NANOTECNOLOGIA MICROBIANA Cristian Klunk, Karla Ortiz, Luana Costa, Vera Helena Dias Florianópolis, 27 de junho de 2013

O quê será abordado em nosso trabalho? Histórico; Conceito de nanotecnologia; Aplicações da nanotecnologia; Investimentos de diferentes países; Estimativas do setor da nanotecnologia.

Histórico Entres as décadas de 1970 e 1980, vários grupos de cientistas realizavam pesquisas envolvendo a miniaturização pelo mundo, principalmente na área da eletrônica. Em 1974, Norio Taniguchi cunhou o termo “nanotecnologia”. http://tremblinguterus.blogspot.com.br/

Histórico Vários fatores foram fundamentais para o desenvolvimento e evolução da nanotecnologia, entre eles: Os trabalhos realizados por Richard Feynman, que para muitos é considerado o pai da nanotecnologia, e apresentados em 1959; A criação do microscópio eletrônico de , em 1981, que permitia o imageamento de átomos individuais. http://tremblinguterus.blogspot.com.br/

Histórico A partir dos anos 2000, com a criação de nanomateriais, como nanotubos (moléculas de C estruturadas em gaiolas), a nanotecnologia passou a crescer consideravelmente, não só em países desenvolvidos, mas muitos países em desenvolvimento, incluindo o Brasil, passaram a investir nesse campo.

Nanotubos de Carbono http://neurocienciaespn.blogspot.com.br

O que é nanotecnologia Devido à redução de tamanho, as nanopartículas apresentam uma grande área superficial, e exibem muitas vezes propriedades mecânicas, químicas, ópticas ou magnéticas diferentes daquelas da matéria macroscópica.

O que é nanotecnologia Segundo Coppo (2000), nanotecnologia é um campo da ciência aplicada ao controle e manipulação da matéria, em escala inferior a um micrômetro (1 a 100 nanômetros). Segundo Brandão (2011), todas as definições de nanotecnologia estão associadas à redução de escala, de pelo menos uma das dimensões da matéria, proporcionando uma transformação em suas características.

Biossensores Os nanobiossensores são dispositivos desenvolvidos em nano-escala que convertem eventos biológicos (distúrbios metabólicos, ou infecções virais e bacterianas) em sinais processáveis.

Biossensores Funcionamento: O princípio de funcionamento de um biossensor está baseado num sistema de dois componentes: O biorreceptor, permite que ocorra a reação bioquímica ou a ligação específica com o alvo (amostra); O transdutor, que recebe o sinal produzido entre o biorreceptor e a amostra, e o transforma num sinal detectável por um aparelho específico; Esse sinal pode ser elétrico, magnético, térmico, óptico ou ainda acústico.

Biossensores Biossensores na detecção de microrganismos patogênicos: São muito utilizados em laboratórios de microbiologia, principalmente para análises de qualidade de alimentos, porque reduzem a necessidade de manipulação da amostra, e consequentemente as possibilidades de contaminação humana; Porém, apresentam a desvantagem de necessitar de um enriquecimento da amostra, pois com baixos níveis de microrganismos o biossensor não é eficaz.

Biossensores Biossensores na detecção de microrganismos patogênicos: No caso da detecção em alimentos, os biorreceptores geralmente são imunológicos, ou seja, anticorpos; Porém, marcadores de fluorescência também são utilizados, para detectar reações bioquímicas e metabólitos; Esses biorreceptores são então combinados com transdutores eletroquímicos, de bioluminescência, elétricos, entre outros.

Nanotecnologia contra bactérias Escherichia coli Staphylococcus aureus Staphylococcus epidermis Micrococcus lysodeikticus Nanopartículas de prata em medicamentos

Nanotecnologia contra bactérias Toxidade Nanopartículas interagem com células sadias

Nanotecnologia contra vírus Nanopartículas de prata com tamanho entre 5 e 15 nm (nanômetros); replicação do vírus HIV.

Nanomaterial para combater bactérias Vanadato de prata para impedir a proliferação das bactérias; Uma ideia é incorporar o metal – na escala nanométrica – a tecidos, tintas e outros materiais suscetíveis a contaminações.

Nanomaterial para combater bactérias O nanomaterial tem eficácia contra a bactéria Staphylococcus aureus; Esse microrganismo é resistente a antibióticos e responsável por cerca de 60% das infecções hospitalares no Brasil.

Indústria farmacêutica, biotecnológica e biomédica Sistemas de difusão de medicamentos que atinjam pontos específicos no corpo humano; Encapsulamento: fármaco  nanossistemas apropriados. Protegê-lo contra a degradação prematura, promover a solubilização, pode ajudar a direcioná-lo para o tecido ou célula-alvo. Utilizados: doenças infecciosas, tais como tuberculose, parasitoses(esquitossomose e malária) e para o tratamento do câncer e controle de diabetes.

Indústria farmacêutica, biotecnológica e biomédica Criação de órgãos artificiais e implantes com maior afinidade pelo tecido original Superfícies : ranhuras nanométricas com moléculas de adesão (microscópio de força atômica) Adesão de células e orientar seu crescimento nas formas desejadas. Kits de autodiagnóstico que possam ser utilizados em casa Dispositivos implantáveis no organismo  monitorar continuamente os níveis sanguíneos de certos indicadores biológicos  ajustar automaticamente a liberação de drogas em quantidades apropriadas. Ex: diabetes

Indústria farmacêutica, biotecnológica e biomédica Conhecimento da predisposição genética a doenças. Avanços : genômica+ nanotecnologia; Nanoporos ; Medir rapidamente o tamanho de moléculas de DNA  desenvolvimento de sensores que determinem a constituição genética com rapidez e precisão. Materiais para a regeneração de ossos e tecidos.

Investimentos e Estimativas US$ 1 trilhão Semicondutores e Fármacos 2 milhões de empregados http://investirdinheiro.org/

Investimentos e Estimativas Maiores investidores; EUA, Europa e Japão 1 bilhão de dólares por ano Metade de todo o investimento Investidores secundários; Rússia, China, Índia e Brasil Brasil: R$ 140 milhões entre 2001 e 2006

Investimentos e Estimativas Nanotecnologia, nanociência e nanomateriais: quando a distância entre presente e futuro não é apenas questão de tempo (Oswaldo Luiz Alves

Riscos! Toxicidade; Aplicações Militares; Impactos ambientais; Difusão e transporte muito fascilitados Dificuldade de filtração Atividades Catalíticas http://investirdinheiro.org/riscos-da-nanotecnologia-e-meio-ambiente-nanotubos-de-carbono/

Dúvidas?

Referências Bibliográficas Nanotecnologia, nanociência e nanomateriais: quando a distância entre presente e futuro não é apenas questão de tempo (Oswaldo Luiz Alves); NANOTECNOLOGIA APLICADA À INDÚSTRIA DE ALIMENTOS: o uso de biossensores (Rodrigo Balduino Soares Neves). NANOTECNOLOGIA APLICADA À INDÚSTRIA DE ALIMENTOS: o uso de biossensores (Rodrigo Balduino Soares Neves) Análise de diferentes materiais biológicos para a detecção de nanopartículas calcificadas e de microrganismos(Karen Campos) Effects of silver nanoparticles on microbial growth dynamics(V.J. Schacht et al) http://tremblinguterus.blogspot.com.br/2011/12/history-of-nanotechnology.html http://www.nanobiotec.iqm.unicamp.br/ne_nano.htm http://crnano.org/interview.mezo.htm http://investirdinheiro.org/riscos-da-nanotecnologia-e-meio-ambiente-nanotubos-de-carbono/ http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0100-40422004000600031&script=sci_arttext http://cienciaecultura.bvs.br/scielo.php?pid=S0009-67252008000200024&script=sci_arttext