2018_19
Universitat
Rovira i Virgili
Guia docent 
Escola Tècnica Superior d'Enginyeria Química
A A 
català 
Nanociència, Materials i Processos: Tecnologia Química de Frontera (2013)
 Assignatures
  NANOBIOTECNOLOGIA
   Continguts
Tema Subtema
El curs consta dels següents continguts:
1. Sessió Informal de cinema: GATTACA i L'illa - pel · lícules que mostren futures
possibilitats de la nanobiotecnologia. L'objectiu de la classe és donar una visió general de
el coneixement que es veurà al curs i les potencials i actuals aplicacions de la nanobiotecnologia.
introducció
2. Què és la Biotecnologia? • Definicions de la Biotecnologia, les tècniques utilitzades en la Biotecnologia: Qui és qui en biotecnologia? Com s'utilitza la biotecnologia?
• Aplicacions de la biotecnologia, medicines en el mercat actual, l'agricultura - Els aliments i els animals transgènics, genòmica i proteòmica, la teràpia gènica i les cèl · lules mare embrionàries. Clonació. Quines són algunes de les qüestions que planteja la biotecnologia?
Bioètica / "Ètica genètica", les actituds públiques cap a la biotecnologia, la consciència de seguretat -
La concessió de patents d'organismes modificats genèticament, els usos humans terapèutics de gens i teixits. Responsabilitat social de la ciència com un negoci.
3. Estructura ADN i el Dogma Central. Estructura del ADN, de les bases púriques i pirimídicas en l'ADN i ARN. Nucleòsids. Nucleòtids. Ponts d'hidrogen. Desnaturalització i renaturalització. Expressió gènica. mARN, tRNA i rARN. El vincle entre ADN i proteïna (el dogma central), i les conseqüències del seu vincle.
4. Replicació, Transcripció i Translació, El Codi Triple. Els processos de replicació de l'ADN. Els fragments d'Okazaki. Telòmers i Telomerasa i els seus papers en càncer i l'edat. DNA empaquetat i cromatina. Expressió gènica (transcripció i translació). El codi genètic i els aminoàcids.
5. Proteïnes i estructura de Proteïnes, Enzims i Anticossos. Estructura i propietats dels aminoàcids, els enllaços peptídics, el plegament de la proteïna, i les estructures primària, secundària, terciària i quaternària. Discussió d'algunes classes de proteïnes (estructurals, de transport, motors, d'emmagatzematge, senyals, receptores, etc.). Enzims i anticossos. Enzims i la seva classificació. El paper dels anticossos en el sistema immune i la seva utilitat en teràpia i diagnòstics.
6. Tecnologia de l'ADN recombinant. Història de la tecnologia de l'ADN recombinant i les tècniques en què està involucrat. L'ús de vectors (plasmidis, bacteriòfags, etc.), Enzims de restricció, lligases i resistència a antibiòtics en el procés de permeabilització, transformació i enriquiment selectiu per clonació de l'ADN. Alguns èxits comercials en la tecnologia de l'ADN recombinant: la producció d'insulina recombinant.
7. Electroforesi, Seqüenciació, PCR, Fars moleculars (Molecular Beacons), PCR a temps real. Descobriment de l'ADN polimerasa i el seu ús en la reacció en cadena de la polimerasa per l'amplificació de l'ADN. Passos involucrats, el paper dels encebadors (primers) i l'ús de fars moleculars en PCR a temps real. Estudi en detall de l''nested', 'multiplex', 'hot start', 'Asymmetric' i 'touchdown' PCR així com d'altres formats de PCR. Ús d'electroforesi per a separació de ADN i proteïnes i discussió del procés manual i automatitzat de la seqüenciació d'ADN.
8. ADN en alimentació i accions detectivesques. Estudi d'aliments modificats genèticament, i ADN forense. Descripció de les propietats de totipotencia i ús del vector Agrobacterium tumefaciens. Descripció de les aplicacions específiques d'aliments modificats genèticament utilitzant alguns casos concrets. Que són els cultius GM i com es fan? Per què nosaltres necessitem cultius GM? Quines companyies biotecnològiques estan davant del Ag-Biotech Crop production? Quins processos de regularització ha amb els cultius GM? Quines són les discussions al voltant dels aliments GM, reals o imaginàries? Breu visió de la història de l'ADN forense. Què són els polimorfismes, short tandem repeats, Codis RFLPs i l'ús d'aquests per a l'obtenció de les empremtes dactilars DNA. Estudi de les aplicacions en investigacions criminals, reconeixement de cadàvers, proves de paternitat. Discussió l'ús de l'ADN mitocondrial en anàlisi evolutiu.
9a. Cèl · lules mare i teràpia gènica (I part). Introducció del concepte de cèl · lules mare embrionàries i adultes, orígens i propietats de cèl · lules mare, generació i diferenciació de cèl · lules mare embrionàries, teràpia de cèl · lules mare, aplicacions clíniques. Comparació dels avantatges i inconvenients de cèl · lules adultes i embrionàries, respectivament. Discussió sobre les companyies de biotecnologia que treballen en aquest camp i la política de diferents països en relació a les cèl · lules mare. Debat sobre qüestions ètiques associades a les cèl · lules mare.
9 b. Cèl · lules mare i teràpia gènica (II part). Explicació la teràpia gènica, començant per la història, els tipus de teràpia gènica i els diferents sistemes que estan disponibles. Descripció dels vectors virals (virus integrats i no integrats) i administració mitjançant electroporació i liposomes. Limitacions i aplicacions de teràpia gènica. Diferents casos de malalties monogèniques i de teràpia gènica en càncer.
10. El projecte Genoma Humà, genòmica, transcriptòmica i proteòmica. Visió del projecte de Genoma Humà (HGP) i de l'era post-genòmica. Discussió de la història i objectius del HGP, objectius del projecte, mapejat de baixa o alta resolució, chromosome walking, shotgun sequencing, seqüenciació automatitzada de l'ADN, DNA microxips, bioinformàtica i els resultats de l'HGP, temes ètics, legals i socials associats. La importància de Single Nucleotide polymorphisms (SNPs). Explicació de la genòmica funcional i les eines (aptamers, espectroscòpia de massa i electroforesi de gel 2D-diferencial) per portar el control de l'expressió gènica utilitzant la metabolòmica (transcriptòmica) i la proteòmica.
11. Nanotecnologia: la història, les definicions i les principals fites.
Aquesta classe veu el començament de la segona meitat del curs on el focus es desplaçarà a
la nanotecnologia, començant amb una breu ressenya de la història de la nanotecnologia
a partir de la força d'empenta de la nanotecnologia - la utilització de circuits integrats en els ordinadors i es van a donar exemples de les investigacions actuals amb diverses aplicacions, com ara materials, l'energia, la informàtica i la biomedicina.
12. Aplicacions en Nanobiotecnologia: Diagnòstic.
L'ús de la nanobiotecnologia per a aplicacions de diagnòstic.
La integració dels biosensors a Microsistemes per a la detecció multiplexat. Detecció simultània de proteïnes i àcids nucleics amb sistemes basat en microtratamiento, micro-PCR/electroforesis capil · lar / dielectroforesi / FACS / MAC. Mètodes per a la deposició selectiva, així com bioxips disponibles comercialment de Nanogen, Affymetrix.
13. Aplicacions en Nanobiotecnologia: Teràpia
La funció de la Nanobiotecnologia en aplicacions terapèutiques. Ús de liposomes lligats a anticossos per subministrament de fàrmacs dirigits en tumors cancerígens, anticossos lligats a nanopartícules magnètiques per a la hipertermia fluida magnètica i vesícules portadores de fàrmacs lligats a nanopartícules pel possible creuament de la barrera entre cervell i sang. Es discutirà l'ús de aptamers per a la prevenció de la transcripció viral de VIH, VHC etc.
14. Aplicacions en Nanobiotecnologia: Enginyeria de Teixits / òrgans artificials
Limitacions dels implants artificials dels trasplantaments. La solució basada en enginyeria de teixits. diferenciació controlada en la nanoescala de les característiques cel · lulars. Sembra "in vitro" sobre una bastida biodegradable. Inserció directa d'un suport a l'àrea danyada per a la regeneració del teixit. Polímers funcionals per aplicacions d'enginyeria de teixits ossis, els nanocompostos inorgànics / polímer per a restauració dental i d'ossos. Aplicacions per a la substitució. Els nanomaterials bioactius en els ossos, l'empelt i l'enginyeria de teixits, bastides nanoestructurats per enginyeria de teixits i regeneració.