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Concorso Musicale Maria Grazia Cutuli 10

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Etica ed uso delle nanotecnologie
29/03/2014
Le nanotecnologie
Il prefisso nano- indica “un miliardesimo” di una determinata
quantità fisica
1 nano-metro
→
1 miliardesimo di metro (10-9 m)
in medicina
GF Gensini
San Miniato, 29 Marzo 2014
AMCI San Miniato
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Etica ed uso delle nanotecnologie
29/03/2014
Il mondo delle nanotecnologie
1 nm = 10 diametri atomici
entrano in gioco fenomeni fisici
nuovi.
Spessore di un foglio di carta = 100.000 nm
Diametro di un capello
= 80.000 nm
Velocità di crescita barba
= 2-3 nm/sec
Dalle leggi di scala si può estrapolare come lavora la fisica
quando si diminuiscono le dimensioni.
Quali sono le leggi di scala delle grandezze
fisiche quando si scende di dimensioni?
Fgr diventa trascurabile per L < 1
mm;
Il moto di fluidi entro microcanali è
sempre laminare (non ci sono
turbolenze).
Perché nano- è strano ?
Dispersione: % di atomi sulla
superficie rispetto agli atomi totali
Per esempio la pulce salta 500 volte la sua altezza e l’elefante
non salta per niente
Principalmente è la forza di gravità che diventa trascurabile
e anche l’attrito diventa piccolo.
Nanotubi di carbonio grandi come un capello possono reggere il
peso di un’auto.
Per le nanomacchine, se un’ anatra può battere le ali a 1Hz e
un colibrì a 10Hz, un braccio nanometrico lo farà a 100MHz.
AMCI San Miniato
Le proprietà delle nano-particelle
differiscono da quelle delle particelle
macroscopiche, perché sono
profondamente influenzate da quelle degli
atomi superficiali
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Etica ed uso delle nanotecnologie
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NANOMATERIALI:
Nanoparticelle metalliche
• Fatti ben strani accadono a scala molto
piccola
– Se si riduce l’oro in parti piccole nel
range nanometrico, queste non
sembrano più dorate, ma ROSSE !
12 nm gold particles look red
Other sizes are other colors
– Infatti, in relazione alle dimensioni
queste appaiono rosse o blu se
guardate in trasparenza o in riflessione
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National
Nanotechnology
Initiative
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Etica ed uso delle nanotecnologie
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LE NANOTECNOLOGIE HANNO GIA’ UN RUOLO SIGNIFICATIVO
NELLA NOSTRA VITA
LE NANO PARTICELLE E I MATERIALI NANOSTRUTTURATI SONO UTILIZZATI
National
Nanotechnology
Initiative
IN MOLTI OGGETTI E PRODOTTI DI USO COMUNE
Cura della pelle
Cibi
Filtri solari,creme antisettiche, shampoo, rossetti,
fondotinta, creme antietà
Gelati
Casalinghi
Pitture, detergenti antibatterici, igiene per animali
domestici
Abiti
Generi sportivi, scarpe da tempo libero
Automobili
Gomme, motori
Esercito
Corazzature, mimetizzazioni, radioprotezione
Elettronica
Schermi su macchine fotografiche digitali
Nanoparticelle di sostanze organiche sono
utilizzate per produrre tessuti traspiranti, ma
perfettamente impermeabili ed autopulenti
Le palle da tennis “double
core” contengono uno strato
di nanoparticelle di argilla
mescolate con gomma che
crea un labirinto che rallenta
l’uscita dell’aria tenendole
gonfie più a lungo
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Etica ed uso delle nanotecnologie
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Nanomedicina: applicazioni
• “Lab-on-a-chip” - LOC
• Nanovettori/nanocapsule
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Lab-on-a-chip- LOC
bioMEMS (Micro Electro Mechanical
Systems)
µTAS(Total Analysis Systems)
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Etica ed uso delle nanotecnologie
•
Bio-MEMS,
acronimo
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per
sistemi
microeletromeccanici
biomedici/biologici sono dei dispositivi che si sovrappongono per
funzioni ai lab-on-a-chip (LOC), e spesso il termine è usato come
sinonimo di quest'ultimo e con sistemi di analisi μTAS. I Bio-MEMS si
focalizzano tipicamente su parti meccaniche e tecnologie di
microfabbricazione adattati per applicazioni biologiche. D'altra parte
i LOC (Lab-on-a-chip) sono singoli chip che danno la possibilità di
esperimenti e processi di laboratorio in un ambiente miniaturizzato
ed integrato. Con questa definizione, i dispositivi LOC non hanno
strettamente applicazioni biologiche, sebbene per lo più sono
facilmente adattabili allo scopo. Similmente i μTAS (Total Analysis
Systems) sono usati in analisi chimiche piuttosto che biologiche.
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Organ-on-a-chip
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Wyss Institute- Boston
(lung-on-a-chip)
Lung-on-a-chip
Tumor-on-chip
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Etica ed uso delle nanotecnologie
• Uso dei lab-on-chip/bioMEMS
(diagnostica)
• Uso degli organ-on-chip (tumor-on-chip)
per test di tossicità/efficacia di farmaci
•
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Personalized medicine
PERSONALIZED
MEDICINE
Nanovettori/Nanocapsule
• “Drug delivery”
per drug delivery
• Imaging (diagnostica)
• ………..”teranostica”
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• Nanotechnology can also be used to
develop targeted nanoparticles to be
exploited for specific, patients’-tailored
drug delivery.
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Nanoparticles:33 years of research
Carbon nanotubes
An Evolving Scenario
Q-dot
Gold nanoshell
Liposome
Silica bead
Dendrimers
Toward Personalized Medicine
Integrated Care supported by ICT
ICT as enabler of a new model of care
4P medicine
Predictive
Personalized
Preventive
Participatory
Efficient patient management
Modulation of disease progress
K. Riehemann, S.W. Schneider, T.A. Luger, B. Godin, M. Ferrari, H. Fuchs, Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 872 –897
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