Similar a usar Python o Java para escribir código para una computadora, Los químicos pronto podrían usar un conjunto estructurado de instrucciones para "programar" cómo interactúan las moléculas de ADN en un tubo de ensayo o una célula.

Un equipo dirigido por la Universidad de Washington ha desarrollado un lenguaje de programación para la química que espera agilice los esfuerzos para diseñar una red que pueda guiar el comportamiento de las mezclas de reacción química de la misma manera que los controladores electrónicos integrados guían a los automóviles. robots y otros dispositivos. En medicina, tales redes podrían servir como distribuidores de medicamentos "inteligentes" o detectores de enfermedades a nivel celular.

Los hallazgos fueron publicados en línea esta semana (29 de septiembre) en Nanotecnología de la naturaleza .

Los químicos y educadores enseñan y usan redes de reacción química, un lenguaje centenario de ecuaciones que describe cómo se comportan las mezclas de sustancias químicas. Los ingenieros de la UW llevan este lenguaje un paso más allá y lo utilizan para escribir programas que dirijan el movimiento de moléculas hechas a medida.

"Partimos de un resumen, descripción matemática de un sistema químico, y luego usar el ADN para construir las moléculas que realizan la dinámica deseada, "dijo el autor correspondiente Georg Seelig, un profesor asistente de la UW de ingeniería eléctrica y de ciencias e ingeniería de la computación. "La visión es que, eventualmente, puede utilizar esta tecnología para crear herramientas de uso general ".

En la actualidad, cuando un biólogo o químico crea cierto tipo de red molecular, el proceso de ingeniería es complejo, engorroso y difícil de reutilizar para la construcción de otros sistemas. Los ingenieros de la UW querían crear un marco que les diera a los científicos más flexibilidad. Seelig compara este nuevo enfoque con los lenguajes de programación que le dicen a una computadora qué hacer.

"Creo que esto es atractivo porque te permite resolver más de un problema, ", Dijo Seelig." Si quieres que una computadora haga otra cosa, simplemente reprograme. Este proyecto es muy similar en el sentido de que podemos decirle a la química qué hacer ".

Los seres humanos y otros organismos ya tienen redes complejas de moléculas de tamaño nanométrico que ayudan a regular las células y mantener el cuerpo bajo control. Los científicos ahora están encontrando formas de diseñar sistemas sintéticos que se comporten como biológicos con la esperanza de que las moléculas sintéticas puedan apoyar las funciones naturales del cuerpo. Con ese fin, Se necesita un sistema para crear moléculas de ADN sintético que varían según sus funciones específicas.

El nuevo enfoque no está listo para aplicarse en el campo médico, pero los usos futuros podrían incluir el uso de este marco para hacer moléculas que se autoensamblen dentro de las células y sirvan como sensores "inteligentes". Estos podrían estar incrustados en una celda, luego programado para detectar anomalías y responder según sea necesario, quizás administrando medicamentos directamente a esas células.

Seelig y su colega Eric Klavins, un profesor asociado de ingeniería eléctrica de la UW, Recientemente recibió $ 2 millones de la National Science Foundation como parte de una iniciativa nacional para impulsar la investigación en programación molecular. El nuevo lenguaje se utilizará para respaldar esa iniciativa más amplia, Dijo Seelig.