Guillermo Bracamonte

En el presente trabajo de Investigaci n se desarrolla el tema de la nuevas tecnolog as en base al control de la materia y su composici n en la Nano-, y Micro-escala para la generaci n de Nanotecnolog a, Microdispositivos, Chips, e Instrumentaci n de reducidas dimensiones. En particular se enfoca hacia el dise o de ideas y nuevas estrategias para la liberaci n de f rmacos, Bio-f rmacos, y Nutrac uticos. Es decir sobre diferente especies qu micas que poseen inter s en Ciencias de la Vida con intereses hacia la salud, nutrici n, mejora en rendimientos deportivos. Igualmente aborda la tem tica de diagn stico y tratamientos en donde se involucra alto nivel de instrumentaci n y tecnolog a relacionada en donde los nuevos Nano-, Micro-materiales pueden ser parte de una nueva t cnica o metodolog a. Es decir, que se muestran y analizan recientes avances en progreso al respecto; al igual que se compara y mencionan incorporaciones concretas y reales las cuales ya est n en el mercado casi cotidiano. De similar manera, el concepto mencionado de liberaci n de una especie qu mica asociada a una determinada propiedad se ha hecha extensiva a la liberaci n de luz no-cl sica.

Le d veloppement de nouveaux nanomat riaux bas s sur des mat riaux hybrides est d'un grand int r t et d'un grand impact dans plusieurs domaines scientifiques en raison du grand nombre d'applications qui d pendent de leur composition. Ce livre pr sente la conception et la synth se de nanocomposites hybrides de silice aux propri t s luminescentes am lior es par le m canisme de transfert d' nergie par r sonance de fluorescence (FRET) et leur application au bio-marquage des cyanobact ries. L' tude de ces biostructures pr sente un grand int r t clinique et environnemental. Comme elles poss dent de faibles propri t s luminescentes, les processus de transfert d' nergie entre les nanoplateformes et les cyanobact ries, tels que les m canismes Bio-FRET, ont t tudi s. Ainsi, des propri t s luminescentes synth tiques ont t g n r es et valu es par fluorescence, microscopie laser fluorescence et cytom trie en flux avec excitation laser et d tection par fluorescence.

The development of new Nanomaterials based on hybrid materials is of high interest and impact in several areas of Science due to their large number of applications depending on their composition. In the present book, the design and synthesis of hybrid silica nanocomposites with luminescent properties enhanced by Fluorescence Resonant Energy Transfer (FRET) mechanism and their application to the bio-labeling of cyanobacteria is presented. In particular the study of these Bio-structures is related to a high Clinical and Environmental Interest. Since they possess weak luminescent properties, Energy Transfer processes between Nanoplatforms and Cyanobacteria, such as Bio-FRET mechanisms, were studied. In this way, synthetic luminescent properties were generated and evaluated by Fluorescence, Fluorescence Laser Microscopy and Flow Cytometry with Laser excitation and Fluorescent detection.

Die Entwicklung neuer Nanomaterialien auf der Grundlage von Hybridmaterialien ist aufgrund ihrer zahlreichen, von ihrer Zusammensetzung abh ngigen Anwendungsm glichkeiten von gro em Interesse und von gro er Bedeutung f r verschiedene Wissenschaftsbereiche. In diesem Buch werden das Design und die Synthese von hybriden Siliziumdioxid-Nanokompositen mit lumineszierenden Eigenschaften, die durch den Mechanismus des Fluoreszenz-Resonanz-Energie-Transfers (FRET) verst rkt werden, und ihre Anwendung f r das Bio-Labelling von Cyanobakterien vorgestellt. Insbesondere die Untersuchung dieser Biostrukturen ist von gro em klinischen und kologischen Interesse. Da sie schwache Lumineszenzeigenschaften besitzen, wurden Energie bertragungsprozesse zwischen Nanoplattformen und Cyanobakterien, wie z. B. Bio-FRET-Mechanismen, untersucht. Auf diese Weise wurden synthetische Lumineszenzeigenschaften erzeugt und durch Fluoreszenz, Fluoreszenzlasermikroskopie und Durchflusszytometrie mit Laseranregung und Fluoreszenzdetektion bewertet.

Lo sviluppo di nuovi nanomateriali basati su materiali ibridi di grande interesse e impatto in diverse aree della scienza, grazie all'ampio numero di applicazioni che dipendono dalla loro composizione. In questo libro vengono presentate la progettazione e la sintesi di nanocompositi ibridi di silice con propriet luminescenti potenziate dal meccanismo del trasferimento di energia di risonanza della fluorescenza (FRET) e la loro applicazione alla bio-etichettatura dei cianobatteri. In particolare, lo studio di queste biostrutture di grande interesse clinico e ambientale. Poich possiedono deboli propriet luminescenti, sono stati studiati processi di trasferimento di energia tra nanopiattaforme e cianobatteri, come i meccanismi Bio-FRET. In questo modo, sono state generate propriet luminescenti sintetiche, valutate mediante fluorescenza, microscopia laser a fluorescenza e citometria a flusso con eccitazione laser e rilevamento della fluorescenza.

O desenvolvimento de novos nanomateriais baseados em materiais h bridos de grande interesse e impacto em diversas reas da ci ncia devido ao grande n mero de aplica es que podem ter em fun o da sua composi o. No presente livro, apresenta-se a conce o e s ntese de nanocomp sitos h bridos de s lica com propriedades luminescentes potenciadas pelo mecanismo de Transfer ncia de Energia Ressonante por Fluoresc ncia (FRET) e a sua aplica o bio-marca o de cianobact rias. Em particular, o estudo destas bioestruturas de grande interesse cl nico e ambiental. Uma vez que estas possuem propriedades luminescentes fracas, foram estudados processos de transfer ncia de energia entre nanoplataformas e cianobact rias, tais como mecanismos Bio-FRET. Desta forma, foram geradas propriedades luminescentes sint ticas e avaliadas por Fluoresc ncia, Microscopia Laser de Fluoresc ncia e Citometria de Fluxo com excita o Laser e dete o de Fluoresc ncia.

Nesta publica o, foram apresentados os resultados obtidos e discutidos sobre o fabrico de nano-bioestruturas sint ticas. Foram concebidos base de bact rias Escherichia coli e nanopart culas de concha do n cleo met lico revestidas de s lica. Nanopart culas de pequenas dimens es dentro da nanoescala foram sintetizadas utilizando o m todo de redu o suave de Turkevich. Foram modificados com comprimentos vari veis de espa adores de s lica (Au@SiO2). Uma mol cula laser fluorescente, como a Fluoresce na (Fl), foi covalentemente ligada s nanopart culas obtidas para a gera o de Fluoresc ncia Melhorada de Metal (MEF). Desta forma, os nano-emissores MEF-Au@SiO2-Fl associados a intensidades e estabilidades mais elevadas ao longo do tempo foram utilizados como nano-bio-marcadores de membranas bacterianas. A partir destes nano-bio-conjuntos, foram avaliadas novas propriedades nano-bio- pticas e aplica es nas ci ncias da vida.

In dieser Ver ffentlichung werden Ergebnisse zur Herstellung synthetischer Nano-Biostrukturen vorgestellt und diskutiert. Sie wurden auf der Grundlage von Escherichia coli-Bakterien und mit Siliziumdioxid beschichteten Metallkern-Schalen-Nanopartikeln entwickelt. Nanopartikel mit kleinen Abmessungen im Nanobereich wurden mit der Turkevich-Soft-Reduction-Methode synthetisiert. Sie wurden mit unterschiedlich langen Siliziumdioxid-Abstandshaltern (Au@SiO2) modifiziert. Ein fluoreszierendes Lasermolek l, z. B. Fluorescein (Fl), wurde kovalent an die erhaltenen Nanopartikel gebunden, um eine metallverst rkte Fluoreszenz (MEF) zu erzeugen. Auf diese Weise wurden MEF-Au@SiO2-Fl-Nanostrahler, die mit h heren Intensit ten und zeitlichen Stabilit ten verbunden sind, als Nano-Biomarker f r bakterielle Membranen verwendet. Anhand dieser Nano-Bio-Baugruppen wurden neue nano-bio-optische Eigenschaften und Anwendungen in den Biowissenschaften untersucht.

In this publication, results obtained and discussed on the fabrication of synthetic Nano-Biostructures have been presented. They have been designed based on Escherichia Coli bacteria and silica-coated metallic core-shell nanoparticles. For this purpose, nanoparticles of reduced dimensions within the nanoscale were synthesized by means of the Turkevich soft reduction method. They were modified with variable lengths of silica spacers (Au@SiO2). On the obtained nanoparticles a fluorescent molecule of the Laser type, such as Fluorescein (Fl), was covalently bonded for the generation of luminescent properties enhanced by the presence of Metal (Metal Enhanced Fluorescence, MEF). In this way the MEF-Au@SiO2-Fl nano-emitters associated with higher intensities and stabilities over time were used as nano-bio-markers of bacterial membranes. From these Nano-Bio-assemblies, new Nano-Bio-optical properties and applications in Life Sciences were evaluated.

In questa pubblicazione sono stati presentati i risultati ottenuti e discussi sulla fabbricazione di nano-biostrutture sintetiche. Sono stati progettati sulla base di batteri Escherichia Coi e di nanoparticelle core-shell metalliche rivestite di silice. Le nanoparticelle di dimensioni ridotte sono state sintetizzate con il metodo di riduzione morbida di Turkevich. Sono stati ottenuti diametri di nanoparticelle nell'intervallo 14-18 nm; quelli scelti per questo studio sono stati quelli di 15 2 nm (Au NPs). Questi sono stati modificati con spaziatori di silice di diversa lunghezza (Au@SiO2). Una molecola laser fluorescente, come la fluoresceina (Fl), stata legata covalentemente alle nanoparticelle ottenute per generare propriet luminescenti FEM (Au@SiO2-Fl). In questo modo i nano-emettitori Au@SiO2-Fl, associati a intensit e stabilit nel tempo pi elevate, sono stati utilizzati come bio-marcatori delle membrane batteriche.

Dans cette publication, les r sultats obtenus et discut s sur la fabrication de nano-biostructures synth tiques ont t pr sent s. Ils ont t con us partir de la bact rie Escherichia coli et de nanoparticules coeur-coquille m talliques recouvertes de silice. Des nanoparticules de petites dimensions l' chelle nanom trique ont t synth tis es en utilisant la m thode de r duction douce de Turkevich. Ils ont t modifi s avec des longueurs variables d'espaceurs en silice (Au@SiO2). Une mol cule laser fluorescente, telle que la fluoresc ine (Fl), a t attach e de mani re covalente aux nanoparticules obtenues pour la g n ration de la fluorescence renforc e par les m taux (MEF). Ainsi, les nano- metteurs MEF-Au@SiO2-Fl associ s des intensit s plus lev es et des stabilit s dans le temps ont t utilis s comme nano-bio-marqueurs des membranes bact riennes. partir de ces nano-bio-assemblages, de nouvelles propri t s nano-bio-optiques et des applications dans les sciences de la vie ont t valu es.

En esta publicaci n se han presentado resultados obtenidos y discutidos sobre la fabricaci n de Nano-Bioestructuras sint ticas. Las mismas han estado dise adas en base a bacterias de Escherichia Coli y Nanopart culas del tipo Coraz n met lico con cobertura de S lica (conocidas del Ingl s como del tipo "Core-shell"). Para ello se sintetizaron mediante el M todo de reducci n suave de Turkevich Nanopart culas de reducidas dimensiones dentro de la Nano-escala. Las mismas fueron modificadas con variables longitudes de espaciadores de s lica (Au@SiO2). Sobre las Nanopart culas obtenidas se uni covalentemente una mol cula fluorescente del tipo L ser, tal como la Fluoresce na (Fl), para la generaci n de propiedades luminiscentes aumentadas por la presencia del Metal (del Ingl s, Metal Enhanced Fluorescence, MEF). De esta manera los Nano-emisores MEF-Au@SiO2-Fl asociados a mayores intensidades y estabilidades en el tiempo fueron utilizados como Nano-Bio-marcadores de las membranas de las bacterias. De estos Nano-Bio-ensambles, se evaluaron nuevas propiedades Nano-Bio- pticas y aplicaciones en Ciencias de la Vida.