Small is Beautyful

DNA Nanotechnology Helps Construct Synthetic Membrane Channels

As reported in the journal Science, physicists at the Technische Universitaet Muenchen (TUM) and the University of Michigan have shown that synthetic membrane channels can be constructed through "DNA nanotechnology."
This technique employs DNA molecules as programmable building materials for custom-designed, self-assembling, nanometer-scale structures. The researchers present evidence that their nature-inspired nanostructures may also behave like biological ion channels. Their results could mark a step toward applications of synthetic membrane channels as molecular sensors, antimicrobial agents, and drivers of novel nanodevices.

This 3-D print shows the structure of a functional synthetic membrane channel constructed through DNA nanotechnology -- that is, using DNA molecules as programmable building materials for custom-designed, self-assembling nanometer-scale structures. This DNA-based membrane channel consists of a needle-like stem 42 nanometers long with an internal diameter of just two nanometers, partly sheathed by a barrel-shaped cap. A ring of cholesterol units around the edge of the cap helps the device "dock" to a lipid membrane while the stem sticks through it, forming a channel that appears capable of behaving like a biological ion channel. The device is formed by 54 double-helical DNA domains on a honeycomb lattice. (Credit: Dietz Lab, TU Muenchen; copyright TU Muenchen)

To read more about this article, please visit AzoNano

Dip Pen Nanolithography

What is DPN?

 Dip Pen Nanolithography (DPN) is a direct write, tip based lithography technique capable of multi-component deposition of a wide range of materials with nanoscale registry. DPN can fabricate multiplexed, customized patterns with feature sizes as small as 50 nm or as big as 10 µm on a variety of substrates including glass, plastic, gold and silicon. Using arrays of “pen” tips, these features can be printed over large areas, with pattern design and fabrication often taking less than an hour to complete. DPN is a powerful yet simple-to-use benchtop technology that delivers direct write patterning capabilities without the need for a cleanroom, master stamp or photomask. With the ability to operate under ambient conditions and deposit features with sub-cellular resolution, DPN can successfully print organic, inorganic, and biological materials (including proteins, nucleic acids, lipids, hydrogels, alkanethiols, silanes, polymers and nanoparticles) in complex user-defined patterns. Features generated by DPN are very uniform, so assays constructed with these features deliver exceptional reproducibility.

Micro and nanotechnologies revolutioning medicine

Nanotechonology

Nanotechnology from manthangandhi

Biocápsulas

Nanotubos de carbono-Aplicaciones

Las propiedades de los nanotubos de carbono han causado que diversos investigadores y compañías consideren sus usos en diversos campos. A continuación se en listarán algunas de sus aplicaciones en dichos campos.
Salud
-Se ha demostrado que músculos artificiales  compuestos de una fibra tejida de nanotubos de carbono y rellenados con cera pueden levantar pesos hasta 200 veces más pesadas que músculos naturales del mismo tamaño.
-Nanotubos funcionalizados con anticuerpos producidos por pollos se han demostrado útiles en pruebas para la destrucción de células cancerígenas en el pecho.
-Se desarrolló un sensor que utiliza nanotubos y partículas de oro para detectar proteínas que indican la presencia de cáncer.
-Implantes médicos de plástico poroso recubiertos con nanotubos se están utilizando para entrega de fármacos. Fármacos terapéuticos que se adjuntan a nanotubos pueden ser liberados al torrente sanguíneo para una mayor efectividad lo que se ha denominando como "biocápsulas"

Medio ambiente
-Uso de nanotubos de carbono para limpiar derrames de petróleo ya que actúan como una esponja.

Energía
-En las baterías, el uso de nanotubos disminuye el tamaño de la batería haciendo posible incluso que las baterías se utilicen como una capa de pintura que unicamente necesita los componentes de manera ordenada.
-Los ultracapacitores se están desarrollando con nanotubos, estos ultracapacitores pueden almacenar una mayor cantidad de energía, suficiente para activar carros híbridos.

Materiales
 Aparte de crear materiales más resistentes que el acero y con unas mejores propiedades, el uso de nanotubos también permitirá a dichos materiales el cambiar de forma a "voluntad" del usuario como se demuestra en el siguiente video de la NASA, una aproximación futurista del desarrollo de estos materiales.

Desarrollo de un modelo compacto para transistores de efecto tunel

En una investigación colaborativa de nanoelectrónica verde dirigida por Koichi Fukada se desarrolló un modelo compacto para una simulación de circuito que ayuda a predecir el comportamiento de FETs de efecto tunel (Field-Effect Transistors).

Éste aparato simula características corriente-voltaje por medio de la predicción de la distribución del campo eléctrico en un FET de tunel y estimando la corriente. Este aparato puede ser incorporado en simuladores de circuitos mayores. Se espera que éste modelo contribuya al diseño de FETs apuntando a la realización de circuitos con poco poder.

Los detalles de ésta tecnología fueron presentados del 25 al 27 de Septiembre del 2012 en la Conferencia internacional de Dispositivos y Materiales de Estádo Sólido o SSDM por sus siglas en inglés que se llevó a cabo en Kyoto.

Para más información visitar: Nanowerk

Quantum Dots

Quantum dots are nanoparticles of a semiconductor material, traditionally chalcogenides (selenides or sulfides9 of metals like cadmium or zinc with a range from 2 to 10 nanometers in diameter.

Because of their small size, quantum dots display unique optical and electrical properties that are different in character to those of the corresponding bulk material. The most immediately apparent of these is the emission of photons under excitation, which are visible to the human eye as light. The wavelength of these photon emissions depends on the size of the particle rather than the material from which the quantum dot is made. The smaller the dot, the closer it is to the blue end of the spectrum, and the larger the dot, the closer to the red end. Dots can even be tuned beyond visible light into infra-red or into the ultra-violet.

CdS quantum dots cores vary between 380-480nm. The CdS Cores are composed of cadmium sulphide with carboxylic acids as capping agent, which provides enhanced longevity and stability.

Colour	Type	Absorption	Emission	FWHM
Colorless	CdS	380nm	370 - 390nm	≤30nm
Colorless	CdS	400nm	390 - 410nm	≤30nm
Pale Yellow	CdS	420nm	410 - 430nm	≤30nm
Yellow	CdS	440nm	430 - 450nm	≤30nm
Yellow	CdS	460nm	450 - 470nm	≤30nm
Yellow	CdS	480nm	470 - 490nm	≤30nm

   

In this paper the quantum dot prepared reported a pale yellow at plain sigth against a visible orange obtained during the first process, the difference in color, as mentioned, depends directly of the size of the particle. During the second process the reaction made to obtain the CdS quantum dots diminished the size of the particle, a visible change due to the color observed, to certify the diminishment of the particle’s size, a UV spectra was made to determine the real size of both particle, the one obtained during the first process and the second one.

Referencias:

http://www.nanocotechnologies.com/content/AboutUs/AboutQuantumDots.aspx por Nanoco Group PLC, consutado el 16 de octubre, 2012.

Future of graphene

Promotional video of developing technology on displays, sensor, and others. All based on graphene and being developed by the Sungkyunkwan University Advanced Institute of Nano Technology (SAINT-South Corea)

How nanotechnology works?

Estrategia de búsqueda

Para los articulos seleccionados se utilizo el siguiente criterio de búsqueda en el buscador académico EBSCOhost, Academic Complete:

-->Nanotecnología y (Medicina o Biología)
-->Nanotecnología y (Electrónica o Energía)
-->Nanotecnología y (Diagnóstico médico o Biología)

Nanomaterial mediado del SNC para el suministro de diagnóstico y agentes terapéuticos

La investigación del diagnóstico de enfermedades y tratamientos para el Sistema Nervioso Central o SNC ha sido beneficiada por los rápidos avances en nanotecnología y la expansión en el repertorio de materiales nanoestructurados que funcionen como medios de transporte molecular. El artículo discute las últimas aplicaciones de los nanomateriales en el SNC con un énfasis en los tumores cerebrales.

Se analizan nuevas rutas de administración y transporte de medicamentos de los nanomateriales mediados del SNC que a su vez brindan diagnósticos y terapias mediante el cruce por la barrera de sangre del cerebro, tema que también se discute. Éstas rutas incluyen una disrupción temporal de la barrera de sangre del cerebro, el uso de polímeros impregnados, entrega internasal y  entrega por convección mejorada.

Para ahondar más en el tema y expander las aplicaciones de la nanotecnología, el artículo también discute un modelo in vitro de la barrera de sangre cerebral creado que es capaz de mimetizar la geometría, células y características reológicas del cerebro humano. Ésta herramienta resulta de gran utilidad para el escaneo de las nanopartículas del SNC o terapias in vivo e investigaciones clínicas.
La discusión de este modelo es incluida con Copyrigth de &y& Elsevier.

Referencia:

Biddlestone-Thorpe, L., Marchi, N., Guo, K., Ghosh, C., Janigro, D., Valerie, K., & Yang, H. (2012). Nanomaterial-mediated CNS delivery of diagnostic and therapeutic agents. Advanced Drug Delivery Reviews, 64(7), 605-613. doi:10.1016/j.addr.2011.11.014

Aplicación de Nanotecnología y Nanomateriales en las industrias de petróleo y gas

Micro y nano tecnologías ya han contribuido mucho en varias industrias incluyendo electrónica, biomedicina, materiales y energía. Dentro de la industria del petróleo, las micro y nano tecnologías tienen  el potencial de revolucionarla por completo en las áreas de exploración, cavado, producción, refinamiento y distribución.
Hay nanosensores que pueden proveer de información más detallada y exacta acerca de las reservas y fluidos inteligentes para la recuperación del petróleo conocidos como (EOR) así como la excavación.
Este artículo examina y documenta la nanotecnología aplicable basada en productos que pueden mejorar la competitividad de la industria petrolera. Los retos a futuro de las aplicaciones de la nanotecnología también se discuten a lo largo del documento.

Referencia:
Nabhani, N., Emami, M., & Moghadam, A. (2011). Application of Nanotechnology and Nanomaterials in Oil and Gas Industry. AIP Conference Proceedings, 1415(1), 128-131. doi:10.1063/1.3667238

Nanotecnología y Salud animal

La salud animal es un tema de importancia creciente tanto para dueños de mascotas como para animales en la agricultura. La nanotecnología que promete avances en medicina puede presentar los mismo avances para el área de veterinaria de modo que también las granjas ganaderas y dueños de mascotas se vean beneficiados.

Una de las áreas en las que la nanotecnología promete mejoras es en la entrega de medicamentos. Los antibióticos, probioticos y fármacos en general actuales se entregan a los animales a traves de la comida o en inyecciónes una vez que se detecta la enfermedad, sin embargo, los dispositivos a nanoescala se están planeando para detectar y tratar una infección, deficiencia nutricional o problema de salud mucho antes de que los síntomas se presenten. De la misma manera, también se podrá monitorear el funcionamiento de las medicinas ya dadas a los animales para saber si hacen o no efecto.
De la misma manera, áreas tales como el diagnóstico, tratamiento y crianza de animales se pueden ver beneficiadas con la nanotecnología y los dispositivos que se están desarrollando.

Referencia:

Kumar, S. (2010). Nanotechnology and animal health. Veterinary World, 3(22), 567-569.

Leer el artículo completo en: EBSCOhost

Áreas de interacción

En la siguiente imagen se puede apreciar todas las áreas de interacción que tiene la nanotecnología junto con sus posibles aplicaciones.

Laboratorio en un chip

El concepto de "laboratorio en un chip" ha estado flotando desde hace muchos años en el mundo de la tecnología pero ha sido hasta este proyecto que se han reunido varias compañias al rededor de Europa en un proyecto colaborativo para el desarrollo de este chip. Actualmente hay tres productos diferentes que ya se encuentran en fase de prueba.

Cada laboratorio en un chip está diseñado para identificar un tipo particular de ADN, de los chips que existen actualmente son: la prueba de patógenos que puede identificar tanto campylobacter o salmonela; el rango patológico que está sincronizado con proteínas en la sangre cuya presencia indica que un paciente tratado sobre cancer no tiene una reaparición de cancer; el rango ambiental que detecta la presencia de algas rojas que da la información de un cambio climatico causado por esporas de algas cuando la temperatura del mar se incrementa. Todos los chip mencionados son del tamaño de una tarjeta de crédito como se muesta en la imagen. 

Para leer más acerca del funcionamiento de éstos microlaboratorios y de su invención visita  Azonano

Nano-age: How nanotechnology changes our future

Nano-Age: How nanotechnology changes our future

Éste es un libro escrito por Mario Pagliaro tiene como objetivo describir de una manera crítica la forma en que afectará la nanotecnología en prácticamente todas las áreas de nuestra vida. Desde la industria farmacéutica hasta la energía. Muchas áreas han evolucionado en lo que se conoce como la era-Nano  o Nano-Age en inglés, Pagliaro se dedica a explorar esta evolución en nueve capítulos. 

Es una lectura informativa. Está dirigida a la gente que quiere saber más de las tecnologías futurísticas que podrían alterar drásticamente nuestro modo de vida en unos cuantos años. A pesar de que es una lectura bien dirigida y moldeada, si tiene su parte científica para abarcar a un público más amplio teniendo capítulos puramente científicos y capítulos de análisis. Cubre desde los términos técnicos y avances hasta las "caídas" de la nanotecnología y el posible futuro que seguirá. También trata el nexo de la ciencia con la sociedad, analizando no solamente la parte científica de la nanotecnología si  no sus repercusiones sociales y culturales. 

Referencia:
Pagliaro, Mario (2010). Nano-age:How Nanotechnology changes our future. Alemania: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. 

Material para celdas de combustible

Investigadores en el Instituto de Bioingeniería y Nanotecnología en Singapur han desarrollado una material más eficiente y duradero para celdas de combustible utilizando nanopartículas de oro, cobre y platino.
Éstos investigadores crearon una nueva amalgama con la capa superior de platino y rellenando los espacios intersticiales(1) con oro y cobre. Ésta nueva amalgama entega 5 veces más energía que las aleaciones pasadas.

Las celdas de combustible pueden ser utilizadas como fuente de poder para aparatos electrónicos, vehículos, y equipos militares entre otras aplicaciones ya que transforman energía química en energía eléctrica y resulta ser una fuente casi inagotable de energía a parte de ser energía limpia.

Para leer más al respecto visitar Eco Seed

(1) Todos los materiales y compuestos están formados por arreglos ordenados de moléculas o átomos, el espacio intersticial se refiere a los huecos existen en estos arreglos ya se de manera natural o en forma de defecto.

Baterías

Como resultado de un experimento sobre el grafeno (carbón en capas finas) se pudo conocer la capacidad de carga de éste material. Se puede cargar o descargar 10 veces más rápido que las actuales baterías de ion-litio usadas en computadoras portátiles y celulares.
El equipo de investigación de Renssealer junto con el experto en nanomateriales Nikhil Koratkar crearon una nueva batería que puede retener una gran cantidad de energía y a su vez la libera igualmente rápido. Tal inovación puede resolver el problema de conexión de baterias de ión-litio y supercapacitores en carros eléctticos. Ésto por que al usar baterias ión-litio en carros eléctricos, la energía liberada no es la suficiente por lo que para encender el carro se requiere de una conexión en paralelo de varias baterías y capacitores, problema que se resuelve con esta nueva batería que te permite solamente usar una de estas baterias para cubrir la energía necesaria.

Las baterías de litio esta limitada por el no poder cargar o escargar grandes cantidades de energía pero con los diseños grafeno con defectos se puede llegar a vencer esta limitación.

Para leer más visitar Nano Magazine

Ferrofluids

Ferrofluids are part of a new kind of magnetic materials. These ferrofluids are made up from nanoparticles in a colloidal solution that stabilize the sample. These ferrofluids are of great technologic importance since one of the many applications available for them are as magnetic seal in motors, optic memory instruments, speakers and more.

The stabilization of the ferrofluids is accomplished by the covering of the magnetic particles with molecules of a large-chained surfactant. The surfactant is in charge of the entropic repulsion necessary to create a stable ferrofluid. 

The liquid phase on the colloidal solution is a determinant on the properties of the solution as shown in this paper.

The first step for the preparation of ferrofluids is the proper preparation of magnetite nanoparticles through a process of chemical reduction. Once the nanoparticles were synthetized, cleaned and properly dried two different processed were followed to form a ferrofluid.

One process included the addition of oleic acid and oil to the nanoparticles resulting in the formation of a mass that presented characteristics of a ferrofluid such as the magnetic properties. All the solution reacted to a magnet. This solution also presented properties of a colloid such as the Brownsted effect visible by the suspended particles.

The other process was the addition of tetramethylammonium hydroxide. Although a colloid was formed, this colloid didn’t exhibit the properties of a ferrofluid since a magnet could separate the phases present on the colloid.

The difference between both solutions was only the solute, the presence of oleic acid made the sample more stable and functioned as a emulsifying agent for that particular solution while on the other solution the mixture seemed homogeneous but was easily separated by the magnet.

The only requirement for a ferrofluid to function properly is the presence of any solution that can break the Vander-Waals interaction between the particles and the solvent so that the mixture is properly made and the ferrofluid presents magnetic properties without particle segregation. 

Nanoresonadores

Nanoresonadores podrían mejorar el funcionamiento de celulares

Investigadores de West Lafayette Industries han desarrollado un procedimiento para producir en masa nanodispositivos mecánicos que podrían ayudar a los usuarios de celulares a evitar las descargas lentas, llamadas cortadas y mala señal.
Los dispositivos están diseñados para disminuir la congestión sobre las señales inalámbricas que el celular capa logrando una mejora en el rendimiento de la señal tanto de internet como telefónica que se entrega al celular.
Ésta misma tecnología podría ser utilizada en computadoras portátiles y otros dispositivos que reciban señales inalámbricas de cualquier tipo. El diseño de éste dispositivo se debió a los problemas en el radio de las señales emitidas, no existían suficientes señales emitidas para que todo mundo las usara de una manera apropiada y la sobrecarga de usuarios resulta en llamadas cortadas, señales ocupadas, mala señal al hablar y descargas lentas. Lo que hace este dispositivo llamado resonador nanoelectromecánico es afinar la señal que recibe de tal manera que se personaliza más la señal y por tanto la recibe mejor, ampliando el espectro de descargas y las llamadas recibidas y hechas.

Para leer más acerca de este dispositivo consultar Purdue University

Tejido Biónico

Un grupo de investigadores de la Universidad de Hardvard han desarrollado un cultivo celular con un esqueleto electrónico a base de nanocables de silicio, los cuales son muy finos, porosos y flexibles de tal manera que pueden albergar células y poder estudiarlas.

Gracias a este avance ahora se puede estudiar y caracterizar el comportamiento de las células sin interferir en su funcionamiento. De la misma manera los científicos han logrado construir también un vaso sanguíneo, con el cual pudieron registrar sus impulsos eléctricos externos e internos.
La aplicación más próxima es la creación de tejidos musculares, como las de un corazón, que permitiría monitorear el estado general del tejido lo cual permitiría predecir enfermedades o algún otro problema médico mucho antes de que se presenten complicaciones. Este avance permite el desarrollo de medicamentos para caracterizarlos sin ponerlos a prueba en seres vivos.

Para leer la nota original consulta Nature Materials
Para leer la nota en español ingresa a El Universal

Potencial cura para el VIH con nanomedicina

Investigadores se aventuran con la primera cura mundial del VIH con nanomedicina.

Un grupo de científicos de la Universidad de Liverpool están encabezando un proyecto de 1.65 millones de libras para producir y probar la primera nanomedicina para el tratamiento del VIH. El proyecto de investigación intenta producir medicinas más efectivas y baratas con una menor cantidad de efectos secundarios que a su vez sean de fácil aplicación. 

La nueva terapia se está generando de modificar tratamientos previos contra el VIH llamados antiretrovirales (ARVs). La universidad ha producido recientemente una medicina ARV en nanoescala con el potencial de reducir la toxicidad y variabilidad en la respuesta que presentas los pacientes sometidos a éstos tratamientos. Las nanopartículas de la medicina han demostrado que son más efectivas ya que con cantidades menores aplicadas en otras enfermedades se logra el mismo efecto que con tratamientos previos.

El profeor Steve Rannard, del departamento de Química de dicha universidad declaró:

"La nanomedicina está siendo utilizada diariamente para tratar un rango de condiciones aplicas a lo largo del mundo. Sin embargo no existen nanopartículas dirigidas al tratamiento de VIH que hayan producido este tipo de beneficios para el paciente. Este proyecto es el primer paso para tomar la opción de la nanomedicina que se ha desarrollado en nuestro laboratorio a una clínica, representando un avance significativo en el desarrollo de nuevos tratamientos contra el VIH"

Para leer más al respecto consultar:
EureKAlert!

Bienvenidos

Éste blog tiene como propósito dar a conocer las aplicaciones y avances de la nanotecnología sobre los temas de electrónica y medicina. Se publicarán de manera regular artículos, comentarios y publicaciones relacionados con las aplicaciones antes mencionadas.

Si tienen dudas sobre un tema, desean conocer algo en especial o bien, desean dejar un comentario, por favor háganlo.

¿Qué es la nanotecnología?

La nanotecnología se define como el estudio y uso de estructuras entre 1 nanometro y 100 nanometros. Un nanometro es equivalente a 1 x 10 ^(-9) metros. 

Los científicos han estudiado y trabajado con nanopartículas desde hace siglos pero la efectividad de su trabajo se ha visto afectada por su incapacidad para ver las nanopartículas, sin embargo, en décadas recientes se ha desarrollado la tecnología suficiente para "observar" partículas tan pequeñas como un átomo.

Para leer más sobre nanotecnología consulta : Understanding Nano