Una ilustración conceptual de microcápsulas basadas en nanoplacas de ADN. Crédito:Masahiro Takinoue del Instituto de Tecnología de Tokio
Un grupo de investigación dirigido por Tokyo Tech informa sobre una forma de construir microcápsulas basadas en ADN que son muy prometedoras para el desarrollo de nuevos materiales y dispositivos funcionales (Figura 1). Demostraron que los poros diminutos en la superficie de estas cápsulas pueden actuar como canales iónicos. Su estudio acelerará los avances en ingeniería de células artificiales y robótica molecular, así como la propia nanotecnología.
Basado en ADN, Las nanoestructuras autoensambladas son bloques de construcción prometedores para nuevos tipos de micro y nanodispositivos para aplicaciones biomédicas y ambientales. Actualmente, gran parte de la investigación se centra en agregar funcionalidad a tales estructuras para expandir su versatilidad.
Por ejemplo, Cápsulas de ingeniería llamadas liposomas que tienen una membrana de bicapa lipídica ya se están utilizando con éxito como sensores, herramientas de diagnóstico y sistemas de administración de fármacos. Otro grupo de cápsulas que no tienen una bicapa lipídica, sino que están compuestas por una membrana de partículas coloidales, conocido como emulsión de Pickering o coloidosomas, también tienen potencial para muchas aplicaciones biotecnológicamente útiles.
Ahora, un grupo de investigación dirigido por el biofísico Masahiro Takinoue del Instituto de Tecnología de Tokio informa sobre un nuevo tipo de emulsión Pickering con la funcionalidad adicional de los canales iónicos, un logro que abre nuevas rutas para diseñar células artificiales y robots moleculares.
"Por primera vez, Hemos demostrado la función del canal iónico utilizando nanoestructuras de ADN poroso sin la presencia de una membrana de bicapa lipídica, "dice Takinoue.
Representación de microcápsulas basadas en nanoplacas de ADN:(a) Se construyeron y modificaron dos tipos de nanoplacas de ADN (sin poros y con poros) para conferir hidrofobicidad a una cara de las nanoplacas. Las nanoplacas de ADN anfifílico resultantes se autoensamblan en la interfaz agua-aceite para formar gotas de emulsión, o microcápsulas, incluso sin ninguna membrana de soporte, como una membrana lipídica. (b) En este estudio se demostró con éxito que los nanoporos funcionan como canales iónicos entre dos microcápsulas. Crédito:Instituto de Tecnología de Tokio
El diseño del equipo explota las propiedades de autoensamblaje de las nanoplacas de origami de ADN. Las emulsiones de Pickering resultantes se estabilizan por la naturaleza anfifílica de las nanoplacas. (Ver Figura 2.)
Una de las implicaciones más emocionantes del estudio, Takinoue explica, es que será posible desarrollar sistemas que respondan a los estímulos, basados en el concepto de conmutación de apertura y cierre. Estos sistemas podrían eventualmente usarse para desarrollar redes neuronales artificiales que imiten la forma en que funciona el cerebro humano.
"Además, un cambio de forma sensible a los estímulos de las nanoplacas de ADN podría servir como una fuerza impulsora para la locomoción autónoma, que sería útil para el desarrollo de robots moleculares, "Dice Takinoue.
El presente estudio destaca las fortalezas del equipo al combinar la nanotecnología del ADN con una perspectiva basada en la biofísica y la física de la materia blanda.
