2017_18
Guía docente 
Escuela Técnica Superior de Ingeniería Química
A A A 
castellano 
Nanociencia, Materiales y Procesos: Tecnología Química de Frontera (2013)
 Asignaturas
  NANOBIOTECNOLOGÍA
   Contenidos
tema Subtema
El curso consta de los siguientes contenidos:
1. Sesión Informal de cine: GATTACA y La isla - películas que muestran futuras
posibilidades de la nanobiotecnología. El objetivo de la clase es dar una visión general de
el conocimiento que se verá en el curso y las potenciales y actuales aplicaciones de la nanobiotecnología.
introducción
2. ¿Qué es la Biotecnología? • Definiciones de la Biotecnología, las técnicas utilizadas en la Biotecnología: ¿Quién es quién en biotecnología? ¿Cómo se utiliza la biotecnología?
• Aplicaciones de la biotecnología, medicinas en el mercado actual, la agricultura – Los alimentos y los animales transgénicos, genómica y proteómica, la terapia génica y las células madre embrionarias. Clonación. ¿Cuáles son algunas de las cuestiones que plantea la biotecnología?
Bioética / "Ética genética", las actitudes públicas hacia la biotecnología, la conciencia de seguridad -
La concesión de patentes de organismos modificados genéticamente, los usos humanos terapéuticos de genes y tejidos. Responsabilidad social de la ciencia como un negocio.
3. Estructura ADN y el Dogma Central. Estructura del ADN, de las bases púricas y pirimídicas en el ADN y ARN. Nucleósidos. Nucleótidos. Puentes de hidrógeno. Desnaturalización y renaturalización. Expresión génica. mARN, tARN y rARN. El vínculo entre ADN y proteína (el dogma central), y las consecuencias de su vínculo.
4. Replicación, Transcripción y Traslación, El Código Triple. Los procesos de replicación del ADN. Los fragmentos de Okazaki. Telómeros y Telomerasa y sus papeles en cáncer y la edad. ADN empaquetado y cromatina. Expresión génica (transcripción y traslación). El código genético y los aminoácidos.
5. Proteínas y estructura de Proteínas, Enzimas y Anticuerpos. Estructura y propiedades de los aminoácidos, los enlaces peptídicos, el plegamiento de la proteína, y las estructuras primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria. Discusión de algunas clases de proteínas (estructurales, de transporte, motores, de almacenamiento, señales, receptoras, etc.). Enzimas y anticuerpos. Enzimas y su clasificación. El papel de los anticuerpos en el sistema inmune y su utilidad en terapia y diagnósticos.
6. Tecnología del ADN recombinante. Historia de la tecnología del ADN recombinante y las técnicas en las que está involucrado. El uso de vectores (plásmidos, bacteriófagos, etc.), Enzimas de restricción, ligasas y resistencia a antibióticos en el proceso de permeabilización, transformación y enriquecimiento selectivo por clonación del ADN. Algunos éxitos comerciales en la tecnología del ADN recombinante: la producción de insulina recombinante.
7. Electroforesis, Secuenciación, PCR, Faros moleculares (Molecular Beacons), PCR a tiempo real. Descubrimiento del ADN polimerasa y su uso en la reacción en cadena de la polimerasa para la amplificación del ADN. Pasos involucrados, el papel de los cebadores (primers) y el uso de faros moleculares en PCR a tiempo real. Estudio en detalle del ‘nested’, ‘multiplex’, ‘hot start’, ‘asymmetric’ y ‘touchdown’ PCR así como de otros formatos de PCR. Uso de electroforesis para separación de ADN y proteínas y discusión del proceso manual y automatizado de la secuenciación de ADN.
8. ADN en alimentación y acciones detectivescas. Estudio de alimentos modificados genéticamente, y ADN forense. Descripción de las propiedades de totipotencia y uso del vector Agrobacterium tumefaciens. Descripción de las aplicaciones específicas de alimentos modificados genéticamente utilizando algunos casos concretos. Que son los cultivos GM y cómo se hacen? ¿Por qué nosotros necesitamos cultivos GM? ¿Qué compañías biotecnológicas están delante del Ag-Biotech Crop production? ¿Qué procesos de regularización existen con los cultivos GM? ¿Cuáles son las discusiones en torno a los alimentos GM, reales o imaginarias? Breve visión de la historia del ADN forense. ¿Qué son los polimorfismos, short tandem repeats, Códigos RFLPs y el uso de estos para la obtención de las huellas dactilares DNA. Estudio de las aplicaciones en investigaciones criminales, reconocimiento de cadáveres, pruebas de paternidad. Discusión el uso del ADN mitocondrial en análisis evolutivo.
9a. Células madre y terapia génica (I parte). Introducción del concepto de células madre embrionarias y adultas, orígenes y propiedades de células madre, generación y diferenciación de células madre embrionarias, terapia de células madre, aplicaciones clínicas. Comparación de las ventajas e inconvenientes de células adultas y embrionarias, respectivamente. Discusión sobre las compañías de biotecnología que trabajan en este campo y la política de diferentes países en relación a las células madre. Debate sobre cuestiones éticas asociadas a las células madre.
9 b. Células madre y terapia génica (II parte). Explicación la terapia génica, empezando por la historia, los tipos de terapia génica y los diferentes sistemas que están disponibles. Descripción de los vectores virales (virus integrados y no integrados) y administración mediante electroporación y liposómas. Limitaciones y aplicaciones de terapia génica. Diferentes casos de enfermedades monogénicas y de terapia génica en cáncer.
10. El proyecto Genoma Humano, genómica, transcriptómica y proteómica. Visión del proyecto de Genoma Humano (HGP) y de la era post-genómica. Discusión de la historia y objetivos del HGP, objetivos del proyecto, mapeado de baja o alta resolución, chromosome walking, shotgun sequencing, secuenciación automatizada del ADN, DNA microchips, bioinformática y los resultados de el HGP, temas éticos, legales y sociales asociados. La importancia de Single Nucleotide polymorphisms (SNPs). Explicación de la genómica funcional y las herramientas (aptámeros, espectroscopia de masa y electroforesis de hielo 2D-diferencial) para llevar el control de la expresión génica utilizando la metabolómica (transcriptómica) y la proteómica.
11. Nanotecnología: la historia, las definiciones y los principales hitos.
Esta clase ve el comienzo de la segunda mitad del curso donde el foco se desplazará a
la nanotecnología, comenzando con una breve reseña de la historia de la nanotecnología
a partir de la fuerza de empuje de la nanotecnología - la utilización de circuitos integrados en las computadoras y se van a dar ejemplos de las investigaciones actuales junto con diversas aplicaciones, tales como materiales, la energía, la informática y la biomedicina.
12. Aplicaciones en Nanobiotecnología: Diagnóstico.
El uso de la nanobiotecnología para aplicaciones de diagnóstico.
La integración de los biosensores en Microsistemas para la detección multiplexada. Detección simultánea de proteínas y ácidos nucleicos con sistemas basado en microtratamiento, micro-PCR/electroforesis capilar / dielectroforesis / FACS / MAC. Métodos para la deposición selectiva, así como biochips disponibles comercialmente de Nanogen, Affymetrix.
13. Aplicaciones en Nanobiotecnología: Terapia
La función de la Nanobiotecnología en aplicaciones terapéuticas. Uso de liposomas ligados a anticuerpos para suministro de fármacos dirigidos en tumores cancerígenos, anticuerpos ligados a nanopartículas magnéticas para la hipertermia fluida magnética y vesículas portadoras de fármacos ligados a nanopartículas por el posible cruce de la barrera entre cerebro y sangre. Se discutirá el uso de aptámeros para la prevención de la transcripción viral de VIH, VHC etc.
14. Aplicaciones en Nanobiotecnología: Ingeniería de Tejidos / órganos artificiales
Limitaciones de los implantes artificiales de los trasplantes. La solución basada en ingeniería de tejidos. diferenciación controlada en la nanoescala de las características celulares. Siembra "in vitro" sobre un andamio biodegradable. Inserción directa de un soporte en el área dañada para la regeneración del tejido. Polímeros funcionales para aplicaciones de ingeniería de tejidos óseos, los nanocompuestos inorgánicos / polímero para restauración dental y de huesos. Aplicaciones para la sustitución. Los nanomateriales bioactivos en los huesos, el injerto y la ingeniería de tejidos, andamios nanoestructurados para ingeniería de tejidos y regeneración.