nanotecnologia
2. Efeito quântico
3. Botton-up/Top-down
4. Ciência multidisciplinar
5. Nanoeletrônica/Nanomateriais/Nanobiotecnologia
6. Nanotubos/Nanopartículas/Nanopolímeros/Nanocosméti
   cos
7. Funcionalização
8. Biossegurança

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Prof. Dr. Vinicius Farias Campos Graduação em
Biotecnologia fariascampos_at_gmail.com vcampos_ib_at_uf
pel.edu.br