Investigación
Líneas de investigación

 

La nanotecnología, en todas sus formas de aplicación tiene el potencial de impactar fuertemente en la sociedad, dado que sus aplicaciones afectan en forma beneficiosa tanto a individuos como a organizaciones. 
En el Instituto de Nanosistemas trabajamos en el conjunto de problemas que se generan en la nanoescala, abordándolo desde visiones de diferentes disciplinas. Muchas de ellas, están relacionadas con nuevos materiales en los cuales la manipulación en la nanoescala da lugar a nuevos fenómenos relacionados con el cambio en el cociente superficie/volumen y la aparición de efectos cuánticos. Esto incluye materiales en la forma de películas delgadas usadas en catálisis y electrónica, nanotubos bidimensionales, nanoalambres para sistemas ópticos y magnéticos y nanopartículas de uso en cosmética, farmacia y en recubrimientos.
Los sectores que más rápido adoptan la nanotecnología son los de las tecnologías de la información y las comunicaciones (TICs) -que incluyen campos de electrónica y optoelectrónica-, tecnología de alimentos, productos para el sector energético y médico - incluyendo aquí transporte y entrega de drogas-, y tecnología médica y de diagnóstico, que ya han incorporado términos como nanomedicina y bionanotecnología, utilizados incluso dentro de esta universidad.

Líneas de investigación

Síntesis de materiales

El éxito de las nanotecnologías se basa en la posibilidad de generar materiales nanoestructurados mediante métodos reproducibles, económicamente viables y sustentables. El desarrollo de una gran variedad de nanomateriales en forma de partículas, películas delgadas o nanocompósitos ha atraído una atención creciente en campos como la nanomedicina, la energía y el medio ambiente.
En el INS se diseñan y producen nanomateriales, que se aplican en las investigaciones propias y en colaboración con diferentes instituciones. Se combinan las estrategias de síntesis por “química suave” con el autoensamblado de moléculas orgánicas o biomoléculas. Estos son algunos ejemplos:
a) Síntesis de nanopartículas metálicas o de óxidos inorgánicos con tamaño, forma y superficie controladas para aplicaciones industriales.
b) Coloides y películas delgadas de porosidad controlada usando moldes supramoleculares.
Estos materiales pueden combinarse, para generar nanosistemas complejos. Por ejemplo, los materiales mesoporosos (i.e., tamaño de poro 2-50 nm) pueden ser modificados con funciones moleculares, biomoléculas o polímeros responsivos para formar materiales híbridos orgánico-inorgánicos. También pueden combinarse con nanopartículas metálicas para formar nanocompósitos metal-óxido poroso.
Estos nanosistemas altamente controlados tienen diversas aplicaciones en (foto) catálisis, liberación controlada de fármacos o sensores. El conocimiento básico generado ha generado patentes, y está comenzando a derramar en proyectos aplicados con diversas compañías.
Equipo de investigación: Dr. Galo Soler-Illia, Dra. Cintia Belén Contreras, Dr. Cristian Lillo, Ing. Nicolás López-Abdala, Lic. María de los Ángeles Ramírez.

Nanomedicina: uso de la tecnología en el tratamiento de cáncer

A pesar de que las terapias contra el cáncer han evolucionado en los últimos 50 años, todavía hoy, como investigadores, tenemos un gran desafío para lograr tratamientos más efectivos para esta familia de enfermedades. El principal problema de las terapias tradicionales es su toxicidad y el desarrollo de resistencia por parte de las células tumorales.  Contamos con un gran número de terapias dirigidas, sin embargo,  en muchos casos,  las mismas apuntan contra lo que se denomina el “bulto” tumoral, sin eliminar a una pequeña población de células denominadas “madre” o iniciadoras de tumor. Estas son las responsables del desarrollo de metástasis y recurrencias. En este contexto, la nanotecnología se presenta como una herramienta prometedora para delinear nuevas estrategias terapéuticas, ya que permite, por sus características, dirigirse a varios blancos en simultáneo. 
En el laboratorio de Nanomedicina del INS trabajamos de manera interdisciplinaria en el diseño de nanopartículas multifuncionales basados en dos ejes: 1) expertise en el diseño y síntesis de nanopartículas multifuncionales; 2) sólidos conocimientos de los mecanismos implicados en la progresión tumoral.
El objetivo final de este equipo de trabajo es el desarrollo de terapias que se dirijan exclusivamente al tumor, disminuyendo la toxicidad sistémica, y que eliminen a las células responsables de la recurrencia tumoral.
Equipo de investigación: Dra. Marina Simian, Dra. María Inés Díaz Bessone, Lorena Simón Gracia, Pablo Scodeller, Dra. Rocío Sampayo, Lic. María José Gattás y Lic. Fernando Tomás Laporte

Síntesis de nanoestructuras de porfirina

La nanotecnología y el desarrollo de nuevos nanomateriales tienen actualmente un enorme impacto en la ciencia moderna. Dentro de esta tendencia, un campo que ha tomado relevancia es la construcción de sistemas supramoleculares nanométricos a través del autoensamblado espontáneo de componentes moleculares. Entre las moléculas utilizadas como bloque de construcción se hallan las porfirinas, principalmente, debido a sus interesantes y modulables propiedades fisicoquímicas. Son cromóforos fuertes, con propiedades redox y propiedades ópticas fácilmente medibles, capacidad de reconocimiento molecular hacia ligandos específicos y una marcada actividad catalítica. Por ello, nanoestructutras de porfirina con diversas formas tales como nanopartículas, nanovesículas, nanoláminas, nanorods, nanofibras, y nanotubos han sido utilizadas tanto en dispositivos optoelectrónicos avanzados, sensores electroquímicos y ópticos, como fotosensibilizadores, catalizadores, etc.
El proyecto se enmarca en el diseño y la preparación de nanoestructuras de porfirinas con aplicaciones como sensores y catalizadores, combinando  las propiedades intrínsecas de las porfirinas con las nuevas propiedades que deriven de la arquitectura obtenida luego del ensamblado molecular.
Equipo de investigación: Dra. Mariana Hamer

Materiales nanotestructurados para la detección óptica de especies químicas y biológicas (OptSens)

Las estructuras plasmónicas pueden emplearse como un transductor de señal para detectar biomoléculas. Con el fin de hacer el mejor uso posible de las partículas acopladas ópticamente es necesario generar arreglos de nanopartículas densamente empacados de una manera controlada. El objetivo de este proyecto es el de generar materiales nanoestructurados basados en arreglos geométricos periódicos de nanoporos y de nanopartículas metálicas, y su uso en la detección de biomarcadores de
Mycobacterium tuberculosis resistente.
Equipo de investigación: Dr. Diego Pallarola,  Lic. Gastón Magi.

Sensores opto-electroquímicos para el monitoreo en tiempo real de la actividad celular (CellSens)

Este proyecto tiene como objetivo desarrollar una nueva generación de electrodos nanoestructurados que puedan interactuar y medir a escalas de longitud en las que se producen los eventos de adhesión celular. Dada la complejidad de las interacciones entre las células y su entorno, este es un requisito fundamental para el monitoreo en tiempo real de las interacciones adhesivas célula-matriz extracelular y célula-célula con vistas al diseño y construcción de dispositivos eficaces para la detección temprana de cáncer y el diagnóstico de otras patologías.
Equipo de investigación: Dr. Diego Pallarola, Ing. Victoria Guglielmotti.

Desarrollo de un reactor foto-electro-catalítico para producción de hidrógeno de radiación solar

El medio ambiente y la energía son dos campos de aplicación natural de las nanotecnologías. Entre los sistemas más estudiados para la captura y aprovechamiento de la radiación solar se encuentran las películas delgadas nanoestructuradas transparentes basadas en dióxido de titanio, que es el fotocatalizador más estudiado. El INS desarrolla un proyecto estratégico de síntesis y caracterización de películas delgadas nanoporosas de dióxico de titanio (TiO2) en búsqueda de materiales de elevada área superficial, que capturen luz solar, y la conviertan de manera eficiente en combustibles sustentables.
El proyecto involucra el diseño de fotocatalizadores nanocompuestos metal-TiO2, y estudiar su performance en la producción de hidrógeno. El INS forma parte del proyecto PDTS RD 0367-16 - Desarrollo de un reactor foto-electro-catalítico para producción de hidrógeno con radiación solar, en consorcio junto con la CNEA, la UNMdP y la empresa Y-TEC.
Equipo de investigación: Dr. Mark Patrick Kreuzer, Lic. Rodrigo Medina

Proyectos en curso

 

  • 2013-2016 Materiales Mesoporosos por Diseño: una Plataforma para Comprender los Fenómenos Fisicoquímicos de la Nanoescala. PICT 2012 2087 ANPCyT. Director: G.J.A.A. Soler Illia

  • 2015-2017 Harnessing functional confinement in multiblock copolymer copolymer-based thin films for permselective transport. Proyecto MU 1674#15-1 entre GQ-CNEA (G. Soller Illia)- INIFTA (O.Azzaroni)-Univ. Göttingen (Dr. M. Müller, Dr. P. Vana), Programa de Cooperación Internacional CONICET- DFG, área Fisicoquímica.

  • 2015-2018 Hybrid Drug Delivery Systems upon Mesoporous Materials, Self Assembled Therapeutics and Virosomes (HYMADE). Marie Sklodowska-Curie Actions Research and Innovation Staff Exchange (RISE) Call: H2020-MSCA-RISE-2014.

  • 2015-2019 How do Lectin – Glycan Recognition Systems Integrate mmunoregulatory and Vascular Signaling Programs. From Tumor Biology to Glyco-nano-medicine. PICT-2014-3687 Director: G.A.Rabinovich. Codirector: Galo Soler Illia.

  • 2016-2017 “Nanopartículas multifuncionales como herramienta para eliminar a la población de células “stem” en cáncer de mama ER+: implicancias para la resistencia a la terapia hormonal”.
    Instituto Nacional del Cáncer – Ministerio de Salud
    Directora: Marina Simian

  • 2016-2017 Materiales compuestos nanopartícula - mesoporo (MCNM): propiedades fisicoquímicas y aplicaciones. Proyecto: 20020130100610BA
    Director: Matías Jobbágy Presupuesto total $20.000/año

  • 2016-2018 Plataforma para la Incorporación de Nanotecnología a la Industria Nacional. Instituto de Nanosistemas (INS-UNSAM) ARSET – I 050
    Director: Galo Soler Illia

  • 2016-2019 Detecting drug resistant Mycobacterium tuberculosis with low-cost next generation technology (MYCO-NET2). Ministerio de Ciencia, Técnica e Innovación Productiva de la Nación
    Director: Diego Pallarola

 

Redes de colaboración

 

 

INQUIMAE – FCEyN – UBA  (Buenos Aires)
Dra. Sara Aldabe Bilmes
Dr. Ernesto Calvo
Dr. Damián Scherlis
Dr. Federico Williams
Soft Matter Laboratory – INIFTA – UNLP (La Plata)
Dr. Omar Azzaroni
SUNSET Group, INIFTA – UNLP, La Plata
Dr. Felix Requejo
Centro Atómico Bariloche - CNEA (Bariloche, Río Negro)
Dr. Alejandro Fainstein
Dr. Horacio Troiani 
Laboratorio de Propiedades Eléctricas y Magnéticas, Departamento de Física de la Materia Condensada, GAIyA, CNEA
Dra. Leticia Granja
Laboratory of Materials Science and Nanotechnology – Universidad de Sassari (Alghero, Italia)
Dr. Plinio Innocenzi 
BioNanoPlasmonics Lab – CIC BiomaGUNE (San Sebastián, España)
Dr. Luis Liz-Marzán
Multifunctional Optical Materials Group – Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla (Sevilla, España)
Dr. Hernán Míguez
Laboratoire Chimie de la Matière Condensée – UPMC (Paris, Francia)
Dr. Clement Sanchez
CITES (Sunchales, Santa Fe, Argentina)
Dr. Nicolás Tognalli