APLICACIONES BIOLOGICAS

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Aplicaciones Biologicas

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Presentacin de PowerPoint

APLICACIONES BIOLGICAS 1

Thymosin 4 coated nanofiber scaffolds for therepair of damaged cardiac tissue2

MaterialesClulas ProgenitorasThymosin 4 Dichloromethane; DCMN-dimethylformamide; DMFPoly(-caprolactone); PCLSolucin PCL/DMF/DCMPCL 1.5gSolucin DCM:DMF (1:4)

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Electrohilado1.5 ml solucin de PCL/DMF/DCM0.5 mL/h12 kV3 h105 mm630 rpm

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Caracterizacin MicroscpicaSe encontr que los nanoscaffolds tienen una estructura lineal.El bulto de fibras mide aprox. 2m de ancho y se constituye de 4-8 fibras (400100nm)

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Caracterizacin FTIR

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Revestimiento de Nanofibras

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Cultivo CelularSe incubaron a 36.5C y 3% CO2Se implantaron 1x106 clulas/mL

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Propagacin de Clulas

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Nanotubos de carbono: funcionalizacin y aplicaciones biolgicas10

Introduccin Los nanotubos de carbono (NTCs) son altropos del carbono, como el diamante, el grafito o los fulerenos, fueron descubiertos accidentalmente por S. Iijima.

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Existen diferentes tipos de NTCs ,estos pueden ser nanotubos de carbono de pared sencilla (SWCNTs) y nanotubos de carbono de pared mltiple (MWCNTs).

Estos nanomateriales presentan buenas propiedades fsicas como son su densidad, resistencia y conductividad trmica.Algunas aplicaciones para los NTCs es su uso como biosensores, como transportadores de frmacos y agentes con propiedades antibacterianas.12

Funcionalizacin qumica de NTCsLa funcionalizacin se define como la modificacin de propiedades por la adsorcin de tomos o molculas en las paredes exteriores de los nanotubos de carbono.

Se pueden obtener cambios en las propiedades fsicas de la superficie de estas nanopartculas, como lo son la solubilidad y dispersin, las cuales son importantes en las propiedades biolgicas de los NTCs, ya que les permite tener una mejor interaccin con molculas biolgicas.13

Por medio de la oxidacin qumica de SWCNTs se pueden agregar diversos grupos funcionales como cidos carboxlicos, aminas y amidas. Los SWCNTs se pueden oxidar al reaccionar con una mezcla de cido ntrico y cido sulfrico con lo cual se introducen grupos carboxlicos en sus extremos. Mediante la qumica del grupo carboxlico y en muchos casos su activacin a cloruros de acilo, permite el acoplamiento de molculas por medio de unin covalente.14

Hay dos tipos de funcionalizaciones:

las covalentes en la cuales se introducen grupos funcionales creando enlace a los NTC, ejemplo de ello es la funcionalizacin con cidos carboxlicos y aminas.

Las funcionalizaciones no covalentes se basan en la adsorcin de molculas como surfactantes, compuestos aromticos y polmeros como poliacrilamida, poliestireno, entre otros, que no alteran las propiedades de los NTCs.15

Aplicaciones biolgicas de los NTCsLos NTCs son nanomateriales que muestran una diversidad de aplicaciones potenciales que incluyen:

La terapia fototrmicaImagen fotoacsticaAdministracin de frmacosOtras aplicaciones biomdicas.16

Se han desarrollado filtros que tienen como propsito la inactivacin de microorganismos.

La estructura de stos filtros esta compuesta por SWCNTs-MWCNTs y otros solo de MWCNTs. De acuerdo a los resultados, se demuestra la inactivacin de ciertas bacterias como E. coli y Staphylococcus epidermis, en donde los mejores resultados lo muestra el filtro con mezcla de ambos NTCs.Se ha desarrollado un filtro electroqumico a base de MWCNTs, en el cual se aplica una corriente de 2 a 3 volts por 30 segundos, removiendo e inactivando tanto virus como bacterias. 17

Una molcula que se ha unido covalentemente a MWCNTs y SWCNTs es la porfirina formando un nanocompuesto con actividad antibacteriana en contra de S. aureus, el estudio bacteriolgico se desarroll sobre placas de agar con el nanocompuesto, en las cuales se coloc la bacteria, se incubaron las placas a 37 C y se contaron las colonias despus de la incubacin.18

Biosensores biolgicos a base de NTCsUna de las aplicaciones de mayor importancia en el mbito de los nanomateriales dentro del rea de la medicina y biotecnologa es la creacin de biosensores para la deteccin de diferentes metabolitos.

Los NTCs debido a las propiedades elctricas que presentan y a su tamao nanomtrico se consideran los biosensores ideales.19

A travs de interacciones supramoleculares y unin de tipo covalente de las biomolculas en los NTCs, se han logrado inmovilizar ADN, protenas y enzimas. Se han desarrollado biosensores electroqumicos basados en combinar enzimas que ayudan al diagnstico clnico; las enzimas son inmovilizadas por NTCs y retienen su actividad de biocatlisis20

Aplicaciones farmacuticasLas caractersticas fisicoqumicas de los NTCs como su tamao nanomtrico, composicin qumica, superficie de funcionalizacin y dispersin ayudan a la administracin y transporte de frmacos.Los NTCs tienen el potencial de llevar los frmacos en el organismo ya que son ms pequeos que las clulas sanguneas. Algunos de los mtodos desarrollados ha sido el unir molculas como el ADN, pptidos y protenas dentro y fuera de los NTCs. Esto le da la capacidad de detectar y destruir clulas individuales que pueden ser cancerosas o infectadas por virus.21

Los MWCNTs en un principio fueron funcionalizados con cido polictrico (PCA) para aumentar su naturaleza hidroflica y funcionalidad con grupos carboxlicos. Despus el paclitaxel (PTX) un agente anticancergeno, es unido va covalente en los sitios carboxilo del PCA, obteniendo el sistema MWCNTs-PCA-PTX con un 38% en peso de contenido de frmaco. El PTX puede ser fcilmente liberado del sistema a un pH de 6.8 y 5.0, lo cual es compatible con la liberacin en clulas y tejidos de tipo tumoral.Los SWCNTs muestran particulares propiedades electrnicas, lo que se observa en sus seales en el infrarrojo, fluorescencia, fotoacstica y espectroscopia Raman, lo cual resulta en una deteccin no invasiva y de alta sensibilidad. As los SWCNTs se han estudiando como agentes de imagen para la evaluacin y localizacin de tumores tanto in vivo como in vitro22

Algunos frmacos a base de protenas necesitan ser administrados va intravenosa ya que por va oral el pH del estmago no es favorable. Este problema, ha servido de base en investigaciones donde los NTCs transportan este tipo de frmacos dentro de las clulas.Algunos estudios platean que los SWCNTs presentan mayor toxicidad en mamferos mientras que los MWCNTs muestran un bajo nivel de toxicidad.23

En algunos reportes se indica que muchos NTCs pueden entrar a las clulas humanas y acumularse en el citoplasma y causar muerte celular, penetrar en estructuras de tejidos, migrar y causar lesiones en reas remotas, induciendo inflamacin, granulomas epiteliales, y fibrosis intersticial o pleural en los pulmones de roedores. El dimetro de los NTCs es un parmetro importante para ser considerado en su toxicologa. Los MWCNTs con menor dimetro (9.4 a 70nm) resultaron ser ms txicos tanto in vivo como in vitro.24

ConclusionesLos nanotubos de carbono son nanomateriales con excelentes propiedades que pueden ser modificadas mediante la funcionalizacin qumica. Los NTC son nanomateriales que pueden resultar txicos para el ser humano ya que debido a su tamao se pueden alojar en pulmones y se necesitan ms estudios en esta rea ya que los que hasta ahora han resultado muy eficientes son el transporte de frmacos.

Adems, la estructura del grafito de los SWCNTs pueden ser degradados, lo que abre la posibilidad de que los nanomateriales puedan biodegradarse cuando son introducidos en los diferentes sistemas biolgicos.25

Development of method for evaluating cell hardness and correlation between bacterial spore hardness and durabilityKoichi Nakanishi1*, Akinori Kogure2, Takenao Fujii3, Ryohei Kokawa3 and Keiji Deuchi126

ResumenEn base a la medicin de su mdulo de Young, medido por medio de deformaciones producidas con un cantilver de AFM, se determina la dureza mecnica de las siguientes bacterias, en forma de espora y clula vegetativa: Geobacillus stearothermophilus, Bacillus coagulans, Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus megaterium. Se correlaciona esta dureza con el nivel de resistencia de las bacterias a la radiacin ultravioleta y al calor.

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Introduccin La propiedad de dureza es particularmente informativa de las caractersticas de una clula, y mucho se puede saber acerca de la clula por medio de la determinacin de este parmetro.Se cree que la dureza de la clula est relacionada con la resistencia de las esporas y clulas bacterianas al calor y UV. En los mbitos de la alimentacin y la fabricacin de productos farmacuticos, los mtodos actuales para la determinacin de resistencia al calor y a los rayos UV requieren recuentos de clulas considerablemente altos que implican realizar cultivos. Esto puede tardar desde unos pocos das a 2 semanas o ms en completarse. Hay una necesidad de un mtodo no-cultivo que pueda producir resultados rpidamente.28

El cantilver que se utiliza en un AFM es un tipo de resorte. Hemos desarrollado un mtodo que utiliza la sonda cantilver de un AFM para determinar la dureza de una clula, un organelo, o de otras muestras microscpicas. El estrs fsico inducido por el contacto de la sonda con la muestra se utiliza para determinar el mdulo de Young como un parmetro de dureza.29

Definicin de dureza y posiciones de medicin.Si la dureza se expresa como la cantidad de trabajo hecha para una deformacin dada, la cantidad de trabajo corresponde a un movimiento complejo tridimensional que sera difcil de medir con precisin. Sin embargo, los factores de error se reducen si limitamos este movimiento a la direccin vertical a lo largo del eje z, de esta manera, la clula puede ser considerada como un cuerpo elstico lineal.30

Principle for measuring cell and spore hardness using the