1 DE LO MICRO A LO NANO LA CIENCIA A ESCALA NANOMETRICA Pablo Bonilla Valladares Laboratorio de Nanoestructuras Facultad de Ciencias Químicas Universidad Central del Ecuador Pablo Bonilla Valladares Laboratorio de Nanoestructuras Facultad de Ciencias Químicas Universidad Central del Ecuador

2 TEMARIO -Antecedentes :De lo macro a lo micro - La nanotecnología relación con otras ciencias - ¿Qué es la Nanotecnología?, conceptos y alcance - Métodos de procesamiento Nanométricos - Herramientas de Caracterización Nanométricas - Algunas nanoestructuras -Usos – Aplicaciones de la nanotecnología -¿ Hacia donde vamos ? -Presente y futuro -Investigaciones preliminares en nanotecnologia en la Universidad -Proyecto actual y grupo de nanoestructuras de la Universidad Central del Ecuador -Invitación

3 ANTECEDENTES De lo Macro a lo Micro

4 ANTECEDENTES

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6 ¿Qué es la Nanotecnología? NANOTECNOLOGIA American Heritage Dictionary The science and technology of building electronic circuits and devices from single atoms and molecules. NASA The creation of functional materials, devices and systems through control of matter on the nanometer length scale (1-100 nanometers), and exploitation of novel phenomena and properties (physical, chemical, biological) at that length scale. European Commission Nanotechnology aims to carry out new processes at a scale of just a few atomic particles. NANOTECNOLOGIA American Heritage Dictionary The science and technology of building electronic circuits and devices from single atoms and molecules. NASA The creation of functional materials, devices and systems through control of matter on the nanometer length scale (1-100 nanometers), and exploitation of novel phenomena and properties (physical, chemical, biological) at that length scale. European Commission Nanotechnology aims to carry out new processes at a scale of just a few atomic particles.

7 Relación de la nanotecnología con otras disciplinas

8 Entendiendo la escala nanométrica

9 Métodos y procesos nanométricos By synthesis strategy: bottom-up top -down By synthesis strategy: bottom-up top -down

10 Herramientas usadas para caracterización de nanomateriales AES Aüger Electron Spectroscopy* AFM Atomic Force Microscopy* APECS Aüger Photoelectron Coincidence Spectroscopy APFIM Atom Probe Field Ion Microscopy* APS Appearance Potential Spectroscopy ARPES Angle Resolved Photoelectron Spectroscopy* ARUPS Angle Resolved Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy* ATR Attenuated Total Reflection BEEM Ballistic Electron Emission Microscopy* BIS Bremsstrahlung Isochromat Spectroscopy CFM Chemical Force Microscopy* CM Confocal Microscopy (especially with fluorescence and Raman detection)* DRIFTS Diffuse Reflectance Infra-Red Fourier Transform Spectroscopy EDX Energy Dispersive X-ray Analysis EELS Electron Energy Loss Spectroscopy* EMS Electron Momentum Spectroscopy EPMA Electron Probe Micro-analysis* ESCA Electron Spectroscopy for Chemical Analysis, also XPS (X-ray photoemission spectroscopy)* ESD Electron Stimulated Desorption ESDIAD Electron Stimulated Desorption Ion Angle Distributions EXAFS Extended X-ray Absorption Fine Structure FEM Field Emission Microscopy* FIM Field Ion Microscopy* FRET Fluorescence Resonance Energy Transfer* FTIR Fourier Transform Infra-red Spectroscopy* FT RA-IR Fourier Transform Reflectance-Absorption Infra-red AES Aüger Electron Spectroscopy* AFM Atomic Force Microscopy* APECS Aüger Photoelectron Coincidence Spectroscopy APFIM Atom Probe Field Ion Microscopy* APS Appearance Potential Spectroscopy ARPES Angle Resolved Photoelectron Spectroscopy* ARUPS Angle Resolved Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy* ATR Attenuated Total Reflection BEEM Ballistic Electron Emission Microscopy* BIS Bremsstrahlung Isochromat Spectroscopy CFM Chemical Force Microscopy* CM Confocal Microscopy (especially with fluorescence and Raman detection)* DRIFTS Diffuse Reflectance Infra-Red Fourier Transform Spectroscopy EDX Energy Dispersive X-ray Analysis EELS Electron Energy Loss Spectroscopy* EMS Electron Momentum Spectroscopy EPMA Electron Probe Micro-analysis* ESCA Electron Spectroscopy for Chemical Analysis, also XPS (X-ray photoemission spectroscopy)* ESD Electron Stimulated Desorption ESDIAD Electron Stimulated Desorption Ion Angle Distributions EXAFS Extended X-ray Absorption Fine Structure FEM Field Emission Microscopy* FIM Field Ion Microscopy* FRET Fluorescence Resonance Energy Transfer* FTIR Fourier Transform Infra-red Spectroscopy* FT RA-IR Fourier Transform Reflectance-Absorption Infra-red

11 Tipos de nanoestructuras

12 Usos de la nanotecnología

13 Aplicaciones innovadoras

14 Aplicaciones Sector energético Sector agrícola y alimentos Sector textil

15 Nanomedicina y Nanobiotecnología Nano-ApplicationsReferences Bio-detection of pathogens15 Detection of proteins16 Probing of DNA structure17 Tissue engineering18, 19 Heat destruction of tumour (hyperthermia)20 Phagokinetic studies21 MRI Contrast enhancement22 Separation and purification of biomolecules and cells23 Fluorescent biological markers24, 25 Drug and gene delivery26, 27 Artificial cells and their assemblies28 Design of proteins for efficient electron transport or with mechanical features 29 Using dip pen technology30, 31 Formation and growth of nanostructures in living biosystems (e.g by alfalfa plants) 32 Biosensors33 Nanobiomotors34-36 Biomineralization37 Nanorobotics14, 38 Nanocomputers39 Nanorods for vaccination applications Usos de nanotecnologia en biomedicina

16 Nanodiagnosis Microlaboratorio para realizar genotipos DNA (lab-on a chip).

17 Nanodiagnosis Uso de nanopartículas de chitosan- glicol para diagnosis de tumores

18 Nanofarmacoterapia Típico mecanismo de liberación desde nanocápsula

19 ¿Dónde estamos y hacia donde vamos?

20 Tendencias de patentes en el campo de la nanotecnología

21 Personal involucrado en cada área de la nanotecnología

22 Presente y Futuro

23 La realidad en nanotecnología

24 Investigaciones preliminares Formación y Caracterización de Nanosistemas de Liberación de Fármacos que contienen Alginato Poster en : “Workshop Nano-biocolloidal materials and non-equilibrium self –assembly ” Titulo: Formation and Release properties of Highly Concentrated Emulsions with Alginate Autor y co-autores: Pablo Bonilla Valladares, Conxita Solans, M.J. García Celma Lugar y fecha: Barcelona, june 18 th - 19 th 2012 Poster en : “Workshop Nano-biocolloidal materials and non-equilibrium self –assembly ” Titulo: Formation and Release properties of Highly Concentrated Emulsions with Alginate Autor y co-autores: Pablo Bonilla Valladares, Conxita Solans, M.J. García Celma Lugar y fecha: Barcelona, june 18 th - 19 th 2012 Poster en : “V JORNADA IN2UB ” Titulo: Formation and characterization of alginate-based highly concentrated emulsions” Autor y co-autores: Pablo Bonilla Valladares, Conxita Solans, M.J. García Celma Lugar y fecha: Barcelona, 15 de noviembre del 2012 Poster en : “V JORNADA IN2UB ” Titulo: Formation and characterization of alginate-based highly concentrated emulsions” Autor y co-autores: Pablo Bonilla Valladares, Conxita Solans, M.J. García Celma Lugar y fecha: Barcelona, 15 de noviembre del 2012 Ponente en : “II Foro de Becarios Ecuatorianos en Europa” Titulo: Formación y caraterización de Nanosistemas de Liberación de Fármacos que contienen Alginato” Autor y co-autores: Pablo Bonilla Valladares, Conxita Solans, M.J. García Celma Lugar y fecha: Milán, 24 y 25 de enero del 2013 Ponente en : “II Foro de Becarios Ecuatorianos en Europa” Titulo: Formación y caraterización de Nanosistemas de Liberación de Fármacos que contienen Alginato” Autor y co-autores: Pablo Bonilla Valladares, Conxita Solans, M.J. García Celma Lugar y fecha: Milán, 24 y 25 de enero del 2013 Artículo en preparación para la Journal of Applied Polymer Science

25 PROYECTO Estudio y diseño de nanosistemas para la liberación fármacos OBJETIVO GENERAL Diseñar y estudiar sistemas a escala nanométrica, sus procesos farmacocinéticos de liberación controlada y su aplicación en tecnología farmacéutica

26 INVESTIGADORESBECARIOS PASANTES TESISTAS COLABORADORES Q.F. Diego LuceroCarolina VegaGeovana Valenzuela Q.A. Betty CarguaAndrea CevallosCarla Coba Anita Calderón

27  Feyman : There's Plenty of Room at the Bottom

28 MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓ N ECUADOR VAMOS POR EL CAMINO CORRECTO