Nanomaterials and metals in therapy and diagnose

-Adquirir conocimiento sobre los métodos y utilidade de la nanotecnología y los iones metálicos para el estudio de procesos de interés médico y biológico.
-Dar a conocer al alumnado la utilidad de las nanoestructuras inorgánicas en nanomedicina tanto como herramientas para técnicas de diagnóstico como para iniciar de forma totalmente controlada una acción terapéutica para tratar la patología detectada.
-Identificar los mecanismos de toxicidad de los metales pesados y las técnicas terapéuticas correctoras de la toxicidad y los usos de los metales en terapia y diagnosis clínica.

Teoría:
TEMA 1. Introducción: Iones metálicos en funciones biológicas. Aspectos Generales, definiciones y conceptos básicos. Perspectiva histórica.
TEMA 2. Metalofármacos y su actividad. Compuestos anticancerígenos de platino y otros metales. Complejos metálicos para tratamiento de artritis y diabetes. Complejos metálicos antiparasitarios, antibacterianos y antivirales.
TEMA 3. Complejos metálicos en imagen y diagnosis. Tecnecio en medicina nuclear de diagnosis. Complejos metálicos como agentes de contraste para MRI. Radioterapia.
TEMA 4. Nanomedicina. Circulación, consumo y eliminación de nanopartículas. Nanociencia para el tratamiento de enfermedades: nanopartículas de plata, nanopartículas de oro, nanotubos de carbono, nanopartículas de óxido de hierro superparamagnéticas (SPIONs), nanopartículas con puntos cuánticos (QDs), estructuras metalo-orgánicas (MOFs).
TEMA 5. Nanomedicina en diagnosis. Nanopartículas para detección de enfermedades: MRI y FL. Nanopartículas teranósticas.
TEMA 6. Riesgos potenciales de las nanopartículas. Citotoxicidad de nanopartículas.

Prácticas:
-Síntesis, propiedades y caracterización de nanopartículas metálicas
-Interacción de nanopartículas con biomoléculas
-Estudio de la actividad superóxido dismutasa de modelos biomiméticos

-Biomedical nanomaterials. Y. Zhao, Y. Shen. Wiley Online Library, 2017.
-Bio-nanomaterials: designing materials inspired by nature. W. Pompe, G. Rödel, H.-J. Weiss, M. Mertig. Wiley-VCH, Weinheim, Germany, 2013.
-Carbon nanomaterials for biomedical applications. M. Zhang, R. Naik, L. Dai. Ed. Springer, New York, 2016.
-Methods in bioengineering: nanoscale bioengineering and nanomedicine. K. Rege, I. L. Medintz. Ed. Artech House, Piscataqay NJ, 2009.
-Nanotechnology in Medicine: Toxicity and Safety. M. Rai, M. Patel, R. Patel. Ed. John Wiley & Sons. Newark NJ, 2021.
-Nanomedicine technologies and applications. T. J. Webster. Ed. Woodhead Pub. Cambridge, 2012.
-Bio-nanomedicine for cancer therapy. J. A. Santos, F. Fontana. Ed. Springer. Cham, Switzerland, 2021.
-Metals in Medicine. J.C. Dabrowiak. 2ª ed. Wiley, Chichester 2017.
-Molecular and supramolecular bioinorganic chemistry: applications in medical sciences. A,L. Ramalho Mercê, J. Felcman, M. Angeles Lobo Recio (Ed.). Nova Biomedical Books, New York 2009.
-Engineering of Biomaterials. V. dos Santos, R.N. Brandalise, M. Savaris. Springer, 2017.
-Metallotherapeutic drugs and metal-based diagnostic agents: the use of metals in medicine. M. Gielen, E. R. T. Tiekink. Ed. John Wiley. Chichester, 2005.
-Advanced theranostic materials. A. Tiwari, H. K. Patra, J.-W. Choi. Ed. Scrivener Publishing. Hoboken NJ, 2015.

Conocimiento
Con01. Identificar y relacionar la estructura y aplicaciones de materiales poliméricos y nanomateriales con aplicaciones biomédicas y agroalimentarias.
Con03. Conocer los fundamentos y aplicaciones de los principales métodos experimentales avanzados y técnicas analíticas y moleculares de vanguardia utilizados en el ámbito de estudio de las Biociencias Moleculares.
Con06. Comprender las técnicas moleculares empleadas en el diagnóstico y abordaje terapéutico de diversas enfermedades, con énfasis en todas aquellas técnicas moleculares, génicas y celulares típicas de la denominada medicina personalizada.

Competencia
Comp1. Desarrollar la capacidad de organizar y planificar adecuadamente el trabajo, partiendo de una síntesis y análisis que permitan tomar decisiones.
Comp4. Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos teóricos-prácticos de una forma profesional y sean competentes en el planteamiento/resolución de problemas tanto en contextos académicos como profesionales relacionados con las Biociencias Moleculares.

Habilidad
H/D01. Evaluar como diseñar y caracterizar las propiedades de más relevancia para la aplicación y funcionalidad de los materiales en biomedicina y alimentación
H/D06. Interpretar resultados experimentales e identificar elementos consistentes e inconsistentes.
H/D07. Aplicar principios de ingeniería al diseño y construcción de nuevos componentes biológicos o rutas metabólicas o de señalización.
H/D09. Aplicar adecuadamente los conocimientos y técnicas adquiridos para analizar una situación o concepto complejos y encontra una manera de solventarlos.

La docencia está repartida, por grupo, y a lo largo del semestre en 18 horas de clases expositivas, 4 horas de seminario, 2 de tutorías en grupos reducidos y 12 horas de prácticas de laboratorio.
En las clases expositivas (en su mayor parte teóricas), se explican los conceptos teóricos establecidos en el programa de la materia, tratando de seguir una metodología que facilite la adquisición de los conocimientos por parte de los alumnos. El profesor puede contar con el apoyo de diferentes recursos docentes: presentación oral con utilización del encerado, medios audiovisuales e informáticos, recursos en internet, entre otros, pero utilizando siempre como base los libros recomendados en la bibliografía.
En las clases interactivas en grupo reducido (seminarios) se analizarán y discutirán los problemas propuestos previamente a los alumnos mediante boletines, intentado que los alumnos participen activamente. Algunos podrán ser resueltos en grupo en estas clases. Estas clases se incluyen en la evaluación continua por lo que la asistencia será obligatoria.
En las tutorías en grupos reducidos se resolverán las dudas que puedan tener los alumnos relacionadas con la materia impartida.
En las clases prácticas se aplican los conocimientos y conceptos adquiridos por el alumno en las clases teóricas y de seminario. Las prácticas se realizarán en el laboratorio en grupos de dos alumnos y estarán orientadas a que el alumno adquiera destrezas en el manejo del material de laboratorio y desarrolle sus capacidades deductivas, comunicativas, de trabajo en equipo y analíticas. Así mismo se incidirá en la importancia de las normas de seguridad en los laboratorios y en el correcto manipulado de los residuos. Para eso el alumno realizará en cinco sesiones, de tres horas cada una, una serie de experimentos de laboratorio de los incluidos en el programa. Al final de las prácticas, cada alumno debe presentar un informe o un cuaderno de prácticas con el trabajo realizado. Asimismo, con el programa de prácticas de laboratorio se refuerza la habilidad de transponer los conocimientos teóricos a su aplicación práctica y la elaboración de documentos científico-técnicos. La asistencia a estas clases es obligatoria.

La calificación de cada alumno se realizará mediante evaluación continua y la realización de un examen final, prueba que será complementaria a la evaluación continua. La evaluación deberá apoyarse principalmente en la realización de una prueba final escrita y común para todos los alumnos (65 %) que consistirá en preguntas de teoría y resolución de problemas. La evaluación continua (35 %) comprenderá el seguimiento del trabajo personal del alumno a lo largo del curso, y que podrá abarcar controles escritos, trabajos entregados, participación del estudiante en el aula y tutorías, realización de ejercicios en los seminarios (15 %), la realización de las prácticas y el cuaderno de laboratorio (10 %) y un examen de prácticas (10 %).
El alumno debe entender que al menos tiene que obtener en el examen final una nota mínima de 4,5 puntos sobre 10 y, dentro de ésta, un 4 sobre 10 en la parte de problemas, para que la nota de las otras partes le sea sumada a la nota del examen final.
La asistencia a las clases interactivas en grupo reducido (seminarios y tutorías) y las prácticas de laboratorio se considerará obligatoria con carácter general. Dado que las prácticas de laboratorio están integradas en la materia, la evaluación de las mismas se incluirá en el porcentaje de la evaluación continua. Además, para aprobar la materia, el alumno deberá realizar todas las prácticas que se le asignen y alcanzar una calificación de apto. En el examen final habrá dos preguntas relacionadas con las prácticas de laboratorio que se incluyen en la evaluación continua.

Las competencias que se evaluarán en los distintos apartados anteriores son:
Examen final (65 % de la nota final): Con01, Con03, Con06
Participación en clase, seminarios y tutorías (15 % da nota final): Comp1, Comp4, H/D01, H/D06, H/D09
Prácticas (20 % da nota final): Comp1, Comp4, H/D01, H/D06, H/D07, H/D09

Para los casos de realización fraudulenta de ejercicios o pruebas será de aplicación lo establecido en la “Normativa de avaliación do rendemento académico dos estudantes e de revisión das calificacións”.

La materia consta de 4,5 créditos ECTS, y la carga de trabajo para el alumno será de 112,5 horas. El reparto de horas para cada una de las actividades implicadas en la asignatura será la siguiente:

Actividad:
Clases expositivas en grupo grande: 18
Seminarios: 4
Prácticas de laboratorio 12
Tutorías en grupo muy reducido 2
Trabajo personal del alumnado 76,5
Total horas 112,5

- Es aconsejable que el alumno asista a las clases expositivas
- Es importante mantener el estudio de la materia “al día” y que intenten resolver los boletines de problemas personalmente. La resolución de problemas y cuestiones es fundamental para el aprendizaje de esta asignatura.
- Una vez finalizado un tema, es útil hacer un resumen de los puntos importantes, asegurándose de conocer su significado.
- Leer cuidadosamente los guiones suministrados por el profesor antes de comenzar las prácticas de laboratorio.
- Es conveniente el uso de las tutorías para aclarar dudas que se les presentan tanto en el aula como en el laboratorio.
- Se recomienda consultar regularmente el aula virtual de la asignatura, donde estará disponible la guía docente de la materia, los guiones de las prácticas, boletines de problemas y otro material complementario para ayudar al alumnado en su estudio (transparencias, enlaces web, etc.).

La materia se impartirá en gallego y en castellano.
Para los casos de realización fraudulenta de ejercicios o pruebas será de aplicación lo establecido en la “Normativa de avaliación do rendemento académico dos estudantes e de revisión das calificacións”.