(Phys.org) —La película Fantastic Voyage de 1966 presentó una visión del futuro que incluye pequeñas máquinas que se deslizan por el cuerpo y reparan lesiones. Casi 50 años después, los científicos están descubriendo cómo formar bloques de construcción para tales máquinas a partir del ADN.
Un nuevo artículo publicado en Science describe formas poliédricas basadas en ADN que son más grandes y más fuertes de lo que los científicos han construido antes. Ahora, estas son solo formas estáticas. Pero proporcionan el andamio sobre el que los científicos podrían construir andadores robot, o jaulas con puertas que se abren y se cierran. Ya, los investigadores están hablando de cómo estas estructuras podrían usarse para administrar medicamentos de manera precisa a células o ubicaciones particulares del cuerpo.
"Actualmente, el autoensamblaje de ADN es quizás uno de los métodos más prometedores para fabricar esas máquinas a nanoescala, "dice el coautor Yonggang Ke, Doctor, quien recientemente se unió al Departamento de Ingeniería Biomédica Wallace H. Coulter en Georgia Tech y Emory University como profesor asistente.
El equipo de investigación fue dirigido por Peng Yin, Doctorado en el Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica de Harvard. Trabajando con el mismo equipo, Ke también fue el primer autor de un artículo de 2012 en Ciencias que describe "ladrillos de ADN" que se asemejan a los bloques de LEGO.
En el documento actual, las formas están formadas por trípodes reforzados con puntales, que se ensamblan a partir de hebras de ADN individuales en un proceso llamado "origami de ADN". Ya, a 5 megadaltons, cada trípode es más masivo que la proteína individual más grande conocida (titina, involucrado en la contracción muscular) y más masivo que un ribosoma, una de las fábricas celulares en las que se fabrican las proteínas. Los trípodes, a su vez, pueden formar estructuras prismáticas, 100 nanómetros en cada lado, que comienzan a acercarse al tamaño de orgánulos celulares como las mitocondrias.
Las estructuras del prisma son todavía demasiado pequeñas para verlas con microscopios ópticos. Debido a que la microscopía electrónica requiere que los objetos se sequen y aplanen, Los investigadores utilizaron una técnica de imágenes basada en fluorescencia llamada "DNA PAINT" para visualizar las estructuras similares a un gimnasio en la jungla en solución.
El ADN no es necesariamente el material más duradero para construir una máquina diminuta. Es vulnerable al ataque químico, y las enzimas dentro del cuerpo mastican fácilmente el ADN, Extremos especialmente expuestos. Sin embargo, El ADN presenta algunas ventajas:es fácil (y barato) de sintetizar en el laboratorio, y el apareamiento de bases de ADN es selectivo. De hecho, dice Ke, Estas intrincadas estructuras se ensamblan por sí mismas:coloque todos los componentes juntos en un tubo, y todas las secuencias de ADN que se supone que se emparejan se encuentran en solución.
Cada pata del trípode está hecha de 16 hélices dobles de ADN, conectados entre sí de manera que restringen la estructura y la hacen rígida. Los trípodes tienen "extremos pegajosos" que son selectivos y pueden ensamblarse en pirámides o estructuras de prismas más grandes. Los esfuerzos anteriores para construir estructuras poliédricas fueron como intentar hacer un gimnasio de jungla con una cuerda:eran demasiado flexibles y difíciles de ensamblar.
Para ver las estructuras de la pirámide y el prisma, el equipo de investigación utilizó la técnica "DNA-PAINT", que utiliza sondas de ADN fluorescentes que se unen transitoriamente a las estructuras de ADN. Este método permite la visualización de estructuras que no se pueden ver con un microscopio óptico convencional. ¿Por qué no simplemente hacer que las propias estructuras de ADN sean fluorescentes? Porque hacer brillar una luz fuerte sobre tales estructuras apagaría rápidamente su señal de fluorescencia.
En su propio trabajo en Atlanta, Ke dice que planea personalizar aún más las estructuras de ADN, combinar el ADN con química adicional para agregar otras moléculas funcionales, incluyendo proteínas o nanopartículas. Está especialmente interesado en desarrollar materiales basados en ADN que puedan manipular o responder a la luz o portar imanes. con posibles aplicaciones biomédicas, como imágenes de resonancia magnética o administración de fármacos dirigida.
