Los ingenieros bioquímicos de la Universidad Johns Hopkins utilizaron secuencias de moléculas de ADN para hacer que los geles a base de agua cambiaran de forma. demostrando una nueva táctica para producir robots blandos y dispositivos médicos "inteligentes" que no dependen de cables engorrosos, baterías o ataduras.

La investigación, supervisado por tres miembros de la facultad de la Facultad de Ingeniería Whiting de la universidad, se detalla en línea hoy en la revista Ciencias .

Los miembros del equipo informaron que su proceso utilizó secuencias de ADN específicas llamadas "horquillas" para hacer que una muestra de hidrogel de un centímetro se hinchara hasta 100 veces su volumen original. Luego, la reacción fue detenida por una secuencia de ADN diferente, apodado una "horquilla terminator". Este enfoque podría hacer posible tejer piezas móviles en materiales blandos, cuales, los investigadores dijeron, algún día podría desempeñar un papel en la creación de materiales inteligentes, dispositivos metamórficos, actuadores programados complejos, y robots autónomos con potenciales aplicaciones médicas y marinas.

Para controlar cómo se produce el cambio de forma en diferentes partes del hidrogel objetivo, los investigadores siguieron el ejemplo de la industria informática. Emplearon una técnica de modelado de fotografías similar a la que se usa para hacer microchips diminutos pero intrincados. Se diseñaron varios patrones bioquímicos incrustados en diferentes regiones del gel para responder a instrucciones específicas de ADN para causar flexión, plegable, u otras respuestas.

"Las secuencias de ADN pueden considerarse análogas al código informático, "dijo David Gracias, profesor del Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular de la universidad, y uno de los dos autores principales del artículo de Science. "Así como el software de computadora puede dirigir tareas específicas, Las secuencias de ADN pueden hacer que un material se doble o expanda de cierta manera en un sitio específico ".

Esta no es una ocurrencia inusual en la naturaleza, añadió.

"El cambio de forma es muy importante en biología, "Gracias dijo." Piensa en cómo una oruga se convierte en mariposa ".

Para confirmar su capacidad para controlar qué objetivos de hidrogel se activaron, Los miembros del equipo utilizaron hidrogeles en forma de flor que responden a la secuencia de ADN. En cada "flor, "Se fabricaron dos juegos de pétalos, y cada conjunto fue diseñado para responder solo a una de dos secuencias de ADN diferentes. Cuando se expone a ambas secuencias, todos los pétalos se doblaron en respuesta. Pero cuando estuvieron expuestos a solo una de las secuencias, sólo se plegaron los pétalos que coincidían con esa secuencia.

El equipo también fabricó dispositivos de hidrogel en forma de cangrejo en los que las antenas, garras, y cada una de las piernas se curvó en respuesta a su secuencia de ADN coincidente. Los dispositivos de cangrejo, una forma seleccionada en honor al popular marisco por el que se conoce a Maryland, permanecieron en su estado activado durante al menos 60 días.

"Nos ha fascinado cómo las células vivas pueden utilizar señales químicas para decidir cómo crecer o moverse y utilizar la energía química para alimentarse a sí mismas, "dijo Rebecca Schulman, el otro autor principal del estudio y profesor asistente de ingeniería química y biomolecular. "Queríamos construir máquinas que pudieran actuar de manera similar. Nuestra tecnología de fabricación hace posible diseñar dispositivos muy complicados en una variedad de tamaños".