1. Ciencia de los
Materiales
Nanotecnología, Polímeros y Biomateriales
Nuestros Antecedentes y Perspectivas
Reconozcamonos
Grupo de Investigación Ciencia de
los Materiales
Betty Lucy López
Instituto de Química
UdeA
Junio 4 de 2009

2. Ciencia de los
Materiales
Nuestro Principal Recurso
Profesores

3. Ciencia de los
Materiales
Nuestro Principal Recurso
Estudiantes
de Posgrado

4. Ciencia de los
Materiales
Nuestro Principal Recurso
Estudiantes
de Pregrado

5. Ciencia de los
Materiales
Infraestructura
Sede de Investigación Universitaria (SIU)
Laboratorio 310 Torre 1
Análisis Termogravimétrico (TGA)
Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC)
Análisis Dinámico Mecánico (DMA)
Espectroscopia Infrarroja (FTIR)
Porosimetria y Area Superficial (ASAP)
Cromatografo Líquido de Alta Eficiencia
(HPLC)
Medidor Cinéticas de Hinchamiento
Espectrofotómetro UV-vis
Empacador de Columnas
Tamaño por Dispersión de Luz DLS
Medidor de potencial Zeta

6. Ciencia de los
Materiales
Nuestro Aporte
Obtención y caracterización de nuevos materiales y mejoramiento de las
propiedades de los materiales existentes a nivel comercial para diferentes
aplicaciones.
Nuestros Objetivos
Contribuir al desarrollo socioeconómico con la obtención de nuevos materiales
para aplicación industrial y en el campo de la salud.
Procurar por una mejora en el medio ambiente mediante procesos tales como
la producción de biomateriales, reciclaje y la reutilización de desechos
poliméricos, agroindustriales y orgánicos.
Adsorción y purificación de desechos contaminantes y tóxicos.

7. Ciencia de los
Materiales
Nuestra Investigación
Nanomateriales Porosos y No porosos
Síntesis de polímeros biodegradables y biocompatibles
Síntesis, caracterización y reforzamiento de polímeros
Materiales para catálisis y procesos de separación y purificación
Nanotecnología en Liberación de Medicamentos

8. Ciencia de los
Materiales
Nanomateriales Porosos y No Porosos

9. Ciencia de los
Materiales
Sector Ambiental
Membranas porosas
Sensores
Materiales Amigables con el Ambiente
Combates de plagas
Sector Industrial Sector Salud
Recubrimientos Liberación de Medicamentos
Refuerzos Mecánicos Microchips para análisis
Dispositivos ópticos y genéticos
magnéticos Tejidos Artificiales
Otras aplicaciones
Materiales ultra resistentes y ultralivianos
Electrónicos
Alta eficiencia de la luz solar
Almacenamiento de energía

10. Ciencia de los
Materiales
Síntesis y caracterización de nanotubos de carbón,
nanosilicatos y nanosílicas

11. Ciencia de los
Materiales
Soportes síliceos para la inmovilización de enzimas
SOPORTE LACTASA BIOCATALIZADOR HIBRIDO
Sííica
Tipo Porcentaje de
Actividad
Sííica +
lactasa
Lactasa Libre 100 %
Lactasa 40-60 %
Inmovilizada

12. Ciencia de los
Materiales
Sílica o
Látex híbridos polímero
Polímero
Película polimérica
con sílica
• Resistencia térmica
Recubrimientos • Mejores propiedades mecánicas
• Resistencia al rayado
Partículas termosensibles Partículas estimulo • Hidrogeles sensibles a temperatura
core-shell respuesta • Hidrogeles sensibles a pH
Liberación • Vectorización
Controlada • Control de estructura química

13. Ciencia de los
Materiales
Síntesis de Polímeros
Biodegradables y Biocompatibles

14. Ciencia de los
Materiales
Uno de los mayores retos en investigación es el desarrollo de materiales más
económicos y amigables con el medio ambiente.
Obtención y caracterización de diferentes polímeros biodegradables a
partir de fuentes renovables y/o desechos para diferentes aplicaciones .

15. Ciencia de los
Materiales
Preparación de hidrogeles como soportes para cultivo de células
Preparación de membranas de quitosan proveniente de conchas de
camarón

16. Ciencia de los
Materiales
Preparación de hidrogeles como soportes para cultivo de células
N-Isopropil acrilamida
Deswelling: 2.5% Crosslinking Agent
1.0
Swelling Ratio
0.8 LCST= 26.3ºC
0.6
0.4
20 24 28 32
Temperature (ºC)

17. Ciencia de los
Materiales
Obtención de biopolímeros termofijos de interés industrial
a partir de fuentes renovables

18. Ciencia de los
Materiales
Síntesis y caracterización del polímero biodegradable PLA

19. Ciencia de los
Materiales
Síntesis, Caracterización y
Reforzamiento de Polímeros

20. Ciencia de los
Materiales
La generación de nuevos polímeros con mejores propiedades mecánicas,
térmicas, tribológicas y químicas implica esfuerzos en investigación tanto
aplicada como básica.
En la preparación de resinas poliméricas para uso en recubrimientos se
requiere disminuir el uso de solventes orgánicos con este objetivo se
preparan resinas híbridas orgánico-inorgánico y resinas con alto contenido
de sòlidos.

21. Ciencia de los
Materiales
Síntesis y caracterización de materiales poliméricos híbridos.

22. Ciencia de los
Materiales
Síntesis de resinas alquídicas altamente ramificadas

23. Ciencia de los
Materiales
Reforzamiento de fibras textiles y elastómeros

24. Ciencia de los
Materiales
Preparación de membranas poliméricas para su uso en
celdas combustibles

25. Ciencia de los
Materiales
Materiales para Catálisis y Procesos
de Separación y Purificación

26. Ciencia de los
Materiales
El uso de materiales sólidos como catalizadores heterogéneos y fases
estacionarias cromatográficas es un tema de interés mundial debido a los
impactos técnicos, económicos y ambientales que esto generaría si se
pueden producir a gran escala.

27. Ciencia de los
Materiales
Catalizadores heterogéneos (ácidos o básicos)
Glicerol Diglicerol Agua
OH OH OH
O
HO O OH H H
HO OH +
OH
+
HO OH

28. Ciencia de los
Materiales
Preparación de columnas para cromatografía líquida de alta
eficiencia (HPLC) (fase normal, fase reversa y fase quiral).

29. Ciencia de los
Materiales
Nanotecnología en Liberación de
Medicamentos

30. Ciencia de los
Materiales
Numerosas drogas exhiben baja solubilidad o son tóxicas o son destruidas
en el cuerpo.
Vectorización se denomina a la liberación de la droga en el punto de interés
específico para lograr un máximo efecto. Lo anterior exige que las
nanopartículas se funcionalicen con grupos adecuados para que reconozcan
las células afectadas.

31. Ciencia de los
Materiales
Ventajas de la Liberación Controlada
Reducción de la dosis y la frecuencia de dosificación.
Se reduce los efectos colaterales que el exceso de AA puede provocar.
Se disminuye la degradación que sufre el AA dentro del cuerpo dado que
las nanopartículas protegen la droga encapsulada de estas
interferencias gastrointestinales.

32. Ciencia de los
Materiales
Las Nano Partículas
Deben ser generalmente materiales biodegradables y/o biocompatibles.
Capacidad de almacenamiento del medicamento.
Estabilidad del medicamento y la nanopartícula
durante su trasporte.
Se direccione a las células, tejidos o órgano
específico

33. Ciencia de los
Materiales
Clases de Nano Partículas
Nanopartículas sólidas (nanoesferas) biodegradables son
obtenidas por polimerización en emulsión con la droga
encapsulada en el interior o anclado químicamente a la
superficie.
Nanocápsulas (NC), estas son partículas tipo “core-shell”,
en las cuales el cascarón esta hecho de polímero y el
centro es de naturaleza oleosa en la cual se encuentra el
AA solubilizado

34. Ciencia de los
Materiales
Ensamble de Nanopartículas de PLA
Sobre Substratos Planos
Preparar sistemas planos biodegradables a partir de
nanoparticulas de PLA con nanoparticulas de oro Degradación enzimática
como cascaron para monitoreo optico de cambios Assembly: (PEI/PAA)2(PLA-PEI / PAA) 8
ambientales 0.6
t: 0
0.5 Au
550 nm
t: 20 h
0.4
t: 136 h
quot;Abs.quot;
0.3
0.2
0.1
0
300 400 500 600 700 800
2µm quot;Wavelength /nm.quot;
AFM de la capa ultima α- Chymotrypsin 1.0 mg/mL,
del ensamble antes de NaCl 0.1M, Na2HPO4 0.01M
la reducción del oro and pH 7.0 at 36 oC

35. Ciencia de los
Materiales
Ensamble de Nanopartículas de PLA
Sobre Substratos Esféricos
Preparar esferas huecas biodegradables a partir de
nanopartículas de PLA recubiertas con nanopartículas de
oro como sensor de degradación, las cuales pueden ser
usadas para encapsular células y monitorear su ambiente
PLA
SiO2

36. Ciencia de los
Materiales
Gracias
Preguntas