Assignatura: NANOBIOTECNOLOGIA

Quadrimestre: Tardor

Coordinador: Gabriel Gomila Lluch Deptartament d'Electrònica (Universitat de Barcelona)

Crèdits: 5 ECTS

Objectiu:

L'objectiu de l'assignatura és proporcionar una visió general de les aplicacions de la Nanotecnologia als camps de la Biologia Cel·lular i Molecular i a la Biomedicina, tot evidenciant els avantatges excepcionals que presenta aquesta ciència respecte a les tècniques d'estudi biològiques convencionals.

Metodologia:

L'assignatura es divideix en dues parts diferenciades d'uns 2'5 ECTS cadascuna. En la primera part es presenta una introducció teòrica general als principals conceptes i tècniques de la nanobiotecnologia. En la segona part s'ofereixen una sèrie de seminaris-demostracions per aprofundir sobre diferents aspectes de l'assignatura, incloent-hi aquells aspectes més practics.

Avaluació:

Avaluació continuada incloent una prova objectiva al final de les classes teòriques, i la redacció d'un treball sobre un dels seminaris-demostracions.

CONTIGUTS TEÒRICS

1. FONAMENTS DE BIOLOGIA CEL·LULAR I MOLECULAR/FONAMENTS DE NANOTECNOLOGIES
Autoestudi per a l'anivellament de coneixements.

2. CARACTERITZACIÓ I MANIPULACIÓ DE MOSTRES BIOLÒGIQUES A LA NANOESCALA.
Realització d'imatges de mostres biològiques a la nanoescala (AFM, SNOM). Caracterització mecànica i nanomanipulació de mostres biològiques a la nanoescala (AFM, Pinces Òptiques). Caracterització elèctrica de mostres biològiques a la nanoescala (Patch Clamp, SCIM; SECM_AFM, AFM).

3. NANOMATERIALS I NANOSTRUCTURES PER APLICACIONS BIOLÒGIQUES.
Interfaç entre mostres biològiques i mostres iorgàniques (funcionalització de superfícies). Nanopartícules, liposomes i dendrimers. Nanotubs i Nanowires. Nanoestructuració química i física.

4. NANOFLUÍDICA PER APLICACIONS BIOLÒQUES
Líquids a la nanoescala. Forces per moure fluids i partícules a la nanoescala. Fabricació de nanoestructures per nanofluídica. Exemples d'aplicació.

5. NANOBIOSENSORS
Introducció als biosensors. Nanobiosensors òptics (nanoarrays per genòmica i proteòmica). Nanobiosensors elèctrics i electroquímics (basats en nanotubs, nanowires i nanoelectrodes). Nanobiosensors mecànics (basats en micropalanques).

CONTINGUTS PRÀCTICS

SEMINARIS-DEMOSTRACIONS

7.1. Estudi de la mecànica cel·lular mitjançant microscopia de forces atòmiques (Prof. Daniel Navajas).

7.2. Nanoestructuració química i física de substrats i els seus efectes en la diferenciació cel·lular (Dra. Elena Martínez).

7.3. Detecció de molècules individuals mitjançant microscopia òptica d'escombrat de camp proper (Prof. Maria Gracía Parajo).

7.4. Estudi de les interaccions biomoleculars mitjançant pinces òptiques (Dr. Fèlix Ritort).

7.5. Caracterització elèctrica de mostres biològiques a la nanoescala mitjançant microscopia de forces atòmiques (Dr. Gabriel Gomila/ Sr. Ignacio Casuso).

7.6. Manipulació, contatge i separació de cèl·lules individuals en un chip microfluídic (Dr. Gabriel Gomila/ Sr. Romen Rodríguez).

7.7. Nanomedicina, la propera revolució (Prof. Josep Samitier).

BIBLIOGRAFIA

G. M. Cooper, R. E. Hausman, The Cell: a molecular approach, 4a Edició (ASM Press, 2006). (Students Web support: http://www.sinauer.com/cooper/4e/index.html).

C. M. Niemeyer, C. A. Mirkin (Eds.), Nanobiotechnology: Concepts, Applications and Perspectives (Wiley, 2004).

G. M. Whitesides, The right size of nanobiotechnology, Nature Biotechnology 21, 1161 (2003)

S. P. Leary, C. Y. Liu, C. Yu, M. L. J. Apuzzo, Progress in Nanoscience, Nanotechnology and the comprehension of the events in the mesoscale realm, Neurosurgery 57, 606 (2005).

S. P. Leary, C. Y. Liu, C. Yu, M. L. J. Apuzzo, Nanomedicine: Diagnostics and imaging at the nanoscale level, Neurosurgery 58, 805 (2006).

S. P. Leary, C. Y. Liu, C. Yu, M. L. J. Apuzzo, Nanomedicine: Targeted nanotherapy, nanosurgery and progress toward the realization of nanoneurosurgery, Neurosurgery 1009, 58 (2005).