Unidad 3 Nanotecnologia.pdf

INTRODUCCIÓN NANOTECNOLOGIA
CURSOS DE NIVELACIÓN PARA LA HOMOLOGACIÓN DE CONOCIMIENTOS PARA ALUMNOS
PRÓXIMOS A INGRESAR AL PRIMER CUATRIMESTRE SEPTIEMBRE- DICIEMBRE DEL 2022 DE
LA CARRERA DE INGENIERIA EN NANOTECNOLOGIA
3ª. Unidad
APLICACIONES
Dra. Paula Mendoza Nazar
pmendoza@ie.upchiapas.edu.mx

UNIDAD 3. APLICACIONES
La nanotecnología crea «máquinas» que trabajan a nivel molecular.
Fuente: https://concepto.de/nanotecnologia/#ixzz7btpG53ok

CONTENIDO
Unidades de
aprendizaje
Resultados de aprendizaje Evidencias
3 Aplicaciones
(7 horas teoría)
Al completar la unidad
aprendizaje,
el alumno ser capaz de:
Reconocer las diversas
aplicaciones de la
Nanotecnología y su
contribución en diversas
áreas en beneficio de la
humanidad.
U3-1 Cuestionario
U3-2 Investigación
temática y exposición
U3-3 Evaluación escrita

Criterios de evaluación
Actividades / Ponderaciones(%) / Estatus %
Tareas (cuestionarios, glosario, ensayos, foro, investigación tematica) 40
Exposiciones 30
Evaluación escrita 30
Total 100

U3-1 Cuestionario
Fecha de entrega: 23 de Agosto de 2022.
Investiga y escribe en una libreta las siguientes interrogantes.
Rubrica: Esta actividad debe llevar, portada donde se incluya los datos del alumno,
bibliografía consultada (20 puntos), se considerará la puntualidad de entrega
(20) y el contenido (60 puntos).
1. ¿Cómo se usan los nanocatalizadores para producir combustibles fósiles limpios?
2. ¿Cómo puede contribuir la nanotecnología a la producción de energía limpia?
3. ¿Qué es la nanofotocatálisis y para qué nos sirve?
4. ¿Cómo se relacionan la nanotecnología y la medicina?

U3-2 Investigación temática y
exposición
Trabajo realizado por equipo, todos los integrantes deberán exponer el
tema indicado sobre la aplicación de la nanotecnología
a problemas humanos, describiendo el proceso, los nanomateriales
utilizados, ventajas y desventajas de esta aplicación biotecnología.
Rubrica: Presentación en power point, canva, etc (40%), trabajo escrito
(30%), defensa del tema (30%).
Fechas de exposiciones: 24 y 26 de Agosto 2022, entrega del trabajo
escrito y presentación 24 de agosto.

Equipo # Tema a desarrollar Fecha exposición
1 Potencial de la nanotecnología en la agricultura
https://doi.org/10.15174/au.2018.1575
24/ Agosto/2022
2 La nanotecnología en la medicina del futuro
https://afcv.es/public/Attachment/2021/3/161596
8631DiscursoOctavioDiezweb.pdf
24/ Agosto/2022
3 Nanotecnología y su aplicación en alimentos
www.cienciacierta.uadec.mx/2016/12/13/nanopa
rticulas-aplicaciones-actuales-y-futuras-en-la-
industria-alimentaria/
26/Agosto/2022
4 Aplicaciones de la nanotecnología en la
Industria textil
E-spacio.uned.es/fez/eserv/bibliuned:master-
Ciencias-CyTQ-
Fmartin/Martin_Villa_Fernando_TFM.pdf
26/Agosto/2022
5 Principales aplicaciones de la nanotecnología en la
Medio ambiente
ve.scielo.org/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1
316-48212015000100005
26/Agosto/2022

Clase Lunes 22 Agosto 2022
APLICACIONES
¿Para qué sirve y donde se aplica la
nanotecnología?

En términos básicos, la nanotecnología es un tipo de ingeniería de
materiales a escala atómica o molecular. Eso significa que permite
manipular la materia a una escala infinitamente pequeña, de entre 1 y
100 nanómetros, es decir, más o menos entre el tamaño de una molécula
de ADN (2 nm) y una bacteria del género Mycoplasma (200 nm).
Por lo tanto, las utilidades de la nanotecnología son virtualmente
infinitas: desde intervenir la composición química de los seres vivos,
permitiendo así modificar el ADN de seres vivos microscópicos y
“programarlos” para llevar a cabo ciertas tareas bioquímicas, hasta la
manufactura de materiales novedosos y de propiedades únicas, llamados
nanomateriales.

Clasificación de los tipos de
nanotecnología
• Descendente (top-down)
Los mecanismos y estructuras están miniaturizados a escala nanométrica
– de uno a 100 nanómetros de tamaño -. Es la más frecuente hasta la
fecha, especialmente en la electrónica.
• Ascendente (de abajo hacia arriba)
Comienzas con una estructura nanométrica – una molécula, por ejemplo –
y a través de un proceso de montaje o auto-ensamblado creas un
mecanismo más grande que el que comenzaste.
• Nanotecnología seca
Se utiliza para fabricar estructuras de carbón, silicio, materiales
inorgánicos, metales y semiconductores que no funcionan con la
humedad.
• Nanotecnología húmeda
Se basa en los sistemas biológicos presentes en un medio acuoso –
incluyendo material genético, membranas, enzimas y otros componentes
celulares.

Aplicaciones de la nanotecnología
• Industria textil. La creación de tejidos
inteligentes, capaces de comportamientos pre-
programados en chips u otros instrumentos
electrónicos, pudiendo así ser autolimpiantes,
repelentes de manchas o pudiendo cambiar
de coloración y de temperatura.

• Debes saber que el sector textil constituye la primera rama
económica en muchos países y, al hablar de ésta, podríamos
imaginar que todo gira en torno al diseño o color de las prendas,
pero, gracias a la tecnología, hay un aspecto más a considerar: La
composición de las fibras.
Por medio de las nanopartículas, los tejidos pueden cambiar su
composición, de tal modo, que ahora puedan ser más resistentes, tener un
efecto impermeable, incluso ser anti manchas o arrugas, inmunes al
fuego, cambiar de color (dependiendo las condiciones climáticas a las que
sean expuestos) y hasta acumular energía.
• Captarán la energía solar, la almacenarán y gracias a esto podríamos
tener energía en cualquier sitio. ¿Puedes imaginar estas
aplicaciones industriales en telas?

• El primer grupo de aplicaciones lo constituye la mejora de propiedades de
fibras y tejidos.
• Un objetivo primordial de la industria textil ha sido la mejora de ciertos
atributos estéticos y de confort de las prendas y también de determinadas
propiedades funcionales.
• En este sentido, la nanotecnología aporta un gran número de
herramientas y técnicas que permiten mejorar las propiedades de los
tejidos, muchos de ellos basados en modificaciones de su superficie.
• En las últimas décadas numerosas nanoestructuras y nanomateriales se
han depositado o tejido sobre prendas textiles para mejorar una gran
variedad de propiedades.

Mejora de propiedades de los productos textiles

• Una característica de estas aplicaciones de los
nanomateriales es la multifuncionalidad.
• Esta multifuncionalidad se deriva en ocasiones
del nanomaterial utilizado.
• Los nanotubos de carbono se utilizan para
mejorar propiedades como el retardo al fuego,
resistencia mecánica y conductividad eléctrica.
Nanopartículas de TiO2 (dióxido de Titanio) se utilizan
para mejorar la resistencia UV, proporcionar
propiedades antimicrobianas y características de
autolimpieza a los tejidos.

• El otro grupo de aplicaciones de la nanotecnología es más
novedoso.
• Consiste en la integración de las tecnologías de la información en el
diseño de la propia prenda, en lo que se denomina tejidos
inteligentes (“smart textiles”).
• Son tecnologías muy avanzadas que permiten mejorar la
funcionalidad de las prendas textiles mediante la incorporación de
sensores diversos, microprocesadores, indicadores luminosos, fibra
óptica, todo ello alimentado por baterías incorporadas a la propia
prenda.
• El desarrollo de los nanomateriales ha permitido que estos
dispositivos pasen de ser estructuras rígidas a substratos flexibles,
ligeros y sin costuras, totalmente integrados en la prenda textil.

Propiedades a mejorar
• Repelencia al agua y al aceite.
Muchas de las aplicaciones en este campo se basan en la estructura de la hoja de
loto. Mediante la incorporación de nanomateriales se puede modificar la
rugosidad de la superficie a nivel nanoscópico. La rugosidad de la superficie es
un factor geométrico que afecta al ángulo de contacto de la gota.
La estructura nanoscópica creada puede aumentar el ángulo de contacto y
aumentar el carácter hidrófobo de la superficie.

• La compañía suiza Schoeller Textil AG (Suiza) ha desarrollado el producto
Nanosphere®. Esta aplicación crea una nanoestructura similar a la hoja de
loto. Modifica la superficie del tejido en base a un recubrimiento de
nanopartículas de silicona que se aplica mediante un proceso del tipo sol-
gel. El tratamiento es estable tras 50 -80 ciclos de lavado.
• Las universidades estadounidenses de Clemson y de Clarkson han
desarrollado otro método que imita el efecto de la hoja de loto. Se ha
aplicado sobre tejidos de poliéster. Consiste en dos capas de poli-glicidil-
metacrilato, entre las que se insertan nanopartículas de plata.
• Este tejido multicapa se ha obtenido mediante la tecnología de deposición
por plasma .

• La firma estadounidense Nano-Tex ha desarrollado un método innovador, de gran
eficacia para repeler agua y aceite.
• Consiste en unas estructuras en forma de “nano-vellosidades” (“nano-whiskers”)
que se adhieren al tejido, creando un colchón de aire muy fino entre la superficie
de la tela y el entorno.
• Esto evita que las gotas de agua y aceite entren en contacto con el tejido. Ante la
presencia de detergentes, las vellosidades se pliegan y permiten que el agua
penetre en la tela en los ciclos de lavado de la prenda.
• La aplicación de calor durante el secado vuelve a alinear las “nano-vellosidades”
en su posición de repelencia al agua y al aceite.
• El tratamiento se basa en partículas fluorinadas y se aplica mediante inmersión o
rociado, seguido de curado.
• Se puede aplicar a tejidos y a prendas ya confeccionadas.

• Resistencia al fuego. Esta aplicación es importante en la confección
de tejidos industriales y prendas de protección (trabajadores de
industrias petroquímicas, bomberos, militares, policías).
• También se utiliza en tejidos empleados en la fabricación de
alfombras y tapicería.
• Los retardantes de llama se utilizan para aumentar la resistencia de
los polímeros al fuego.
• En su mecanismo de actuación se distinguen varias zonas:
• Zona de llama.
• Capa de carbonilla.
• Polímero fundido.
• Polímero subyacente.

Resistencia antimicrobiana
Las fibras naturales son más susceptibles al crecimiento microbiano, pero
cualquier tipo de fibra puede proporcionar un ambiente propicio al
crecimiento bacteriano ante determinadas condiciones ambientales de
humedad y calor.
Los textiles con resistencia antimicrobiana son aquellos que tienen la
capacidad de inhibir el crecimiento de microbios y otros microrganismos
como bacterias, hongos, algas y virus.
Se utilizan fundamentalmente en aplicaciones médicas y sanitarias tales como
vendas, implantes, pañales, toallas, ropa de cama y uniformes.
También está muy difundida su utilización en la confección de prendas
deportivas para prevenir olores, manchas e infecciones.

• Para impartir propiedades antibacterianas se
han utilizado principalmente nanopartículas
de plata, dióxido de titanio y óxido de zinc,
También se han utilizado nanopartículas de
oro, en aplicaciones más limitadas.
• Se mencionan algunas aplicaciones de
nanopartículas de origen vegetal como la
Azadarachta Indica (nimbo de la India) o como
el quitosano.

• Nanopartículas de plata.
Cuando entran en contacto con bacterias y hongos, afectan a su metabolismo e inhiben el
crecimiento celular.
Los iones de plata pueden desnaturalizar las proteínas y causar la muerte celular debido a
su reacción con los grupos nucleofílicos de los aminoácidos.
También interfieren en la respiración celular, el metabolismo basal del sistema de
transporte de electrones de la célula y en el transporte de substratos a través de la
membrana celular.
Por otra parte, los iones metálicos pueden catalizar la producción de radicales activos de
oxígeno, que pueden a su vez oxidar la estructura molecular de las bacterias.
Este mecanismo no requiere un contacto directo entre el agente antimicrobiano y las
bacterias porque el oxígeno activo producido puede difundir desde la fibra hasta el
entorno que le rodea.

Resistencia UV
La resistencia a los rayos UV en los textiles se refiere a la capacidad de una fibra o tela
para resistir la radiación UV.
Esto puede ser importante para la preservación del textil, pues la radiación UV es
causa de degradación y envejecimiento de las prendas.
Por otra parte, se sabe que largas exposiciones a la radiación UV pueden provocar
importantes problemas en la salud.
Los textiles que ofrecen protección UV garantizan una mínima exposición de la piel a
las radiaciones UV procedentes del sol.
Esto es especialmente importante en prendas destinadas a ropa deportiva,
bañadores, ropa de trabajo para exteriores, toldos, sombrillas, etc.
La radiación UV se clasifica en distintos tipos, según la longitud de onda: UVA (400
a 315 nm), UVB (315 a 280 nm) y UVC (280 a 100 nm).

El grado de protección de una prenda frente a la radiación UV se mide
mediante un test estandarizado que asocia a cada prenda un factor de
protección (UPF, Ultraviolet Protection Factor). Este factor, se relaciona
con la cantidad de radiación ultra violeta transmitida y absorbida por el
tejido.
• Tejido con UPF entre 15-24. Buena protección. Transmiten entre un 4,2-6,7
% de radiación UV.
• Tejidos con UPF entre 25-39. Protección muy buena. Transmiten entre 2,6%
y 4,1 % de radiación UV.
• Tejidos con UPF ≥ 40. Protección excelente. Transmiten menos del 2,5 % de
la radiación UV

• Los óxidos semiconductores inorgánicos, tales como TiO2,
ZnO, SiO2 y Al2O3, son conocidos agentes bloqueantes de la
radiación UV.
• De ellos, los más utilizados en la protección de prendas
textiles son el dióxido de titanio, TiO2, y el óxido de zinc,
ZnO.
• Las nanopartículas de TiO2 y ZnO absorben y dispersan la
radiación UV de manera más eficiente que los
correspondientes óxidos a escala convencional4,10,29,47.
• Se debe esto a la gran superficie especifica de las
nanopartículas, lo que aumenta la eficacia en el bloqueo de
la radiación UV.

• Resistencia a las arrugas
• Se han aplicado nanopartículas de TiO2 a tejidos
de algodón y seda, utilizando ácido carboxílico
como catalizador bajo la acción de radiación UV,
para facilitar la formación de enlaces cruzados
entre las moléculas de celulosa y los grupos
ácidos, y evitar así la formación de arrugas.
• Se han utilizado nanopartículas de SiO2 con
anhídrido maleico como catalizador para mejorar
la resistencia al arrugado de tejidos de seda.

• Propiedades antiestáticas.
• En la industria textil, los materiales se hacen pasar a
alta velocidad sobre superficies de contacto, lo que
genera cargas estáticas por fricción en los tejidos que
están siendo procesados.
• Se han utilizado nanopartículas de TiO2, “nano-
vellosidades” de ZnO y nanopartículas de SnO2,
dopadas con antimonio. Todos estos materiales son
conductores eléctricos y disipan la carga estática
acumulada sobre los tejidos.
• Deposición de nano-partículas de ZnO mediante un
proceso de impregnación, secado y curado sobre tejido
de poliéster. Se redujo la densidad de carga de 58x10-7
C m-2 a 0,95x10-7 C m-2 .

• Apoyo sector Agroalimentario. Fabricación a
través de nanopartículas de vacunas y
fármacos para cuidar la salud del ganado, o
nanosensores capaces de alertar sobre la
presencia de enfermedades, parásitos, etc.

Aplicaciones de la nanotecnología en la agricultura moderna de precisión y en aspectos
relacionados con la producción de alimentos. Las nanopartículas metálicas como cobre, zinc,
fierro y plata; y las derivadas del carbono tienen notables efectos fisiológicos y bioquímicos en las
plantas, por lo que también pudiesen tener aplicaciones en los empaques para recubrimientos de
alimentos para extender la vida de anaquel o poscosecha, como para usarse en nanosensores,
nanopesticidas, nanofertilizantes y para el mejoramiento genético de
plantas. https://doi.org/10.15174/au.2018.1575

https://doi.org/10.15174/au.2018.1575

Aplicaciones de la nanotecnología
• Diseño agrícola. Elaboración de plaguicidas,
pesticidas y fertilizantes de bioquímica controlada
que permitan el mejoramiento de los suelos, así
como de nanosensores para detección de aguas
subterráneas, concentración de nutrientes, etc.
Ilustración de nanosensores novedosos en planta CoPhMoRe para la detección de
hormonas vegetales auxinas sintéticas, NAA y 2,4-D. Crédito: Alianza Singapur-MIT
para la Investigación y la Tecnología (SMART)

Usos de los nanotubos de carbón y
grafeno en la agricultura
• El carbono es uno de los elementos más comunes que
existen en la naturaleza, se presenta en varias formas,
algunas de ellas son el diamante, el grafito, los
fullerenos, los nanotubos de carbono (NTC) y el
grafeno,
• En el campo de la agricultura, los NTC han sido
utilizados para promover el crecimiento de las plantas,
ya que los nanotubos se comportan como canales de
agua dentro de las plantas, lo cual promovió mayor
presión hidrostática y turgor dentro de las células;
consecuentemente esto generó elongación celular y
mayor crecimiento vegetal.

Empleo de nanopartículas diversas
como plaguicidas
• Los plaguicidas se dividen en subcategorías según el destino de
acción específica, ya sea para destruir totalmente a las plagas o
para hacer resistentes a las plantas.
• Estas categorías incluyen herbicidas que actúan sobre las malezas;
insecticidas para el control de plagas; fungicidas y bactericidas
contra el ataque de microorganismos causantes de enfermedades y
para prevenir que se sigan propagando.
• La preparación de pesticidas a base de nanoencapsulados, hace
que la liberación sea más lenta y controlada, aumentando así su
nivel de acción y, por ende, una disminución del producto o
ingrediente activo por aplicar, lo cual causa menor impacto
ambiental y además se mejora su solubilidad al aplicarlo en el suelo
para tener una mayor disponibilidad en las plantas.

• El trabajo de investigación se demostró que al
mezclar ácido cítrico con NTC multiparedes se
tuvo mejor control del hongo Alternaria
alternata, en comparación con el efecto de
fungicidas sintéticos comerciales como el Zineb y
Mancozeb, los cuales son fungicidas de amplio
uso en la agricultura tradicional.
• Esto sugiere que los NTC pueden ser empleados
como fungicidas en la agricultura moderna de la
“Nueva Revolución Verde”, pero aplicándolos en
muy bajas dosis, lo cual reduciría los costos y el
impacto negativo a los agroecosistemas.

• En estudios respecto a la liberación controlada de herbicidas para
limitar el daño que causan a humanos y ecosistemas.
• Ya se han utilizado nanoencapsulados de herbicidas a base de
atrazina, triazina y ametrina, los cuales fueron probados y
obtuvieron 84% de eficiencia en su liberación hacia las plantas.
• La atrazina es un herbicida utilizado ampliamente para eliminar
malezas. Su uso continuado ocasiona que los suelos pierdan
nutrientes y causan la generación de resistencia por las plantas.
• La aplicación de carboximetilcelulosa, la cual se emplea en
detergentes y como auxiliar en la degradación de fertilizantes que
son altamente contaminantes, al ser modificarla con NPs Ag hace
que la degradación del herbicida sea mucho más fácil y efectivo
contra las malezas.

Nanopartículas como fertilizantes y
promotores del crecimiento vegetal
• En la agricultura moderna tradicional la aplicación excesiva de fertilizantes
como nitrógeno, fosforo y potasio (N-P-K) afectan los suelos y las aguas
subterráneas, ocasionando eutrofización de sistemas acuáticos y de pozos
de agua usados para consumo .humano y el riego.
• En este contexto la NT tiene el potencial de revolucionar los sistemas
agrícolas, ya que con ellos se pueden producir nanofertilizantes,
nanopesticidas, así como muchos otros agro nanoproductos.

• La NT puede ser utilizada para mejorar formulaciones de fertilizantes amigables
con el ambiente.
• Por ejemplo, debido a sus características fotocatalíticas, algunas NPs metálicas se
han incorporado a fertilizantes como un suplemento con efecto fungicida y
bactericida.

Problemas de toxicidad por el uso de
nanopartículas
• Las aplicaciones foliares y mediante el sistema de riego de las
diversas NPs puede provocar fitotoxicidad, así como afectar el
suelo y el agua por su bioacumulación por lo que se debe tener en
cuenta cuales son las dosis óptimas y frecuencia de aplicación en
los cultivos. Los mecanismos de nanotoxicidad siguen siendo
desconocidos, sin embargo, están estrechamente relacionados con
la dosis, el nanoproducto, composición, estructura química, tamaño
de partícula y su área superficial.
• La toxicidad de las NPs puede atribuirse a las siguientes dos
acciones: (1) Toxicidad química en base a la liberación de iones
tóxicos; (2) El estrés o estímulos causados por la superficie, el
tamaño y/o forma de las partículas. Se ha confirmado que la
solubilidad de las NPs de óxido afecta significativamente la
respuesta de las plantas.

• Industria alimenticia.
En esta área se desarrollan desde sensores alimenticios, o sea,
elementos que puedan comprobar la viabilidad de los alimentos,
hasta nanoenvases para ella, diseñados especialmente para
retardar el proceso natural de descomposición de la comida.
www.cienciacierta.u
adec.mx/2016/12/13
/nanoparticulas-
aplicaciones-
actuales-y-futuras-
en-la-industria-
alimentaria/

Nanopartículas en el procesado de
alimentos
• Los componentes orgánicos que están presentes en los alimentos como
proteínas, carbohidratos y grasas pueden variar en tamaño, desde grande
cadenas poliméricas hasta moléculas más simples en el rango
nanométrico.
• Los nanomateriales orgánicos pueden ser sintetizados para fines
específicos, tales como la encapsulación de nutrientes para aumentar su
biodisponibilidad, mejorar el sabor, la textura y la consistencia de los
productos alimenticios, o enmascarar un sabor u olor indeseable.

En la actualidad se realizan investigaciones para lograr la nanoencapsulación de
algunos aceites, como son los aceites de pescado, ya que estos tienen un alto
contenido de ácidos grasos omega 3 lo cuales juegan un papel importante en la
función cerebral, el crecimiento y desarrollo normal, y los procesos inflamatorios.
El té verde es una bebida que tiene propiedades antioxidantes, antimicrobianas,
antienvejecimiento y anticancerígenas, donde el ingrediente más potente en el té
verde es el galato de epigalocatequina (EGCG), la cual es una molécula pequeña e
inestable, su baja biodisponibilidad cuando se toma por vía oral a menudo limita
su eficacia terapéutica en el cuerpo humano. Por lo cual se ha estado investigando
la encapsulación de EGCG en nanopartículas lipídicas para evitar su oxidación y así
conservar sus propiedades.

• En la industria de la bebidas se está buscando usar las nanoemulsiones (base
lipídica), ya que estas tienen tamaños de gota mucho menores que las
longitudes de onda visibles; por lo tanto, la mayoría de las nanoemulsiones
parecen ópticamente transparente.
• Esta es una característica muy favorable para su aplicación como portadores
de nutrientes, sin comprometer el color y sabor de estos productos.

Aditivos alimentarios
• Los aditivos alimentarios son sustancias que
normalmente no se consumen como
alimentos, sino que se añaden
intencionalmente a los alimentos.
• Los aditivos alimentarios se clasifican en
muchas clases como por ejemplo, reguladores
de la acidez, antioxidantes, colorantes,
emulsionantes, conservantes, estabilizantes,
edulcorantes y espesantes.

• Un aditivo usado es el dióxido de silicio grado alimenticio, utilizado en
alimentos y otros productos como un agente estabilizador, eliminador
de espuma, adsorbente, portador, agente acondicionador, agente de
enfriamiento, auxiliar de filtración, agente emulsionante, agente de
control de la viscosidad, agente contra la sedimentación y
antiaglomerante.
• Actualmente, se está utilizando dicho aditivo de grado alimenticio en
forma de un nano óxido de silicio, que es un nanomaterial artificial de
alto volumen (es decir, que con menores cantidades de este aditivo se
obtienen las propiedades antes mencionadas) y que no tiene tantos
efectos negativos al estar en contacto con los seres humanos y el
medio ambiente.

• Otro aditivo usado en la industria alimenticia es la cúrcuma, la cual tiene
una fuerte actividad antioxidante, pero pobre solubilidad en agua y baja
estabilidad química, lo que limita su utilización como un nutracéutico.
• Se han creado nanopartículas que encapsulan la cúrcuma y esto ayuda a
que esta exhiba mayores actividades antioxidantes.

Materiales en contacto con alimentos
• Una gran parte de las aplicaciones de las nanopartículas se
encuentran en los materiales en contacto con los alimentos
donde se pueden encontrar nanocompuestos, empaques
activos, así como empaques antimicrobianos.
• Debido a las amenazas causadas por la contaminación de
alimentos con microorganismos, existe un creciente interés
en el envasado antimicrobiano, que desempeña un papel
crucial en la ampliación de la vida útil de los alimentos.
• El desarrollo de la nanotecnología está ofreciendo nuevas
perspectivas para el desarrollo de nuevos materiales de
embalaje.

• Los productos antibacterianos disponibles en el mercado están fabricados
sobre una base de polímero adicionado con plata.
• Incorporación de nanopartículas de cobre como agentes antibacteriano
en matrices poliméricas puede generar nanocompuestos de cobre-
polímero con excelentes resultados en la inhibición del crecimiento de un
amplio espectro de microorganismos.
• Desarrollo de materiales biodegradables mediante el uso de biopolímeros
tales como almidón, carragenina, agar, gelatina, etc. que reemplacen a los
polímeros no biodegradables a base de petróleo

• Algunos tipos de nanomateriales son capaces de detectar la
presencia de gases, olores, contaminantes químicos y
patógenos, o responder a cambios en ciertas condiciones
ambientales.
• Por ejemplo, algunos investigadores han desarrollado una
tinta indicadora fotoactivada para la detección de oxígeno en
empaques sellados sobre la base de nanopartículas de TiO2 o
nanopartículas de SnO2 y un colorante redox-activo (azul de
metileno); este detector cambia gradualmente de color en
respuesta a la presencia de pequeñas cantidades de oxígeno.

Tarea Lectura artículo
Nanotecnología; un nuevo futuro para los
investigadores y una mina de oro para
inversionistas y empresarios mexicanos.
www.mundonano.unam.mx | Vol. 1, No. 2,
Octubre de 2009 | Artículos | Mundo Nano
https://www.scielo.org.mx/pdf/mn/v2n1/2448-
5691-mn-2-01-61.pdf

Clase Miércoles 24 de Agosto de 2022

• Principales aplicaciones de la nanotecnología en la
Biomedicina
• Las propiedades de algunos nanomateriales los hacen
ideales para mejorar el diagnóstico temprano y el
tratamiento de las enfermedades neurodegenerativas o el
cáncer.
• Son capaces de atacar selectivamente a las células
cancerosas sin dañar a otras células sanas.
• Algunas nanopartículas también se han utilizado para
mejorar productos farmacéuticos como la protección solar.

Entre las ventajas que aportan estas
nanopartículas se pueden citar:
• Capacidad para proteger la molécula encapsulada frente a
su eventual degradación desde el momento de la
administración en el paciente hasta que alcanza su lugar de
acción o absorción;
• Capacidad para atravesar las barreras biológicas como la
piel, las mucosas gastrointestinal o respiratoria o, también,
la barrera hematoencefálica;
• Capacidad para alcanzar el órgano, tejido o grupo celular
diana donde la molécula debe ejercer su acción;
• Capacidad para alcanzar compartimentos intracelulares;
• Capacidad para controlar la liberación de la molécula activa
en su lugar de acción o absorción

• Nanofármacos. Se trata de una primera
generación de productos farmacológicos
diseñados con nanosistemas, capaces de
distribuir de manera eficiente y específica los
compuestos activos de las medicinas,
obteniendo mejores y más rápidos resultados
y minimizando los daños colaterales.

• Principales aplicaciones de la nanotecnología
en la Medio ambiente
• La purificación del aire con iones, la
purificación de las aguas residuales con
nanoburbujas o los sistemas de nanofiltración
para metales pesados son algunas de sus
aplicaciones respetuosas con el medio
ambiente.
• También se dispone de nanocatalizadores para
hacer las reacciones químicas más eficientes y
menos contaminantes.

Principales aplicaciones de la nanotecnología en la
Electrónica
• Los nanotubos de carbono están cerca de
reemplazar al silicio como material para fabricar
microchips y dispositivos más pequeños, rápidos
y eficientes, así como nanocables cuánticos más
ligeros, conductivos y fuertes. Las propiedades
del grafeno lo convierten en un candidato ideal
para el desarrollo de pantallas táctiles flexibles.

Principales aplicaciones de la
nanotecnología en la Industria
• Nanoinformática. El diseño de sistemas computarizados de enorme
potencia y rapidez a través de nanosistemas.
• Nanotermología. Aplicación de nanomáquinas para regular de
manera eficiente y rápida la temperatura local.
• Nanoenergías. Que bien pudieran ser eficientes, seguras y de
bajo impacto ambiental, como una solución a la crisis energética
con que inicia el siglo XXI.
• Soluciones ambientales. Como sistemas nanotecnológicos de
eliminación de residuos peligrosos o de eliminación de basura.

Ejemplos de la aplicación de la
nanotecnología

¿CÓMO SE USAN LOS NANOCATALIZADORES PARA PRODUCIR
COMBUSTIBLES FÓSILES LIMPIOS?
• A nivel mundial, la fuente principal de combustibles para el
autotransporte, tales como diesel y gasolina, provienen de los cortes
intermedios del petróleo obtenidos mediante el proceso de destilación.
• La calidad de estos combustibles se obtiene a través de diferentes
procesos de refinación, que les van proporcionando las características
adecuadas y la calidad necesaria para su consumo.
• Los procesos de la refinación permiten eliminar impurezas que generarían
contaminación atmosférica, daño a la salud y lluvia ácida.

En la gasolina, en particular, se debe eliminar el benceno, ya que se ha detectado
que es un agente cancerígeno. En el caso del diesel, las principales impurezas
son el azufre (S), el nitrógeno (N) y los metales pesados que se encuentran
enlazados a las moléculas de hidrocarburos.
Sin embargo, tanto en el diesel como en la gasolina el principal contaminante a
eliminar es el azufre.
Durante la combustión interna de los motores de autotransporte se generan
diferentes contaminantes, tales como monóxido de carbono (CO), compuestos
orgánicos volátiles (COV), óxidos de nitrógeno (NOx) y óxidos de azufre (SOx).
Por lo tanto, la calidad del aire que respiramos en las ciudades está directamente
relacionada con la calidad de los combustibles utilizados.

• Debido a esto, las nuevas regulaciones ambientales
contemplan la disminución de los contaminantes
presentes en los combustibles derivados del
petróleo.
• Para abatir la emisión de CO y NOx a la atmósfera por
los automóviles o motores de combustión interna, se
emplean convertidores catalíticos a la salida de los
gases del motor.

En estos convertidores se lleva a
cabo la oxidación de CO a CO2 y
la reducción de NOx a N2 en
la presencia de metales
preciosos.
Sin embargo, los convertidores
catalíticos se envenenan por la
presencia de óxidos de azufre
(SOx) que impiden su buen
funcionamiento.

• Hoy en día, el reto de la ciencia química y la
ingeniería de materiales es diseñar
nanocatalizadores capaces de afrontar las demandas
y necesidades de la industria moderna de la
refinación, principalmente en crudos complejos
como el crudo Maya mexicano, que tiene un
contenido de azufre de entre el 3 y el 4 % en peso.

¿CÓMO PUEDE CONTRIBUIR LA NANOTECNOLOGÍA A LA PRODUCCIÓN DE
ENERGÍA LIMPIA?
• En el mundo moderno existen dos demandas importantes de
energía, la eléctrica y el uso de hidrocarburos, éstos últimos
utilizados en gran medida como combustibles para el
autotransporte.
• Sin embargo, las tecnologías principales para la obtención de
estas fuentes de energía causan grave impacto ambiental.
• Por lo tanto, es necesario el desarrollo de nuevas tecnologías
para la obtención de energía y que, además, sean amigables
con el medio ambiente.

Las celdas solares se utilizan para convertir la energía proveniente de los rayos
solares en energía eléctrica, mientras que las de combustible convierten la energía
proveniente de combustibles distintos a los hidrocarburos, como metanol e
hidrógeno, en energía eléctrica.
La ventaja de las celdas solares es que no generan contaminantes para la
producción de la electricidad, mientras que los que se generan en las celdas de
combustible dependen del combustible que se utilice, con excepción del hidrógeno,
en cuyo caso el único residuo que se obtiene es el agua.

Nanotecnología y biotecnología
• La biotecnología es la aplicación de soluciones tecnológicas
a problemas de índole biológico. La misma adquiere todo un nuevo
nivel gracias a la introducción de las nanociencias.
• La posibilidad de programar o reprogramar seres vivos mediante la
intervención nanotecnológica del ADN podría permitirnos conducir
la vida hacia senderos más convenientes. Sin embargo, la
combinación de biotecnología y nanotecnología implicará
importantes riesgos éticos y biológicos.

LA NANOTECNOLOGÍA EN EL FUTURO
Hay puntos brillantes y oscuros en el futuro de la nanotecnología. Por un
lado, se espera que el sector crezca a nivel mundial, impulsado por los
avances tecnológicos, el aumento del apoyo gubernamental, el
incremento de la inversión privada y la creciente demanda de
dispositivos más pequeños, por nombrar algunos. Sin embargo, los
riesgos ambientales, de salud y de seguridad de la nanotecnología y las
preocupaciones relacionadas con su comercialización podrían
obstaculizar la expansión del mercado.

• Estados Unidos, Brasil y Alemania liderarán la industria de la
nanotecnología en 2024, con una importante presencia en los
15 principales países asiáticos como Japón, China, Corea del
Sur, India, Taiwán y Malasia.
• El sector de la cosmética subirá posiciones robando el tercer
lugar al sector biomédico en un ranking que será liderado por
la electrónica y la energía, tal y como ocurre actualmente.

https://www.nanotec.es/futuras-aplicaciones-de-la-nanotecnologia/ Proyecto Gennesys

Clase 26 de Agosto
• U3-2 Investigación temática y exposición
• Evaluación

Bibliografía
Fuente: https://concepto.de/nanotecnologia/#ixzz7btq5PqVu
E-spacio.uned.es/fez/eserv/bibliuned:master-Ciencias-CyTQ-
Fmartin/Martin_Villa_Fernando_TFM.pdf
APLICACIONES DE LA NANOTECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA TEXTIL
Lira Saldivar, Ricardo Hugo, Méndez Argüello, Bulmaro, Santos Villarreal,
Gladys De los, & Vera Reyes, Ileana. (2018). Potencial de la nanotecnología
en la agricultura. Acta universitaria, 28(2), 9-
24. https://doi.org/10.15174/au.2018.1575
www.cienciacierta.uadec.mx/2016/12/13/nanoparticulas-aplicaciones-
actuales-y-futuras-en-la-industria-alimentaria/
https://afcv.es/public/Attachment/2021/3/1615968631DiscursoOctavioDi
ezweb.pdf La nanotecnología y la medicina del futuro

Videos de Apoyo
Nanotecnología es el Futuro | Mente Tecno
• https://www.youtube.com/watch?v=LdSYGS5N5
bo
¿Por qué la nanotecnología cambiará nuestras
vidas?
https://www.youtube.com/watch?v=fqyjpAOMng
Q

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