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Nanobiotecnologia:princípios e aplicações
Prof. Dr. Vinicius CamposDisciplina de Nanobiotecnologia
Graduação em Biotecnologia - UFPel
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Abordagens da aula...
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Nanotecnologia
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SUPLEMENTOS ALIMENTARESnano/micropartículas para melhorabsorção intestinal.
VITAMINAS EM SPRAYnanogotas para melhorabsorção nasal.
CHOCOLATE em nanopartículas para melhor textura
Alimentos nanoestruturados
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• 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
Breve Histórico da Nanotecnologia
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• 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
Nanotecnologia
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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
Nano X Macro
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• Carbono na forma de grafite (lápis) é macio e maleável; em nanoescala pode ser mais resistente que o aço e seis vezes mais leve
Nanotecnologia
Carbono Grafite Nanotubo de Carbono
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• O óxido de zinco é normalmente branco e opaco; em nanoescala ele se torna ele se torna transparente;
Nanotecnologia
ZnO Nanocristal de ZnO
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• O alumínio em nanoescala pode entrar em combustão espontânesa e pode ser utilizado como combustível para foguetes
Nanotecnologia
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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”
Nanotecnologia
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Divisão da nanotecnologia
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• Pode ser dividida em três grandes áreas:
– Nanoeletrônica
– Nanomateriais
– Nanobiotecnologia
Nanotecnologia
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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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• Área da nanotecnologia que busca controlar a morfologia dos materiais em escala nano;
• Instrumentos de medição e manipulação
• Microscópio de força atômica
Nanomateriais
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155 nm
1.5 1.5 mm
Imagens de DNA obtidas por Microscopia de Força Atômica
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Nanobiotecnologia
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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.
Nanotecnologia
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1. Nanotubos
2. Nanopartículas
3. Nanopolímeros
4. Quantum dots/pontos quânticos
Nanobiotecnologia
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• Nanotubos de carbono
• Nanotubos de haloisita – naturalmente formados
Nanotubos
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• Transfecção de ácidos nucléicos– DNA– RNA– RNAi
• Entrega de fármacos/Drug delivery– Nanoantibióticos– Nanovacinas– Nanoanticorpos
Aplicações dos Nanotubos
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Nano-Sperm-mediated gene transfer
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• Nanocápsulas
• Nanopartículas magnéticas
• Nanopartículas poliméricas
• Lipossomos
Nanopartículas
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Lipossoma Nanopartículas Poliméricas
Nanopartículas Metálicas/Magnéticas
Nanopartículas Lipídicas Sólidas
Nanoemulsões
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• Entrega de ácidos nucléicos
• Drug delivery
• Nanoencapsulamento de fármacos– Liberação controlada de fármacos
• Diagnóstico de donças
• Nanocosméticos
Aplicações das Nanopartículas
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Nanocosméticos e nanopartículas
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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).
Nanocosméticos e nanopartículas
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• Nanopolímeros catiônicos
• Nanopolimeros – dendrímeros
Nanopolímeros
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• Transfecção de ácidos nucleicos
• Drug delivery
• Scaffolds – Células tronco
Aplicações dos Nanopolímeros
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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
![Page 49: Nanobiotecnologia: princípios e aplicações Prof. Dr. Vinicius Campos Disciplina de Nanobiotecnologia Graduação em Biotecnologia - UFPel](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062404/552fc0fe497959413d8bafbb/html5/thumbnails/49.jpg)
• 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?
Biossegurança em Nanobiotecnologia
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![Page 51: Nanobiotecnologia: princípios e aplicações Prof. Dr. Vinicius Campos Disciplina de Nanobiotecnologia Graduação em Biotecnologia - UFPel](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062404/552fc0fe497959413d8bafbb/html5/thumbnails/51.jpg)
1. 1959 – início da nanotecnologia2. Efeito quântico3. Botton-up/Top-down4. Ciência multidisciplinar5. Nanoeletrônica/Nanomateriais/Nanobiotecnologia6. Nanotubos/Nanopartículas/Nanopolímeros/Nanocosméticos7. Funcionalização8. Biossegurança
Revisando...
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Prof. Dr. Vinicius Farias CamposGraduação em [email protected][email protected]