En una hazaña microscópica que se asemeja a un acto de circo de cuerda floja, Los investigadores de Johns Hopkins han convencido a los nanotubos de ADN para que se ensamblen en estructuras en forma de puente arqueadas entre dos puntos de referencia moleculares en la superficie de una placa de laboratorio.

El equipo capturó ejemplos de este inusual rendimiento a nanoescala en video.

Este proceso de puente de autoensamblaje, que algún día se puede utilizar para conectar dispositivos médicos electrónicos a células vivas, fue informado por el equipo recientemente en la revista Nanotecnología de la naturaleza .

Para describir este proceso, la autora principal Rebecca Schulman, profesor asistente de ingeniería química y biomolecular en la Facultad de Ingeniería Whiting de la universidad, se refirió a un truco que desafía a la muerte que se muestra en la película "Man on Wire". La película mostraba la caminata por la cuerda floja de 1974 de Philippe Petit entre las Torres Gemelas del World Trade Center.

Schulman señaló que el cruce de la vida real no podría haberse logrado sin una pieza crítica de ingeniería pasada de moda:el socio oculto de Petit usó un arco y una flecha para lanzar el cable a través del abismo entre las torres, permitiendo que se fije a cada estructura.

"Una hazaña como esa fue difícil de realizar a escala humana, ", Dijo Schulman." ¿Podríamos pedir a las moléculas que hagan lo mismo? ¿Podríamos hacer que las moléculas construyan un 'puente' entre otras moléculas o puntos de referencia en las estructuras existentes? "

El autor principal del artículo, Abdul Mohammed, un becario postdoctoral en el laboratorio de Schulman, utilizaron otra analogía para describir la hazaña de construcción de puentes moleculares que demostraron a nivel de nanoescala. "Si este proceso ocurriera a escala humana, "Mohammed dijo:"Sería como si una persona lanzara un hilo de pescar desde un lado de un campo de fútbol y tratara de enganchar a una persona que está del otro lado".

Para realizar esta tarea, los investigadores recurrieron a nanotubos de ADN. Estos bloques de construcción microscópicos, formado por secuencias cortas de ADN sintético, se han convertido en materiales populares en el campo emergente de la construcción con nanotecnología. Las secuencias son particularmente útiles debido a su capacidad para ensamblarse en largos, estructuras en forma de tubo conocidas como nanotubos de ADN.

En el estudio de Johns Hopkins, Estos bloques de construcción se unieron a postes de anclaje molecular separados, representando dónde comenzaría y terminaría el puente de conexión. Los segmentos formaron dos cadenas de nanotubos, cada uno extendiéndose lejos de su poste de anclaje. Luego, como espaguetis en una olla de agua hirviendo, las alargadas cadenas de nanotubos se retorcían, explorando su entorno de forma aleatoria. Finalmente, este movimiento permitió que los extremos de los dos hilos de nanotubos separados hicieran contacto entre sí y se unieran para formar un solo tramo de puente de conexión.

Para obtener más información sobre cómo se produce este proceso, Los investigadores utilizaron microscopios para observar cómo los nanotubos se vinculaban a sus puntos de referencia moleculares. que fueron etiquetados con tintes fluorescentes de diferentes colores y adheridos a vidrio transparente. El equipo de video del equipo también capturó la formación de vanos de nanotubos, a medida que los dos segmentos del puente se alargaban y finalmente se conectaban. La finalización del puente a nanoescala en el ejemplo adjunto tomó aproximadamente seis horas, pero los videos del equipo se aceleraron significativamente para permitir una revisión más rápida. Dependiendo de la distancia entre los postes de anclaje molecular, el proceso de conexión tomó desde varias horas hasta dos días.

La capacidad de montar estos puentes, los investigadores dicen, sugiere una nueva forma de construir dispositivos médicos que utilizan cables, canales u otros dispositivos que podrían "conectarse" a moléculas en la superficie de una célula. Dichas tecnologías podrían usarse para comprender la comunicación de las células nerviosas o para administrar tratamientos con una precisión sin precedentes. Construcción de puentes moleculares, los investigadores dijeron, también es un paso hacia la construcción de dispositivos en red y "ciudades" a nanoescala, permitir que los nuevos componentes de una máquina o fábrica se comuniquen entre sí.