Una molécula andante tan pequeño que no se puede observar directamente con un microscopio, se ha registrado dando sus primeros pasos de tamaño nanométrico.

Es la primera vez que alguien ha demostrado en tiempo real que un objeto tan diminuto, denominado "caminante de moléculas pequeñas", ha dado una serie de pasos. El gran avance hecho por químicos de la Universidad de Oxford, es un hito significativo en el largo camino hacia el desarrollo de 'nanorobots'.

`` En el futuro, podemos imaginar máquinas diminutas que podrían recoger y transportar carga del tamaño de moléculas individuales, que se pueden utilizar como bloques de construcción de máquinas moleculares más complicadas; imagina pinzas diminutas operando dentro de las células, ', dijo el Dr. Gokce Su Pulcu del Departamento de Química de la Universidad de Oxford. 'El objetivo final es utilizar caminantes moleculares para formar redes de nanotransporte, ' ella dice.

Sin embargo, antes de que los nanorobots puedan correr, primero tienen que caminar. Como explica Su, demostrar esto no es tarea fácil.

Desde hace años, los investigadores han demostrado que las máquinas en movimiento y los andadores se pueden construir a partir de ADN. Pero, Hablando relativamente, El ADN es mucho más grande que los caminantes de moléculas pequeñas y las máquinas de ADN solo funcionan en el agua.

El gran problema es que los microscopios solo pueden detectar objetos en movimiento hasta el nivel de 10-20 nanómetros. Esto significa que los caminantes de moléculas pequeñas, cuyas zancadas miden 1 nanómetro de largo, solo se puede detectar después de dar unos 10 o 15 pasos. Por lo tanto, sería imposible saber con un microscopio si un caminante había "saltado" o "flotando" a una nueva ubicación en lugar de haber realizado todos los pasos intermedios.

Como informan en la publicación de esta semana Nanotecnología de la naturaleza , Su y sus colegas del Bayley Group de Oxford adoptaron un nuevo enfoque para detectar cada paso de un caminante en tiempo real. ¿Su solución? Construir un andador a partir de una molécula que contiene arsénico y detectar su movimiento en una pista construida dentro de un nanoporo.

Los nanoporos ya son la base de la tecnología pionera de secuenciación de ADN desarrollada por Bayley Group y la empresa derivada Oxford Nanopore Technologies. Aquí, los diminutos poros de las proteínas detectan las moléculas que los atraviesan. Cada base interrumpe una corriente eléctrica que pasa a través del nanoporo en una cantidad diferente, de modo que la base del ADN 'letras' (A, C, G o T) se pueden leer.

En esta nueva investigación, utilizaron un nanoporo que contenía una pista formada por cinco "puntos de apoyo" para detectar cómo se movía un caminante a través de él.

'No podemos' ver 'al caminante moverse, pero al mapear los cambios en la corriente iónica que fluye a través del poro a medida que la molécula se mueve de un punto de apoyo a otro, podemos trazar cómo pasa de uno a otro y viceversa, Su explica.

Para asegurarse de que el andador no se vaya flotando, lo diseñaron para tener "pies" que se adhieran a la pista creando y rompiendo enlaces químicos. Su dice:"Es un poco como pisar una alfombra con pegamento debajo de los zapatos:con cada paso, el pie del caminante se pega y luego se despega para que pueda pasar al siguiente punto de apoyo". Este enfoque podría hacer posible diseñar una máquina que pueda caminar sobre una variedad de superficies.

Es un gran logro para una máquina tan pequeña, pero como Su es el primero en admitir, Hay muchos más desafíos que superar antes de que los nanorobots programables sean una realidad.

“Por el momento no tenemos mucho control sobre en qué dirección se mueve el caminante; se mueve bastante al azar, Su me dice. “La pista de proteínas es un poco como la ladera de una montaña; hay una dirección en la que es más fácil caminar, por lo que los caminantes tenderán a ir en esa dirección. Esperamos poder aprovechar esta preferencia para construir pistas que dirijan a un caminante hacia donde queremos que vaya '.

El próximo desafío después de eso será que un caminante se haga útil mediante, por ejemplo, llevar una carga:ya hay espacio para que lleve una molécula en su 'cabeza' que luego podría llevar a la ubicación deseada para realizar una tarea.

Su comenta:“Deberíamos poder diseñar una superficie donde podamos controlar el movimiento de estos caminantes y observarlos bajo un microscopio a través de la forma en que interactúan con una capa fluorescente muy delgada. Esto permitiría diseñar chips con diferentes estaciones con caminantes transportando carga entre estas estaciones; así que los inicios de un sistema de nanotransporte. '

Estos son los primeros pequeños pasos tentativos de una nueva tecnología, pero prometen que podría haber grandes avances en el futuro.