El ADN es una de las moléculas más asombrosas de la naturaleza, proporcionando una forma de llevar las instrucciones necesarias para crear casi cualquier forma de vida en la Tierra en un paquete microscópico. Ahora los científicos están encontrando formas de impulsar el ADN aún más, usándolo no solo para almacenar información sino para crear componentes físicos en una variedad de máquinas biológicas.

El ácido desoxirribonucleico o "ADN" lleva la información genética que nosotros, y todos los organismos vivos, utilizar para funcionar. Por lo general, se presenta en forma de la famosa forma de doble hélice, compuesto por dos moléculas de ADN monocatenarias dobladas en espiral. Cada uno de estos se compone de una serie de cuatro tipos diferentes de componentes moleculares:adenina (A), guanina (G), timina (T), y citosina (C).

Los genes se componen de diferentes secuencias de estos componentes básicos, y el orden en el que aparecen en una hebra de ADN es lo que codifica la información genética. Pero al diseñar con precisión diferentes A, GRAMO, Secuencias T y C, Los científicos han podido desarrollar recientemente nuevas formas de doblar el ADN en diferentes formas de origami, más allá de la doble hélice convencional.

Este enfoque ha abierto nuevas posibilidades de uso del ADN más allá de su propósito genético y biológico. convirtiéndolo en un material similar a Lego para construir objetos que tienen solo unas mil millonésimas de metro de diámetro (nanoescala). Los materiales basados ​​en ADN ahora se utilizan para una variedad de aplicaciones, que van desde plantillas para nano-dispositivos electrónicos, a las formas de transportar con precisión los medicamentos a las células enfermas.

Nanotermómetros basados ​​en ADN

El diseño de dispositivos electrónicos que tienen un tamaño de solo nanómetros abre todo tipo de aplicaciones posibles, pero dificulta la detección de defectos. Como forma de lidiar con esto, Investigadores de la Universidad de Montreal han utilizado ADN para crear termómetros a nanoescala ultrasensibles que podrían ayudar a encontrar minúsculos puntos calientes en nanodispositivos (lo que indicaría un defecto). También podrían usarse para monitorear la temperatura dentro de las células vivas.

Los nanotermómetros se fabrican utilizando bucles de ADN que actúan como interruptores, plegarse o desplegarse en respuesta a los cambios de temperatura. Este movimiento puede detectarse uniendo sondas ópticas al ADN. Los investigadores ahora quieren construir estos nanotermómetros en dispositivos de ADN más grandes que puedan funcionar dentro del cuerpo humano.

Nanorobots biológicos

Los investigadores de la Escuela de Medicina de Harvard han utilizado el ADN para diseñar y construir un robot de tamaño nanométrico que actúa como un vehículo de administración de fármacos para atacar células específicas. El nanorobot viene en forma de barril abierto hecho de ADN, cuyas dos mitades están conectadas por una bisagra que se mantiene cerrada mediante asas especiales de ADN. Estos mangos pueden reconocer combinaciones de proteínas específicas presentes en la superficie de las células, incluidos los asociados con enfermedades.

Cuando el robot entra en contacto con las células correctas, abre el contenedor y entrega su carga. Cuando se aplica a una mezcla de células sanguíneas humanas sanas y cancerosas, estos robots mostraron la capacidad de atacar y matar la mitad de las células cancerosas, mientras que las células sanas quedaron ilesas.

Biocomputadoras en animales vivos

Debido a que las estructuras de ADN pueden actuar como interruptores, moviéndose de una posición a otra y viceversa, se pueden utilizar para realizar las operaciones lógicas que hacen posibles los cálculos por computadora. Investigadores de la Universidad de Harvard y Bar-Ilan en Israel han utilizado este principio para construir diferentes robots a nanoescala que pueden interactuar entre sí. utilizando sus interruptores de ADN para reaccionar y producir diferentes señales.

Y lo que es más, los científicos implantaron los robots en un animal vivo, en este caso una cucaracha. Esto les permitió desarrollar un nuevo tipo de computadora biológica que puede controlar el suministro de moléculas terapéuticas dentro de la cucaracha al encender o apagar elementos de su estructura. Está previsto que se lleve a cabo una prueba de estos nanorobots de ADN en seres humanos.

Antenas captadoras de luz

Además de crear minúsculas máquinas, El ADN puede proporcionarnos una forma de copiar procesos naturales a nanoescala. Por ejemplo, la naturaleza puede capturar la energía del sol mediante la fotosíntesis para convertir la luz en energía química, que actúa como combustible para las plantas y otros organismos (y los animales que los comen). Investigadores de la Universidad Estatal de Arizona y la Universidad de Columbia Británica ahora han construido una estructura de ADN de tres brazos que puede capturar y transferir luz que imita este proceso.

La fotosíntesis se produce en los organismos vivos gracias a unas diminutas antenas compuestas por una gran cantidad de moléculas de pigmento en orientaciones y distancias específicas unas de otras. que son capaces de absorber la luz visible. Las estructuras artificiales basadas en ADN actúan como antenas similares, controlando la posición de moléculas de colorante específicas que absorben la energía luminosa y la canalizan hacia un centro de reacción donde se convierte en energía química. Este trabajo podría allanar el camino para dispositivos capaces de utilizar de manera más eficiente la fuente de energía más abundante que tenemos a nuestra disposición:la luz solar.

Entonces, ¿qué sigue para la nanotecnología de ADN? Es difícil saberlo pero con ADN, la naturaleza nos ha dado una herramienta muy versátil. Ahora depende de nosotros hacer el mejor uso posible.

Esta historia se publicó por cortesía de The Conversation (bajo Creative Commons-Attribution / Sin derivados).