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Nanobiotecnologia: princípios e aplicações
Prof. Dr. Vinicius Campos Disciplina de Nanobiotecnologia Graduação em Biotecnologia - UFPel
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Abordagens da aula... 1. Nanotecnologia 2. Divisão da nanotecnologia
3. Nanobiotecnologia 4. Funcionalização 4. Biossegurança
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Nanotecnologia
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Alimentos nanoestruturados
SUPLEMENTOS ALIMENTARES nano/micropartículas para melhor absorção intestinal. CHOCOLATE em nanopartículas para melhor textura VITAMINAS EM SPRAY nanogotas para melhor absorção nasal.
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Breve Histórico da Nanotecnologia
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
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Nanotecnologia 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
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Abaixo de 100 nm as propriedades físicas e químicas mudam
Nano X Macro 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
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Nanotecnologia Carbono na forma de grafite (lápis) é macio e maleável; em nanoescala pode ser mais resistente que o aço e seis vezes mais leve Carbono Grafite Nanotubo de Carbono
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Nanotecnologia O óxido de zinco é normalmente branco e opaco; em nanoescala ele se torna ele se torna transparente; ZnO Nanocristal de ZnO
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Nanotecnologia O alumínio em nanoescala pode entrar em combustão espontânesa e pode ser utilizado como combustível para foguetes
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Nanotecnologia 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”
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Nanotecnologia Biotecnologia Biologia Engenharias Química
Ciência dos materiais Informática Física Biotecnologia Medicina
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Divisão da nanotecnologia
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Nanotecnologia Pode ser dividida em três grandes áreas: Nanoeletrônica
Nanomateriais Nanobiotecnologia
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Nanoeletrônica Anos 20 a 70 - Válvulas
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Nanoeletrônica Anos 80 – Microchip
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Nanoeletrônica Nanochip
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Nanomateriais Área da nanotecnologia que busca controlar a morfologia dos materiais em escala nano; Instrumentos de medição e manipulação Microscópio de força atômica
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Imagens de DNA obtidas por Microscopia de Força Atômica
155 nm
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Nanobiotecnologia
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Quando aplicada às ciências da vida recebe o nome de
Nanotecnologia 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.
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Nanobiotecnologia Nanotubos Nanopartículas Nanopolímeros
Quantum dots/pontos quânticos
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Nanotubos Nanotubos de carbono
Nanotubos de haloisita – naturalmente formados
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Aplicações dos Nanotubos
Transfecção de ácidos nucléicos DNA RNA RNAi Entrega de fármacos/Drug delivery Nanoantibióticos Nanovacinas Nanoanticorpos
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Nano-Sperm-mediated gene transfer
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Nanopartículas Nanocápsulas Nanopartículas magnéticas
Nanopartículas poliméricas Lipossomos
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Metálicas/Magnéticas
Lipossoma Nanopartículas Lipídicas Sólidas Nanopartículas Poliméricas Nanopartículas Metálicas/Magnéticas Nanoemulsões
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Aplicações das Nanopartículas
Entrega de ácidos nucléicos Drug delivery Nanoencapsulamento de fármacos Liberação controlada de fármacos Diagnóstico de donças Nanocosméticos
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Nanocosméticos e nanopartículas
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Nanocosméticos e nanopartículas
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).
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Nanopolímeros Nanopolímeros catiônicos Nanopolimeros – dendrímeros
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Aplicações dos Nanopolímeros
Transfecção de ácidos nucleicos Drug delivery Scaffolds Células tronco
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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
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Biossegurança em Nanobiotecnologia
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?
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Revisando... 1959 – início da nanotecnologia Efeito quântico
Botton-up/Top-down Ciência multidisciplinar Nanoeletrônica/Nanomateriais/Nanobiotecnologia Nanotubos/Nanopartículas/Nanopolímeros/Nanocosméticos Funcionalização Biossegurança
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Prof. Dr. Vinicius Farias Campos
Graduação em Biotecnologia
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