Un equipo de investigadores de Rusia e Israel, incluidos científicos del MIPT, ha fabricado nanocables a partir de moléculas de ADN y nanopartículas de plata. Los resultados de la investigación se publicaron en Materiales avanzados y aparecen en la portada de la revista.

A medida que los circuitos y dispositivos se vuelven más pequeños y eficientes, la electrónica convencional se está acercando a un límite tecnológico. Para mejorar y miniaturizar los dispositivos eléctricos y ópticos se requieren componentes nanométricos. Un enfoque prometedor es optar por la electrónica molecular, que se basan en componentes de una sola molécula. Los nanocables podrían usarse como componente básico en circuitos. La estructura del ADN y su capacidad de autoensamblaje lo convierten en una molécula muy conveniente para la fabricación de nanocables.

"Si las moléculas de ADN exhibieran una conductividad eléctrica duradera, pronto veríamos una nueva generación de circuitos electrónicos y dispositivos eléctricos. Sin embargo, la conductividad del ADN resulta ser muy baja en algunas circunstancias, especialmente cuando la molécula se deposita sobre un sustrato duro. Descubrimos que una molécula de ADN compuesta por pares de guanina-citosina (GC-ADN) puede interactuar con nanopartículas de plata "capturando" los átomos del metal. A medida que se introducen átomos de plata en el ADN, la molécula se metaliza, "dice Dmitry Klinov, jefe del Laboratorio de Nanotecnologías Médicas del Centro Federal de Investigación y Clínica de Medicina Físico-Química y profesor del Departamento de Medicina Molecular y Traslacional del MIPT.

Las intrigantes propiedades del ADN no se limitan a la capacidad de almacenar información genética. Es uno de los principales candidatos para nanoconductores que se utilizarán en electrónica molecular. Los autores del estudio revelaron una serie de características peculiares del ADN en su investigación anterior. Primeramente, exhibe propiedades superconductoras cuando se coloca entre dos superconductores (un fenómeno conocido como superconductividad inducida por proximidad). En segundo lugar, las moléculas de ADN pueden efectuar el transporte de carga, pero su conductividad varía en función del sustrato sobre el que se depositan. El transporte de carga se puede facilitar introduciendo átomos de metal a lo largo de la doble hebra, aunque es difícil lograr su distribución uniforme a lo largo de toda la molécula. Como resultado, la metalización no ocurre en algunas regiones de la molécula, lo que perjudica su conductividad eléctrica general. Los autores del estudio encontraron que GC-DNA, que está hecho de una hebra de guanina y una hebra de citosina complementaria, se puede tratar con nanopartículas de plata para producir una estructura metalizada uniformemente.

La metalización es un proceso relativamente simple que implica agregar GC-ADN a una solución de nanopartículas de plata recubiertas con oligonucleótidos e incubarlas durante dos o tres días. Las partículas interactúan con el ADN donando sus átomos (ver diagrama), y eventualmente toda la molécula se metaliza uniformemente. Los científicos se refieren a la molécula resultante basada en ADN como E-ADN (la letra E significa "eléctrico"). El E-DNA es más rígido y más resistente a la deformación mecánica que el DNA bicatenario canónico (dsDNA). Tampoco es digerido por las enzimas específicas de la molécula madre. Como lo demuestra la microscopía de fuerza atómica, la molécula de E-DNA tiene una altura aumentada (1,1 nm), en comparación con el ADN bicatenario original (0,7 nm).

"Dado que los átomos de metal se distribuyen uniformemente a lo largo de la molécula de ADN, esperamos que el nanoalambre sea un buen conductor, "explica Dmitry Klinov.

El equipo planea realizar más investigaciones sobre las propiedades del E-DNA y los mecanismos de metalización.