suplemento neo año 6, número 74 (2014)

8/11/2019 Suplemento Neo Ao 6, Nmero 74 (2014)

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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.


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|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


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|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.


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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


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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


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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


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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.


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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


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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


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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


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El tamaode losnanomaterialeses una ventaja,

ya que tienenpropiedadesnicasydistintas a lasque posee elmismo material

en escalaregular.

ENVOZALTA

FRANCISCORUMICHEDOCTORENINGENIERADEMATERIALES

FLIX INGARU

suplemento neo año 6, número 74 (2014)

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