DADES IDENTIFICATIVES 2018_19
Assignatura (*) NANOBIOTECNOLOGIA Codi 20705218
Ensenyament
Nanociència, Materials i Processos: Tecnologia Química de Frontera (2013)
Cicle 2n
Descriptors Crèd. Tipus Curs Període
4.5 Optativa AN
Llengua d'impartició
Anglès
Departament Enginyeria Química
Coordinador/a
O'SULLIVAN -, CIARA KATHLEEN
Adreça electrònica ciara.osullivan@urv.cat
Professors/es
O'SULLIVAN -, CIARA KATHLEEN
Web
Descripció general L'objectiu del curs és dotar d'una visió general dels conceptes fonamentals de la nanotecnologia i la biotecnologia moderna i discutir els riscos i beneficis de la seva aplicació en les àrees tan rellevants com la salut, l'alimentació, el medi ambient i l'agricultura o la ciència forense. La nanobiotecnologia és la gènesi d'importants nous coneixements sobre com funcionen els sistemes biològics, i de la mateixa manera, la nanobiotecnologia conduirà al disseny de tipus de dispositius i sistemes micro i nanofabricados completament nous. Es farà èmfasi en la fusió de la nanofabricació i biosistemes i de les tendències actuals i futures de la nanobiotecnologia.

Competències
Tipus A Codi Competències Específiques
 A1.1 Destacar en l'estudi i coneixement de l'àmbit de recerca triat: avaluar la importància cientificotècnica, el potencial tecnològic i la viabilitat de la nanociencia, dels materials, del seu disseny, la seva preparació, propietats, processos i desenvolupaments, tècniques i aplicacions.
 A1.5 Formular, desenvolupar i aplicar materials, productes i dispositius que incorporin nanoestructures.
 A1.6 Analitzar, identificar i valorar les dades obtingudes en els experiments i bases de dades del camp de la nanociència, els materials i la tecnologia química.
 A2.2 Avaluar críticament els resultats de recerca, pròpia o aliena, en el camp de la nanotecnologia, els materials i el disseny de producte i procés.
Tipus B Codi Competències Transversals
 B4.1 Aprendre de forma contínua.
 B5.3 Aplicar el pensament crític, lògic i creatiu en un context de recerca i innovació.
Tipus C Codi Competències Nuclears
 C1.1 Dominar en un nivell intermedi una llengua estrangera, preferentment l’anglès.

Resultats d'aprenentage
Tipus A Codi Resultats d'aprenentatge
 A1.1 Identifica l'estructura i funció de l'ADN, l'estructura i funció de proteïnes, la tecnologia de l'ADN recombinant.
Identifica la importància dels aliments genèticament modificats; les anàlisis forenses d'ADN, PCR, electroforesis, seqüenciació de l'ADN.
 A1.5 Aplica els desenvolupaments nanotecnològics sobre l'ADN i l'enginyeria de teixits a òrgans artificials i aliments.
 A1.6 Identifica les aplicacions de la nanobiotecnologia en el diagnòstic, terapèutica, computació i electrònica.
 A2.2 Formula coneixements sobre el projecte del Genoma Humà, la genòmica, la metabolòmica i la proteòmica.
Tipus B Codi Resultats d'aprenentatge
 B4.1 Adopta autònomament les estratègies d'aprenentatge en cada situació.
Estableix els seus propis objectius d'aprenentatge.
 B5.3 Segueix un mètode lògic per identificar les causes d'un problema.
Tipus C Codi Resultats d'aprenentatge
 C1.1 Expressa opinions sobre temes abstractes o culturals de forma limitada
Explica i justifica breument les seves opinions i projectes
Comprèn instruccions sobre classes o tasques assignades pels professors
Comprèn informació i articles de caràcter rutinari
Extreu el sentit general dels textos que contenen informació no rutinària dins d'un àmbit conegut
Escriu cartes o prendre notes sobre assumptes previsibles i coneguts

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.

Planificació
Metodologies  ::  Proves
  Competències (*) Hores a classe
Hores fora de classe
(**) Hores totals
Activitats Introductòries
2 2 4
Sessió Magistral
A1.1
A1.6
B4.1
B5.3
C1.1
45 45 90
Fòrums de debat
A2.2
3 3 6
Atenció personalitzada
0.5 0 0.5
 
 
(*) En el cas de docència no presencial, són les hores de treball amb suport vitual del professor.
(**) Les dades que apareixen a la taula de planificació són de caràcter orientatiu, considerant l’heterogeneïtat de l’alumnat

Metodologies
Metodologies
  Descripció
Activitats Introductòries Overview of course with introductory videos
Sessió Magistral Lectures detailing all aspects of course
Fòrums de debat Two debates (i) Stem cells (ii) Genetically modified organisms
Atenció personalitzada Personalised assessment

Atenció personalitzada
Descripció
Dimarts i dijous 12-14h

Avaluació
Metodologies Competències Descripció Pes        
Sessió Magistral
A1.1
A1.6
B4.1
B5.3
C1.1

40% Final Exam
40% Project
20% Homeworks
Fòrums de debat
A2.2
Debats 0.1
Altres  
 
Altres comentaris i segona convocatòria

Fonts d'informació

Bàsica , , ,

Es facilitarà actualitzada a través de Moodle, prèviament a cada classse.

Complementària

Recomanacions


(*)La Guia docent és el document on es visualitza la proposta acadèmica de la URV. Aquest document és públic i no es pot modificar, llevat de casos excepcionals revisats per l'òrgan competent/ o degudament revisats d'acord amb la normativa vigent