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1. TALLER DE NTICS
Nombre: José Campos
Nivel: 2A Electrónica
Fecha: 01/06/16
NANOTECNOLOGÍA
¿QUÉ ES?
La nanotecnología es la revolución tecnológica en curso. Se impondrá en uno o en cuatro
decenios, pero todo indica que se impondrá. ¿Cuáles serán las consecuencias? Es algo imposible
de prever, pero en los países desarrollados la preocupación pública busca adelantarse a los
resultados imprevistos. Existen indicios sobre los posibles efectos de las nanopartículas en la
salud, el medio ambiente y el poderío militar, así como sus consecuencias en los países menos
desarrollados o aquellos que aún no se incorporan a la carrera de lo diminuto. Sin embargo, la
mayor parte de los documentos sobre nanotecnología destaca que las consecuencias serán
menores frente a las enormes ventajas para la sociedad 1. Ulrich Beck, Risk Society: Towards a
NewModernity, Sage Pub., Londres, 1992. * Profesoresdeldoctorado en Estudios del Desarrollo
de la Universidad Autónoma de Zacatecas y COMERCIO EXTERIOR,ABRIL DE 2006 327 en
términos de manipulación y control de los seres vivos (incluidos los humanos mismos), aumento
de la productividad industrial y agropecuaria, descontaminación barata y rápida del aire y el agua,
utilización de energías renovables limpias, etcétera. [1]
HISTORIA
La nanotecnología (deriva del griego nanno que significa enano) es el control de la materia a
escalas de entre 1 y 100 nanómetros. Es la posibilidad de manejar las cosas a escala molecular,
atómica y subatómica, lo que podría reportar beneficios increíbles a las sociedades presentes y
futuras. Entre sus campos de aplicación se incluyen: medioambiente, exploración espacial,
tecnologías de la comunicación e informática, sector energético, textil, construcción y
arquitectura, agricultura, ganadería, electrónica, cosmética, industria militar, automovilística,
seguridad personal y vial, higiene y salud pública, deportes, espionaje y reducción de la brecha
digital, entre otras.
El término fue acuñado en 1974 por el japonés Taniguchi Norio y fue Richard Feynman (premio
Nobel de Física en 1965) con su famosa conferencia titulada "Hay mucho espacio en el fondo",
quien marcó un hito para el desarrollo de la nanotecnología, haciendo ver la posibilidad de
mover las cosas átomo por átomo. Se considera esta conferencia de Feynman, realizada en
1959, como uno de los referentes teóricos de lo que en la actualidad la comunidad científica
internacional cataloga como uno de los proyectos más innovadores y ambiciosos de la ciencia
moderna. El gran despertar de la nanotecnología comenzó a partir de los años 80, a partir del
desarrollo de una amplia gama de microscopios de sonda de barrido, que logran imágenes a
escala atómica.9 El descubrimiento de los nanotubos de carbono (NTC), nanobiosensores de
exelentes propiedades mecánicas y eléctricas, realizado en Japón por Sumio Iijima en 1991.
Hoy existen cerca de 3 mil productos generados con nanotecnología, la mayoría para usos
industriales, aunque las investigaciones más avanzadas se registran en el campo de la medicina
y la biología. [2]

2. MEDICINA
La nanomedicina es una rama de la de la nanotecnología con aplicaciones directas en Medicina,
que podría permitir elabordaje de las enfermedades(diagnóstico, prevención y tratamiento) desde
el interior del organismo. Además ésta capacidad mejoraría el conocimiento de de las vías de
regulación y señalización que dirigen el comportamiento de las células normales y transformadas.
Dado elvertiginoso desarrollo de la ciencias, los profesionales de cualquier gremio debemos estar
lo más actualizados posible sobre el acelerado avance de nuestras respectivas esferas; la
nanotecnología es de las ciencias de avanzada que más está influenciando en todos los haberes
del saber,y el campo de la Medicina no se queda fuera de esta nueva oleada científica-tecnológica.
Esta nueva ciencia ya esta influenciando en el gremio médico con prometedoras aplicaciones en
dicho campo: La formación docente, de la carrera de Medicina en nuestro país se queda exenta
de esta nueva revolución industrial que esta a las puertas de nuestra vida cotidiana. Para la
formación de un futuro profesional de la Medicina es fundamental la nanotecnología, forma parte
de sutrabajo elmantenerse actualizado sobre los avancestécnicosensu área tanto en su formación
como estudiante asícuando pasa a la vida laboral como trabajador, máxime que tenemos que tener
en cuenta que el perfil de graduado del estudiante de Medicina es muy amplio y es vital para estos
alumnos puedan encontrar: técnicas que utilicen principios de nanotecnología. No hay referencia
sobre el tema de nanotecnología en los planes de estudio sobre la importancia y los aportes que
están haciendo.
Se presentaría una problemática que sería la falta de información (casi nula) para la formación
académica del futuro médico de los aportes de la nanotecnología a las ciencias medicas que ya
son más que palpables en esa área. [3]
- Nanosistemas
El número de nanosistemas que se utilizan en Medicina está aumentando
vertiginosamente; los más utilizados en la actualidad son los siguientes:
• Liposomas: Liposomas: son vesículas en las que un volumen acuoso, que generalmente
contiene el compuesto activo, es rodeado por una membrana fosfolipídica cuya
estructura, composición y proporciones son prácticamente iguales a las de la membrana
celular. Desde 1990 se los ha usado para la entrega de medicamentos. Estas vesículas
pueden ser más pequeñas que los poros vasculares de los tumores sólidos, por lo que son
excelentes transportadores de agentes quimioterapéuticos a los sitios blanco, en
contraposición con los tejidos sanos en los que el tamaño de los poros vasculares impide
el paso de sustancias unidas a un transportador cuyo tamaño sea superior a 2-4 nm.
Generalmente se diseñan los liposomas con un diámetro inferior a 100 nm, pues los más
grandes requieren técnicas especiales para evitar la opsonización y fagocitosis por parte
del sistema fagocítico mononuclear. Además de su utilización con agentes
anticancerosos4-7 y algunos antibióticos4,8 se los está utilizando para acarrear una gran
variedad de agentes de contrastes y radiofármacos. Hay gran interés en la investigación
de los liposomas acarreadores de Tc-99 unidos a un ligando para 299 IATREIA / VOL
20/No. 3 / SEPTIEMBRE / 2007 el péptido intestinal vasoactivo (VIP, por su sigla en

3. inglés), los cuales se utilizan en tomografía computarizada con emisión de fotones. El
VIP se sobreexpresa en las células neoplásicas, por cuya razón, a la luz de los ensayos,
estos liposomas se concentran de manera preferencial en dichas células cancerosas y no
en las normales. También se han utilizado liposomas con gadolinio (Gd) para obtener
imágenes en Resonancia Nuclear Magnética (RNM) de células tumorales. La ventaja de
estos sistemas es que permiten un diagnóstico más temprano de este tipo de lesiones.
• Gotas cuánticas: Gotas cuánticas: Gotas cuánticas: son agregados de cientos de átomos
de los grupos de la tabla periódica II (por ejemplo: cadmio, tecnecio, zinc o tantalio), del
grupo III (por ejemplo: indio) o del grupo VI (por ejemplo: selenio), cubiertos
externamente por solventes no polares o solubles en medios acuosos a los que se les
pueden añadir ligandos u otros componentes. Debido a su tamaño (2-8 nm), tienen
propiedades ópticas y electrónicas que les permiten emitir fluorescencia. El interés de las
investigaciones con gotas cuánticas radica en su inyección intravenosa (IV) para
diagnóstico imaginológico, y en su utilización para elestudio de procesos celulares, tales
como la dinámica de la membrana neuronal en células vivas, lo cual abre la posibilidad
de nuevas alternativas terapéuticas.
• Nanopartículas: Nanopartículas: Nanopartículas: son sistemas gel y coloidales,
degradables o no, generalmente hechos de polímeros naturales, sintéticos o
semisintéticos, que contienen una sustancia activa. Se han utilizado en acarreo de
medicamentos en dos versiones: (a) nanoesferas,con una estructura tipo matriz, donde la
sustancia activa es adsorbida en la superficie o disuelta en el interior de la partícula, y (b)
nanocápsulas, que son sistemas vesiculares en donde la sustancia activa está confinada
en un núcleo lipídico o acuoso y rodeada por una membrana polimérica.14 Las
nanopartículas son transportadores superiores a los liposomas debido a su mayor
estabilidad y a las propiedades relacionadas con el control en la liberación de los
compuestos activos. Por esta razón se han utilizado para la administración de una gran
variedad de medicamentos como antibióticos, antivirales, antiparasitarios, citostáticos,
vitaminas, proteínas y péptidos, incluyendo hormonas y enzimas. Las nanopartículas
pueden atravesar la barrera hematoencefálica y tienen un gran potencial en dermatología.
También se han utilizado con agentesde contraste para imagen, como esel casodel óxido
de hierro coloidal con dextrán en RNM.4,15
• Nanoemulsiones: Nanoemulsiones: son dispersiones de aceite y agua en las cuales la
fase dispersa está formada por gotas de la sustancia activa en nanoescala (20- 200 nm),
estabilizadas en la superficie con una cubierta de surfactante y cosurfactante. Resultan
atractivas en formulaciones farmacológicas por su fácil preparación, estabilidad
termodinámica y transparencia. Se han realizado investigaciones sobre la farmacocinética
de nanoemulsiones inyectables que contienen agentesantineoplásicos, cuya citotoxicidad
disminuyen por el incremento de su concentración en las células tumorales, comparadas
con las sanas.
• Dendrímeros: Dendrímeros: Dendrímeros: son moléculas esféricas poliméricas,
compuestas por un núcleo central, por ejemplo el amoníaco (NH3), y capas alternantes
de monómeros, generalmente ácido acrílico y etilendiamina, cuya alternancia continúa
hasta que se construye la última generación deseada.1 Son estables a pesar de su peso
molecular (1.000 a 800.000 Kd) y el número de generaciones es importante a la hora de
atravesar los poros (o fenestras) vasculares y llegar a los tejidos diana; por ejemplo, en
los dendrímeros de poliamidas y aminas (PAMAM dendrimers,por su sigla en inglés), el
incremento de la generación cero(G0: núcleo central) a la G4, con un cambio consecuente

4. en el tamaño de 1,5 a 4,5 nm, 300 IATREIA / VOL 20/No. 3 / SEPTIEMBRE / 2007
incrementa exponencialmente la extravasación a través de la microcirculación.15 Los
extremos libres de las ramificaciones obtenidas en cada generación se constituyen en
puntos de unión donde pueden añadirse más moléculas para formar nanodispositivos
multifuncionales. [4]
- Formas de diagnóstico:
Diagnóstico precoz
El diagnóstico precoz se considera una de las metas más importantes en medicina. Una
vez que se dispone del diagnóstico médico completo, es preciso un tratamiento adecuado
para el paciente. En oftalmología, la detección temprana de trastornos como la
degeneración macular, la retinosis pigmentaria, el cáncer ocular y la retinitis por
citomegalovirus (la causa más común de ceguera en los pacientes con SIDA) es muy
importante para procurar el tratamiento no tóxico apropiado. Por tanto ¿cómo harán
avanzar la nanotecnología y la nanomedicina el campo del diagnóstico y tratamiento de
las enfermedades?
Lasenfermedadespueden seridentificadas utilizando biomarcadores, que interactúan con
las moléculas relacionadas con la enfermedad presentes en la sangre, en los fluidos
corporales o enlos tejidos. Actualmente,se utilizan para el diagnóstico métodos comunes
tales como el análisis genético y el análisis proteómico. Hay una creciente necesidad de
mejorar la tecnología y la instrumentación relacionada con dichos métodos para realizar
diagnósticos con mayor velocidad, resolución y sensibilidad. Esto requerirá el avance del
bio-análisis en nano-escala y puede conseguirse sólo con la miniaturización de la
instrumentación. Los micro- y nano-dispositivos fluídicos han hecho avanzar el campo
gracias a su habilidad para llevar a cabo análisis de alto rendimiento en formato chip (1).
Estos dispositivos fluídicos son capaces de incrementar el número de muestras
procesadasyreducir eltiempo requerido para realizar un análisis con una alta sensibilidad
y resolución. Además, un instrumento crítico de reconocimiento molecular, el
espectrómetro de masa, puede ser integrado en un sistema de separación basado en un
chip microfluídico (2). Otro abordaje para el reconocimiento biológico molecular
selectivo es el uso de micro/nano-vigas funcionales. Ciertas moléculas relacionadas con
la enfermedad pueden ser reconocidas mediante la monitorización de la deflexión o
cambio en la masa de la viga debido a la interacción entre la entropía configuracional y
la energética intermolecular inducida por reacciones biomoleculares específicas en la
superficie de la viga funcional. Estasvigas funcionales proporcionan un medio de detectar
fragmentos de virus, marcadores de enfermedad y células precancerosas.
- Por imagen
Otra área interesante es el diagnóstico por imagen. En el pasado, la bio-imagen utilizaba
sustancias fluoradas, que tienen ciertas desventajas como la auto-fluorescencia, el hecho
de que se apagan y la fijación no específica. La nanotecnología ha ayudado a desarrollar
las partículas cuánticas (ejemplos: los nanocristales semiconductores con un corazón
hecho de cadmio selénico o cadmio telúrico), que son capaces de regular las longitudes
de ondas de absorción y emisión de acuerdo con el tamaño de la partícula. Se utiliza un
armazón aislante para proteger el material semiconductor del núcleo de los grupos
funcionales de la superficie, que reconocerán las moléculas relacionadas con la
enfermedad. Se considera esto una atractiva aproximación para observar patología tisular

5. y puede ser utilizada para aplicaciones quirúrgicas para identificar tejido en diferentes
estadios de la enfermedad. [5]
- Nanomedicina Regenerativa
La nanomedicina regenerativa se ocupa de la reparación o sustitución de tejidos y órganos
dañados mediante la aplicación de métodos procedentes de la terapia génica, la terapia
celular, la dosificación de sustancias bio-regenerativas y la ingeniería de tejidos, para
estimular los propios mecanismos reparadores del cuerpo humano. Precisamente es en la
ingeniería de tejidos donde la nanotecnología puede ser más importante.
La idea es diseñar estructuras adecuadas para favorecer el crecimiento de tejidos en las
zonas dañadas al dirigir la proliferación y diferenciación celular, así como la producción
y organización de la matriz extracelular. La principal dificultad radica en encontrar
materiales adecuados que permitan la fabricación de estructuras que mantengan activo el
órgano afectado mientras se regenera la zona dañada.
Entre los materiales que se están utilizando se destacan los nanotubos de carbono, las
nanopartículas como hidroxiapatita o zirconio, las nanofibras de polímeros
biodegradables, nanocompuestos y otros . También se pueden utilizar superficies
estructuradas en la escala nanométrica, que pueden actuar como incubadoras de líneas
celulares que favorecen el proceso de diferenciación celular. [6]
ALIMENTOS Y PRODUCTOS FARMACÉUTICOS
El área de nanomateriales destinados a la industria de alimentos y productos farmacéuticos esuno
de los sectores de mayor potencialidad para aplicaciones industriales, además de las industrias de
automoción y aeroespacial, entre otras. Muchas son las áreas del estudio de los alimentos y los
productos farmacéuticos donde la nanotecnología puede realizar grandes contribuciones. Este
trabajo estará enfocado principalmente en la alta utilización de embalajes para alimentos y
productos farmacéuticos y en las grandes ventajas que se pueden obtener, tanto para el productor
de embalajes como para el productor de alimentos, el productor de fármacos y el cliente final, el
consumidor. Es asícomo mediante diferentes nanoestructuras,los polímeros (plásticos) pudieran
presentar diferentes valores de permeabilidad al vapor de agua/gases, para atender los requisitos
de preservación de fármacos, frutas, verduras, bebidas, etc. También pueden ser obtenidos
materiales poliméricos con mayor resistencia a la luz, propiedades mecánicas y térmicas
incrementadas. Estas modificaciones en los materiales pueden significar aumentos en el tiempo
de almacenamiento del producto, menores pérdidas de las características químicas, físicas,
organolépticas, además de facilitar el trasporte.Los materiales de embalajes para estos productos,
específicamente los polímeros, son ampliamente utilizados en muchos de los alimentos y
productos farmacéuticos consumidos hoy en día. Los polímeros son usados específicamente en
filmes, botellas, cajas, canastas y muchos otros productos donde permiten gran versatilidad,
comparada con los otros materiales de embalaje. Además,la facilidad que presentan los polímeros
de modificar sus propiedades es amplia, pudiéndose obtener polímeros con nuevas propiedades
y, así, nuevos usos. Entre las formas de modificar las propiedades de los polímeros se encuentran:
reacciones de copolimerización, reacciones de funcionalización, blendas, compósitos y, en los
últimos años, los nanocompósitos. Un nanocompósito es un material compuesto por dos o más
componentes, de los cuales el de mayor porcentaje se denomina matriz (polímero) y el de menor
porcentaje, carga (nanopartícula), la cual debe estar homogéneamente dispersa y en tamaño
nanométrico. nanotecnología, aplicaciones en embalajes para alimentos y productos
farmacéuticos 117 Una de las primeras investigaciones para la obtención de nanocompósitos fue

6. realizada por la empresa TOYOTA a finales de los años 80 y comienzos de los 90 , con la
exfoliación de arcillas en una matriz de nylon-6. Estos resultados mostraron significativos
incrementos en un amplio rango de propiedades para el reforzamiento de polímeros. [7]
NANOMATERIALES
a. Nanotubos de carbón
Los nanotubos de carbón La investigación en nanotubos de carbono (1d) ha despertado
gran interés científico (Rothschild et al., 2000). Éstos consisten en estructuras tubulares
o cilindros de hojas de grafito. A los nanotubos de carbono (ntc) de una sola hoja se les
llama nanotubos de carbono de pared simple (Figura 1a),mientras que cuando éstosestán
formados por más de dos hojas, se les denomina ntc de multipared (Figura 1b). Figura 1.
ntc a) de una sola pared (swcnt), b) de multipared (mwcnt). Los ntc poseen varias
propiedades superiores a otros materiales, por ejemplo: su resistencia a la tracción es de
45×109 pascalesmientras que la del aceroesde 2×109 pascalessu capacidad de corriente
se estima de 1×109 A/cm2 ,mientras los hilos de cobre se funden a 1×106 A/cm2 .Debido
a las propiedades electrónicas únicas de los nanotubos de carbono, éstos pueden ser
usados como materiales de emisión de campo o “field-emission” (fe).Ésta esla capacidad
de algunos materiales de emitir electrones bajo un intenso campo eléctrico. Una de las
aplicaciones relacionadas con este efecto es la de su uso en las fed (fiel emission display)
de las nuevas pantallas planas de tv (Figura 2) (Seraphin, 2006). El efecto fe también
permite usar los ntc como puntas emisoras de electrones en los microscopios electrónicos
de barrido y en los microscopios de fuerza atómica. [8]
Bibliografía
[1] G. Foladori yN. Invernizzi,«Lananotecnología:unasoluciónenbuscade problemas,»
COMERCIOEXTERIOR, pp.326-334, 2006.
[2] Y. Mejias,N.Cabrera,A. ToledoyO. Duany,«La nanotecnologíaysusposibilidadesde
aplicaciónenel campocientífico-tecnológico,» Rev CubanaSalud Pública, 2009.
[3] Cuadra y Jiménez,«NanotecnologiayMedicina,» OtrasEspecialidades, 2012.
[4] D. Clavijo,G.García, Ó.Mejía y A.Ruiz,«La fronteraentre laBiologíamolecularyla
Nanotecnología:impactoenlaMedicina,» IATREIA, pp.297-307, 2007.
[5] D. S. M, «Nanotecnologíaynanomedicina:unnuevohorizonte parael diagnósticoy
tratamientomédico,» Arch SocEsp Oftalmol, 2007.
[6] F. Echevarría,«Retosde este siglo:nanotecnologíaysalud,» Rev Cubana HematolInmunol
Hemoter, 2013.

7. [7] E. Moncada, «NANOTECNOLOGÍA,APLICACIONESEN EMBALAJESPARA ALIMENTOS Y
PRODUCTOSFARMACÉUTICOS,» VITAE, pp.114-120, 2007.
[8] G. Núñez,«Nanoquímica:Ingenieríade Nanomateriales,» Mundo Nano, 2008.