Suplemento Neo Año 6, Número 74 (2014)
Transcript of Suplemento Neo Año 6, Número 74 (2014)
-
8/11/2019 Suplemento Neo Ao 6, Nmero 74 (2014)
1/12
SUPLEMENTO DE INNOVACITECNOLOGA E INVESTIGACIDEL SEMANARIO PUNTOEDU
UNIVERSO
AO 6 N 74 OCTUBRE 2014
de posibilidadesEL VERSTIL USO DE LA NANOTECNOLOGA SE INVESTIGA EN LAPUCP. PARA MUESTRA, DOS APLICACIONES DE ESTA EN EL CAMPO DELA BIOMEDICINA: UN SENSOR PARA EL DIAGNSTICO DE LA TBC Y UNNANOCOMPUESTO QUE PLANEA USARSE EN IMPLANTES SEOS.
-
8/11/2019 Suplemento Neo Ao 6, Nmero 74 (2014)
2/12
|OCTUBRE 2014 |
Nano es un prefijo griegoque significa mil millones.
La nanotecnologa, que implica eldesarrollo y la aplicacin prcticade estructuras y sistemas en unaescala nanomtrica, ofrece una
oportunidad excepcional pararealizar importantes avances apartir del aporte que brindan, endicha materia, diversas disciplinascientficas. El fenmeno nano, sinduda, est revolucionando diversos
campos, como el mdico, dondepuede ayudar a ofrecer mejorescapacidades para el diagnsticoel tratamiento de enfermedadesen la creacin de compuestos paimplantes ms eficientes.
A LA VANGUARDIA
FRANCISCO
RUMICHE,
DOCENTE DEL
DEPARTAMENTO
DE INGENIERA,
ENCABEZ SENDOS
PROYECTOS
DEDICADOS A
SACARLES EL
MXIMO PARTIDO
A DISTINTOS
NANOMATERIALESPOR LO QUE SUS
APLICACIONES LAS
DIRIGE AL CAMPO
DE LA MEDICINA,
DONDE TIENEN
UN INTERESANTE
POTENCIAL.
EDITORIAL
LOS DOCTORES RUMICHEY PLE OBSERVAN UNAMUESTRA NANO ATRAVS DEL MICROSCOPIOELECTRNICO DE BARRIDODEL LABORATORIO DEMATERIALES DE LA PUCP.
NANOTECNOL
-
8/11/2019 Suplemento Neo Ao 6, Nmero 74 (2014)
3/12
|PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATLICA DEL PER |
EscribeDIEGO GRIMALDO
E
l dicho reza ver paracreer, pero hay ciertascosas que damos porsentadas a pesar de no
poder contemplarlas di-rectamente o que, sim-
plemente, nos ayudan de manerainvisible. Con los nanomaterialesocurre una cuestin similar, estnah, muchos usamos productosque han sido desarrollados to-mndolos en cuenta, pero, a me-nudo, no tenemos la menor ideade que unas diminutas partculasque son mil millones de vecesms pequeas que un metro son
las responsables de que, por ejem-plo, la cera que utilizamos sobrenuestros vehculos otorgue unacabado reluciente e inigualable.
Si bien los nanomateriales es-tn compuestos de materiales yaconocidos desde hace tiempo, loque ha cambiado en los ltimosaos es el uso que se les est dan-do, gracias a la capacidad que setiene, en la actualidad, de mani-pular tomos a voluntad. Ocurre
naturalmente, por ejemplo, con elgrafito y el diamante, ambos com-puestos por tomos de carbonoque se diferencian por la forma enque se enlazan. Esta variacin haceque uno sea muy duro y transpa-rente; y el otro, negro y suave.
Segn The Project on EmergingNanotechnologies (EE.UU.), iniciati-
SUMARIO
ENTREVISTA 4-5Dra. Maribel Guzmn
INFOGRAFA 6-7Biomedicina y nanomateriales
EL EQUIPO 9Labor multidisciplinaria
EN CONTEXTO 10Pequea gran ayuda
LIBROS 11Nanoqumica y biotica
EN VOZ ALTA 12Dr. Francisco Rumiche
|CONTINAENLAPGINA4GICOS
FLIX INGARUCA
va establecida en el 2005 y dedida a resaltar los aspectos socialpolticos y de seguridad pblide la nanotecnologa, hasta fecha se han registrado en su
ventario ms de 1,600 producllamados nano, desde almohdas hasta cremas para manos,
que prueba que esta tecnologaencuentra ms cerca de lo que pdramos imaginar. Por otro ladaunque la mayora de ciudadandel mundo podamos perciblas aplicaciones de estos materles en nuestro da a da, estas nsolo se limitan a hacer maravilcomo componentes de un pducto de limpieza o al campo la informtica seguramente,que ms se les vincula, pues
empleo se extiende, adems, amedicina. Y es ah donde su use hace prometedor.
Implantes seosPara el Dr. Francisco Rumiche, dcente del Departamento de Ingniera, lo que hace especial a lnanomateriales son sus extraornarias cualidades fsicas y qumcas. Su tamao es una venta
ya que tienen propiedades nic
y distintas a las que posee el mmo material en escala regularincluso, en escala micro, detalEstos tienen mucha rea supficial, que los vuelven muy senbles y hace que presenten muchlugares activos para reaccionqumicas, aade.
-
8/11/2019 Suplemento Neo Ao 6, Nmero 74 (2014)
4/12
|OCTUBRE 2014 |
En el 2012, un equipo lidera-do por Rumiche gan un finan-ciamiento a partir del Concurso
Anual de Proyectos que organizael Vicerrectorado de Investigacin(VRI) de nuestra casa de estudios.
Su objetivo era desarrollar uncompuesto que pudiera usarsepara el recubrimiento de implan-tes seos, a travs de un procesode friccin batido, que incluyerananopartculas de hidroxiapatita,el principal componente inorgni-co del hueso de los vertebrados.
La idea de usar las nanopart-culas explica el especialista esque exista mejor interaccin entreel implante y el hueso, situacin
que disminuira el ratio de fallas(actualmente, entre 5% y 10%),que incluyen desprendimientodel implante e infecciones. Al uti-lizar el proceso de friccin batido,
que no demanda mucha tecnolo-ga como otras tcnicas y que ge-nera un acabado superficial rugo-so (favorable), se plante obtenerun compuesto de hidroxiapatita ytitanio que se pudiera anclar me-
jor al hueso, asegura Rumiche.
El resultado fue exitoso y elequipo obtuvo un nanocompuestosuperficial que actualmente se en-cuentra sometido a pruebas paramedir su biocompatibilidad. Estoltimo mediante un nuevo finan-ciamiento, esta vez provenientedel Consejo Nacional de Ciencia,
100 milNANMETROS DE GROSOR
TIENE UNA HOJA DE PAPEL.UN NANMETRO (NM) MIDE LAMILMILLONSIMA PARTE DE UNMETRO.
LaCifra
|CONTINAENLAPGINA6|
|VIENEDELAPGINA3|
Dra. Maribel Guzmn,profesora principadel Departamento de Ingeniera de la PUC
ENTREVISTA
Qu beneficios ofrece el tra-
bajo con nanomateriales?Los nanomateriales son ma-
teriales relativamente nuevos quetienen una diversidad de aplica-ciones en muchos campos. Tienenpropiedades nicas, muchas de lascuales an no han sido descubier-tas. En el caso del trabajo con elprofesor Rumiche, nos pusimos encontacto para el desarrollo de unbiosensor para la deteccin de TBC.Si bien el dispositivo es electrni-
co, el sensor tiene un componentenano y otro orgnico. A travs del, se puede determinar con mejoreficiencia si una persona est en-ferma, a diferencia de lo que ocu-rre con los mtodos convenciona-les, que demoran en la deteccin osimplemente no lo hacen.
Qu otras aplicaciones prcti-cas tienen estos materiales?Se pueden aplicar en detectores
de gases, de agentes patgenos,en nanofrmacos, etc. En nuestrocaso, nos interesamos en su apli-cacin mdica. Personalmente,me encuentro trabajando con par-tculas de hidroxiapatita, que seutilizan para mejorar implantesde cadera o rellenos dentales, ya
que incrementan las propiedad
mecnicas de estos. Asimismo, obtenido nanopartculas de pla
y de xido de cobre. Las nanoptculas, como son dispersas, nopueden utilizar si no tienen algsoporte, es decir, si es que no ubican dentro de alguna matrdigamos, un polmero, un meo arcilla. Cuando se hace esto,puede hablar de un nanocomputo, que vendra a ser una especie hbrido. Con el profesor Rumic
mediremos la incorporacin de tas nanopartculas en una matde titanio, as que, con una labmultidisciplinaria, compararemsu uso con el de otras que se puden adquirir en el mercado.
MARIBEL
GUZMN es
profesora del
Departamento
de Ingeniera
de la PUCP,
seccin
Ingeniera
de Minas. Es
especialista en
metalurgia y
materiales, y surea de inters
se centra en
los nanomate-
riales con
aplicaciones
medioam-
bientales.
LaFicha
Lasnanopartculastienenpropiedadesnicas, muchasde las cualesan no han sidodescubiertas.
EL CAMPO DE LOSNANOMATERIALESSE SEGUIR ESTUDIANDO DEMANERA INTERDISCIPLINARIA
-
8/11/2019 Suplemento Neo Ao 6, Nmero 74 (2014)
5/12
-
8/11/2019 Suplemento Neo Ao 6, Nmero 74 (2014)
6/12
|OCTUBRE 2014 |
Nanocompuestpara implantesoseointegrado
La nanoestructuradesarrollada estconstituida porun sustrato dexido de silicio
que contieneredes denanotubos decarbono.Paralelamente,se explor el usode unananoestructuraformada porgrafeno.
La hidroxiapatita es el pri
componente inorgnico delos vertebrados. Est formfosfato de calcio cristalino
material biocompatible quusado en la creacin de p
Biosensor paradiagnstico detuberculosis
1
1
Tecnologa e Innovacin Tecnol-gica (Concytec), que as apoy laformacin de un crculo de inves-tigacin integrado, a su vez, porespecialistas de las universidadesCayetano Heredia (UPCH), San
Marcos (UNMSM) y Jos Mara Ar-guedas (UNAJMA).La doctora Yileng Tay Chu
Jon, especialista en materialesdentales de la UPCH, investiga-dora del proyecto, seala al res-pecto: La propuesta de la nuevatcnica resulta ser innovadoraa nivel mundial y generara unproducto propio del pas. El be-neficio sera contar con una me-
jor oseointegracin, probable-
mente, en un tiempo menor, locual generara una unin muchoms estable y que la formacinde hueso nuevo se una directa-mente al implante.
Diagnstico de TBCOtro de los proyectos en el campode la nanotecnologa coordina-
Los nanomaterialestienen una mayorsuperficie enrelacin con su
masa. Esto les brindauna mayor capacidadde interaccin yreactividad.
ElDato
|CONTINAENLAPGINA8|
|VIENEDELAPGINA4|
INFOGRAFA
dos por Rumiche busc desarro-llar un biosensor nanoestruc-turado capaz de diagnosticar latuberculosis. Ganador del Con-curso de Proyectos Interdiscipli-
narios de Investigacin 2010 delVRI, cont con la participacinde los doctores Benjamn Casta-eda, Fanny Casado y MaribelGuzmn, docentes del Depar-tamento de Ingeniera; y la Lic.Sandra Vallenas, docente del De-partamento de Ciencias Sociales,
LOSNANOMATERIALESEMPIEZAN AUTILIZARSE ENCAMPOS COMOEL SANITARIO, LAELECTRNICA YLA COSMTICA,ENTRE OTROS. ENLA ACTUALIDAD,SU ESTUDIO ESVITAL.
FLIX INGARUCA
-
8/11/2019 Suplemento Neo Ao 6, Nmero 74 (2014)
7/12
|PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATLICA DEL PER |
Aplicaciones biomdicas de nanomateriales
La seal esregistrada por unsistema deadquisicin dedatos y esprocesada. Esta puede, finalmente, relacionarse con elnivel de infeccin de un paciente.
La seal esregistrada por unsistema deadquisicin dedatos y esprocesada. Esta puede, finalmente, relacionarse con elnivel de infeccin de un paciente.
2 3Las nanoestructuras seimplementaron en unelemento biosensor.
A travs de procesosqumicos, los sustratos denanotubos de carbono y de
grafeno se utilizan como soporte decadenas de ADN (ADN de deteccin)y se complementan al ADN de laTBC. La interaccin entre cadenasgenera una seal elctrica.
Las nanopartculas de hidroxiapatita se
incorporan a un sustrato de titaniomediante el proceso de friccin batido(FSP: friction stir processing).
Durante el proceso
FSP, se generacalor suficiente para
calentar y plastificar el
material trabajado, sinllegar a fundirlo.
Como resultado se
obtiene unnanocompuestosuperficial de titanio
y nanopartculas dehidroxiapatita.
Las nanopartculas dehidroxiapatita promoverninteracciones a escala nanomtrica.
La rugosidad tpica del proceso
FSP promueve la aposicin y elcrecimiento del tejido seo.
Actualmente, se analizan las
propiedades superficiales y debiocompatibilidad de este materialpara evaluar su potencial uso en
implantes dentales.
Pasta de conexin adispositivo portasensor
10mm
4
5mm
2
3
4
5
7
6
Grafeno
ADN dedeteccin
ElectrodoAu/Pd
SiO2
ElectrodoAu/Pd
ADN dedeteccin
SiO2Red denanotubos
-
8/11/2019 Suplemento Neo Ao 6, Nmero 74 (2014)
8/12
|OCTUBRE 2014 |
quien se encarg de elaborar unestudio de carcter social orien-tado a determinar el impacto deintroducir en la sociedad un m-todo de diagnstico de TBC basa-do en nanotecnologa.
Cuenta Rumiche que, en unprimer momento, se dispuso atrabajar el sensor con nanotubos,unas estructuras de carbono muyresistentes y delgadas que condu-cen la electricidad de forma eficaz,pero sobre la marcha se decidiexplorar tambin el uso de grafe-no, un nanomaterial formado por
mn Castaeda, reconocido por labor en el desarrollo de tcnicpara el diagnstico de la TBCpropsito de la labor desempeda. Esta tecnologa abre rangmuy importantes que no soabarcan el desarrollo de circuit
integrados que puedan detectenfermedades. Definitivamenest revolucionando el lmite lo que podemos ver dentro dcuerpo humano y el diagnsticagrega.
Superado el reto de crear sensor, Rumiche llev el proyeca una segunda fase con la intecin de mejorar las caracterscas del mismo, esta vez, gracal financiamiento del Fondo pa
la Innovacin, Ciencia y Tecnoga (FINCyT), con el apoyo del DDominique Ple (Francia), coborador PUCP y especialista fisicoqumica de superficie; y cutro investigadores del Institude Medicina Tropical Alexand
von Humboldt de la UPCH, enellos los doctores Carlos Zamud
y Jessica Ricaldi.
Unin de fuerzasEl dicho reza que lo mejor vieen frasco pequeo. Tal como indica este par de muestras, nanotecnologa se presenta comun campo vasto, con muchas mas por las cuales puede ser eplotada.
En nuestra casa de estudison varios los especialistas qexploran sus usos y desarrollproyectos afines, razn por cual, el Dr. Rumiche espera p
der unir fuerzas para crear, pejemplo, un grupo nano mudisciplinario. Por lo pronto, comindica Dominique Ple: Es nesario subir al tren de este tipo investigaciones desarrolladasnivel mundial para no estar regados, sin ningn temor de haccosas avanzadas.
tomos de carbono en forma depanal de abeja, y que posee unagran flexibilidad y la capacidadde almacenar muy bien la energa.
A travs de procesos qumi-cos, los nanotubos de carbonoy el grafeno se utilizan como
soporte de cadenas de ADN y secomplementan al ADN de la TBC.La interaccin entre estas cade-nas genera una seal elctrica,la cual es recogida para medir elnivel de infeccin de un paciente(ver infografa, pginas 6 y 7).
El uso de los nanomaterialeses espectacular, comenta Benja-
AL EXPLORAR LA MATERIA A ESCALAS NANOMTRICAS APARECEN PROPIEDADES ASOMBROSAS QUE NO SEOBSERVAN EN NUESTRA COTIDIANIDAD.
|VIENEDELAPGINA6|
200TOMOS DECARBONOTIENE,
APROXIMA-DAMENTE, UNNANOTUBO.MIDE DE 30A 80 NM DEDIMETRO YTIENE UNALONGITUD DE250 NM.
LaCifra
FLIX INGARUCA
LasClaves
1Los nanomaterialesson todos aquellosmateriales que, al
menos en una de sus
dimensiones, son inferioresa 100 nm.
2Existen cuatro tiposde nanomateriales:basados en carbono,
basados en metales,
dendrmeros (polmeros) ycompuestos.
3Los nanocompuestosse forman por lacombinacin de
nanopartculas con otras
nanopartculas o materialesde mayor tamao.
-
8/11/2019 Suplemento Neo Ao 6, Nmero 74 (2014)
9/12
|PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATLICA DEL PER |
FLIX INGARUCAELEQUIPO
LOS PRO-
YECTOS
RELACIO-
NADOS CON
NANOMA-
TERIALES,
liderados por
el profesor
Francisco
Rumiche,
han sido
desarrolladosde forma
multidiscipli-
naria con la
participacin
de alumnos,
profesores y
profesionales
vinculados
a distintos
campos; entre
ellos, fsica,
qumica,ingeniera
mecnica
y biologa.
Hecho que se
ha mantenido
en el tiempo.
ING.
MERLYN
ROJAS
Me encargude la imple-
mentacin delsistema de me-dicin del sensor. Hay muchosproyectos que hacen cienciadura, pero, personalmente,como ingeniero fsico, busqualgo aplicativo. Con esto, nosdesarrollamos profesionalmen-te y, a su vez, hacemos algo tilpor nuestra comunidad.
LIC.GISELLA
LUCERO
Como qumi-ca, mi intersen este tipo demateriales seda porque ofrecen la posibi-lidad de diagnosticar, rpiday eficientemente, distintasenfermedades que tienen lmi-tes de deteccin muy bajos
en sus estados iniciales. Porello, se puede decir que estasnanoestructuras tienen uninteresante impacto social.
BACH.
VANESSA
ESTRADA
Me enfoco enla parte qumi-ca del proyecto(de diagnsticode TBC), el cual tiene un valorsocial notable. Si hacemos elmejor trabajo posible, vamos aobtener un dispositivo eficientey rpido en la deteccin de unmal que registra muchos casosen el pas.
Como ingeniero mecnico, meenfoco en la parte estructural delbiosensor (para el diagnstico
de TBC). La escala nanopermite detectar este tipo deenfermedades de manera msexacta, pues estos materiales sonmucho ms sensibles y permitenuna mejor toma de datos.
ING.PAULOMUANTE
-
8/11/2019 Suplemento Neo Ao 6, Nmero 74 (2014)
10/12
|OCTUBRE 2014 |
ENCONTEXTO
DE LA INVERSIN ENNANOTECNOLOGA EN EL MUNDO,PROVIENE DE CAPITALES DEEE.UU.; 36%, DE ASITICOS; Y 17%,DE EUROPEOS, DE ACUERDO CONLA CONSULTORA LUX RESEARCH.
Las aplicaciones de los nanomateriales van desde la mejora decelulares hasta la lucha contra el cncer.Pequea gran ayuda
Cientficos de la Universidad de Ca-
lifornia anunciaron hace unas se-
manas la obtencin de un polme-
ro que puede usarse como herramienta
de diagnstico y para el tratamiento del
cncer. Segn la revista Nature Commu-
nications, se trata de una nanopartcula
(llamada nanoporfirina) que mide 21
milmillonsimas de metro, capaz deemplearse como contraste para marcar
las clulas malignas en las resonancias
magnticas o tomografas y tambin
como administradora de sustancias te-
raputicas. En esa misma institucin,
meses atrs, se desarroll otro polmero
til para la creacin de paneles solares
que podra aplicarse en pantallas de
smartphonesy brindara a estos aparatos
la posibilidad de cargarse durante el da
de manera automtica. Por otro lado,
tanto en universidades de Amrica comode Europa, se estn trabajando, por ejem-
plo, mtodos basados en nanopartculas
para la reduccin de la concentracin de
contaminantes en aguas de consumo y
residuales o para la mejora de circuitos
electrnicos. El campo de accin de estos
elementos, sin duda, es amplio como el
del conocimiento.
46%
FLIX INGARU
El ganador del Premio Nobelde Fsica de 1965, RichardFeynman, fue el primero en hacerreferencia a las posibilidades de lananociencia y la nanotecnologa.
ElDato
MILLONES DE DLARESINVIRTIERON, A CINCO AOS, IBME INTEL, DESDE EL AO 2011, PARSU CENTRO NANOTECNOLGICODE INVESTIGACIN EN ALBANY,NUEVA YORK.
4,400
-
8/11/2019 Suplemento Neo Ao 6, Nmero 74 (2014)
11/12
|PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATLICA DEL PER |
LIBROS
Presenta uninterdisciplinario y
comprensivo enfoquesobre la nanoqumica, larama de la nanociencia
relacionada con laproduccin y reaccionesde nanopartculas ysus compuestos, y elfuturo de esta disciplina.
Asimismo, de unamanera didctica,muestra algunasestrategias bsicaspara la obtencinde nanomateriales
y describe sendos
principios relacionadoscon el autoensamblajede materiales en todaslas escalas.
Identifica y definealgunos de los problemabioticos suscitadospor la investigacinen nanociencia ysus aplicacionesnanotecnolgicas. Se
analizan, entre otros, lascondiciones de riesgo pala salud, la integridad y lseguridad.
Biotica ynanotecnologa
Provee una balanceada ypertinente aproximacina la ciencia y la tecnologade los biomateriales.Adems, sirve como llavede referencia, sobre todo,
para aquellos que trabajeneste tipo de materialesy sus aplicaciones enmedicina.
Biomaterials science:an introduction tomaterials in medicine
Nanochemistry:a chemicalapproach tonanomaterialsGeoffrey A. OzinRoyal Society ofChemistry, 2005
ENLAWEB
NATURE NANOTECHNOLOGYhttp://www.nature.com/nnano
NATIONAL NANOTECHNOLOGY INITIATIVEhttp://www.nano.gov
Pgina oficial de la iniciativa del gobierno de EE.UU.dedicada al programa de ciencia, ingeniera, tecnolo-
ga, investigacin y desarrollo de proyectos nanoscpicos,que sirve como base de las comunicaciones y la coopera-cin entre las entidades federales de dicha nacin relacio-nadas con el estudio de la nanotecnologa. Se pueden en-contrar desde noticias hasta reportes de sus actividades.
La editorial a cargo de la publicacin de laprestigiosa revista cientficaNaturecuenta, asu vez, con una revista especializada en el cam-po de la nanotecnologa,Nature Nanotechnology. Atravs de su versin electrnica pueden revisarsealgunos resmenes de sus ms interesantes ar-tculos especializados y la posibilidad de descar-garlos mediante una suscripcin.
Estas publicaciones pueden hallarse a travs del Sistema de Bibliotecas de la PUCP.
Mara Casado (coordinadora)Civitas, 2010Buddy D. Ratner y otros (ed.)
Elsevier/Academic Press, 2013
-
8/11/2019 Suplemento Neo Ao 6, Nmero 74 (2014)
12/12
|OCTUBRE 2014 |
El tamaode losnanomaterialeses una ventaja,
ya que tienenpropiedadesnicasydistintas a lasque posee elmismo material
en escalaregular.
ENVOZALTA
FRANCISCORUMICHEDOCTORENINGENIERADEMATERIALES
FLIX INGARU