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Estudio de la interacción de nanoestructuras con ADN genómico

  • Autores: Carlos Vargas Hernández
  • Directores de la Tesis: Jorge Hernán Estrada (dir. tes.)
  • Lectura: En la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) ( Colombia ) en 2022
  • Idioma: español
  • Títulos paralelos:
    • Study of the interaction of nanostructures with genomic DNA
  • Materias:
  • Enlaces
  • Resumen
    • español

      Uno de las grandes problemas en el diagnóstico realizado en las disciplinas del área de la salud lo constituye la imposibilidad de emitir juicios los mas cercanos a la realidad.

      Esta dificultad radica entre otras cosas por la complejidad de detectar sustancias o compuestos debido a la poca concentración disponible y cuando la concentración de la muestra es apropiada el problema radica en obtener respuestas o señales de la estructuras química o de elementos presentes en la muestra que son complicados de obtener debido a la técnica experimental empleada. Gracias a la nanotecnología es posible determinar o analizar muestras con concentraciones por debajo de 10-9 g, usando nanopartículas en especial de tipo metálicas. En otras palabras la nanopartículas se convierten en el intermediario para diagnosticar u obtener información de la muestra que en el caso de las técnicas estándar seria imposible de obtener. Además de la importancia actual no solamente de diagnosticar si no de eliminar en una muestra la región problema, tal es el caso de la biomedicina, donde actualmente se exploran metodologías con nanopartículas para además de diagnosticar la región maligna, también eliminarla mediante radiación como en el caso del uso de partículas metálicas, ya que estas al interactuar con la radiación electromagnética en el rango infrarrojo experimentan un calentamiento, y puede ser en el caso específico de las nanopartículas metálicas de unos cuantos cientos de grados centígrados.

      Es de mencionar que junto a las nuevas tecnologías en síntesis y funcionalización de nanopartículas existe paralelamente el estudio mediante métodos matemáticos no lineales, debido a que el comportamiento de estas partículas con campos electromagnéticos intensos es de tipo no lineal, siendo necesario el uso de las técnicas experimentales ópticas no lineales como la espectroscopia Raman, y la teoría de las ecuaciones diferenciales no lineales inhomogéneas junto a la dinámica y la teoría de los procesos dinámicos no lineales se solucionan este tipo de problema de frontera como lo es; el anclaje de nanopartículas metálicas a la molécula de ADN. El estudio de la respectiva interacción arrojaran luz a la instrumentación óptica para la detección y diagnóstico de ADN genómico, de gran interés en biotecnología y el planteamiento del modelo de interacción ADN+NPs.

      En este trabajo se estudió la interacción de nanopartículas de oro, plata y oxido de Zinc con ADN genómico obtenido del bazo de cerdo. En este estudio se emplearon técnicas de caracterización como SEM, TEM, Raman y Absorción Óptica, entre otras, para obtener los modelos matemáticos que explican la interacción entre nanopartícula El documento esta dividido en tres partes. En la primera parte se da la introducción al tema colocando en contexto el problema a estudiar, mediante la justificación y los objetivos a cumplir. También se incluyen los fundamentos teóricos y la descripción de las técnicas experimentales. En la segunda parte se ha incluido la metodología, los resultados y análisis, y finalmente en la tercera parte se muestran las conclusiones, se adicionan las perspectivas investigativas y los nexos.

      Las figuras y resultados reportados en la tesis han sido publicados en varios artículos nacionales e internacionales y muchos resultados son obtenidos dentro del grupo de investigación de Propiedades ópticas de Materiales POM y con apoyo financiero de los diferentes proyectos de investigación aprobados. Algunos resultados son trabajos conjunto con algunos estudiantes de maestría como Diego Alonso Guzmán Embus y Ricardo Baez, a los cuales se les solicito el permiso especial para el uso compartido de figuras por ser un trabajo realizado durante varios años de manera conjunta. (Texto tomado de la fuente)

    • English

      One of the great problems in the diagnosis made in the disciplines of the health area is the impossibility of making judgments that are closest to reality. This dificulty is due among other things to the complexity of detecting substances or compounds due to the low concentration available, and when the concentration of the sample is appropriate, the problem lies in obtaining responses or signals from the chemical structures or elements present in the sample that are complicated to get by the experimental technique used. Thanks to nanotechnology, it is possible to determine or analyze samples with concentrations below 10-9 g, using nanoparticles, especially of the metallic type.

      In other words, the nanoparticles become the intermediary to diagnose for obtaining information from the sample that would be impossible to get in the case of standard techniques. In addition to the current importance not only of diagnosing but also o eliminating the problem region in a sample, such is the case of biomedicine, where methodologies with nanoparticles are currently being explored, in addition to diagnosing the malignant region, also eliminate it. Through radiation as in the case of the use of metallic particles, since these, when interacting with electromagnetic radiation in the infrared range get up heating, and it can be in the speci c case of metallic nanoparticles of a few hundred degrees centigrade. It is worth mentioning that together with the new technologies in the synthesis and functionalization of nanoparticles, there is a parallel study using nonlinear mathematical methods, because the behavior of these particles with intense electromagnetic fields is nonlinear, and are requiring the use of techniques Nonlinear optical experiments such as Raman spectroscopy, and the theory of nonlinear inhomogeneous differential equations together with dynamics and the theory of nonlinear dynamical processes solve this type of boundary problem as the anchoring of metallic nanoparticles to the DNA molecule. The study of the respective interaction will shed light on optical instrumentation for the detection and diagnosis of genomic DNA, of great interest in biotechnology as well as the approach of the DNA+NPs interaction model.

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