Imagina un robot que te ayuda a ordenar tu casa: merodea buscando los calcetines tirados y los lleva al cesto de la colada, o recoge los platos sucios para meterlos al lavavajillas. Parece ciencia ficci\u00f3n, pero ahora cient\u00edficos del Instituto de Tecnolog\u00eda de California (Caltech, en EE UU) han creado una m\u00e1quina molecular que puede realizar tareas similares a escala nanom\u00e9trica.El nanorobot est\u00e1 fabricado con solo una cadena de ADN y puede \u2018caminar\u2019 de forma aut\u00f3noma, recogiendo mol\u00e9culas en una zona de una superficie y coloc\u00e1ndolas en otra. Los detalles del sistema, que en el futuro se podr\u00eda emplear para ensamblar compuestos qu\u00edmicos o reorganizar nanopart\u00edculas en circuitos, se publican esta semana en la revista Science.<\/p>\n
“Al igual que los robots electromec\u00e1nicos se pueden enviar a lugares lejanos, como Marte, nos gustar\u00eda enviar estos robots moleculares a lugares min\u00fasculos donde los humanos no pueden viajar, como el torrente sangu\u00edneo”, explica Lulu Qian, coautora y profesora en Caltech. “En concreto, nuestro objetivo fue dise\u00f1ar y construir este nanorobot para realizar una tarea sofisticada: la ordenaci\u00f3n de un cargamento (mol\u00e9culas en este caso)”.<\/p>\n
Para montar el robot de ADN los investigadores construyeron tres piezas: una\u00a0 especie de \u2018pierna\u2019 con dos \u2018pies\u2019 para caminar, un \u2018brazo\u2019 con una \u2018mano\u2019 para coger la carga, y un tercer segmento que reconoce un punto espec\u00edfico donde dejarla, indicando a la \u2018mano\u2019 que la suelte. Cada uno de estos componentes est\u00e1 hecho con unos pocos nucle\u00f3tidos dentro de una sola hebra de ADN.<\/p>\n
En principio, estos bloques de construcci\u00f3n modulares se podr\u00edan ensamblar de muchas formas para ejecutar tareas diferentes. Por ejemplo, un robot de ADN con varios brazos y manos se podr\u00eda usar para transportar multitud de mol\u00e9culas a la vez.<\/p>\n
Pero, de momento, los autores han fabricado un nanorobot que explora una superficie molecular en la que puede recoger dos tipos de mol\u00e9culas: un colorante amarillo fluorescente y otro rosa \u2013tambi\u00e9n fluorescente\u2013, para luego distribuirlas en dos regiones distintas.<\/p>\n
El uso de mol\u00e9culas fluorescentes permiti\u00f3 a los autores comprobar que las mol\u00e9culas acababan cada una en su lugar. El robot orden\u00f3 con \u00e9xito seis mol\u00e9culas dispersas (tres rosas y tres amarillas) en sus zonas correctas en 24 horas. Si se pon\u00edan m\u00e1s robots en la superficie se acortaba el tiempo y se completaba antes la tarea. En conjunto, la probabilidad de que cada robot realizara con \u00e9xito la entrega del cargamento rondaba el 80%.<\/p>\n
“Aunque hemos desarrollado este robot para una tarea espec\u00edfica, el mismo dise\u00f1o del sistema se puede generalizar para operar con docenas de tipos de cargas situadas en cualquier ubicaci\u00f3n inicial arbitraria en la superficie”, dice Anupama Thubagere, otra de las investigadoras de Caltech, \u201cy uno podr\u00eda tener tambi\u00e9n multitud de robots realizando en paralelo diversas tareas de clasificaci\u00f3n”.<\/p>\n
La clave para dise\u00f1ar m\u00e1quinas de ADN es el hecho de que esta biomol\u00e9cula tiene propiedades fisicoqu\u00edmicas \u00fanicas, que se conocen bien y son programables. Una \u00fanica hebra de ADN est\u00e1 formada por cuatro nucle\u00f3tidos (abreviados como A, G, C y T) y organizadas en una cadena forman una secuencia. Estos nucle\u00f3tidos se unen en pares espec\u00edficos: A con T, y G con C. Cuando una sola hebra encuentra una cadena complementaria inversa (por ejemplo, CGATT frente a AATCG), las dos hebras se cierran juntas en la forma cl\u00e1sica de doble h\u00e9lice.<\/p>\n
Una \u00fanica cadena con los nucle\u00f3tidos adecuados puede forzar dos hebras parcialmente unidas en cremallera y separarlas. La rapidez con que cada evento de cierre y apertura sucede, as\u00ed como la cantidad de energ\u00eda consumida, se pueden estimar para una secuencia de ADN concretada, lo que permite a los investigadores controlar la velocidad con la que se mueve el robot y la cantidad de energ\u00eda que utiliza para realizar una tarea.<\/p>\n
Adem\u00e1s se puede calcular la longitud de una hebra sola o de dos entrelazadas. De esta forma la pierna y el pie del robot de ADN se pueden dise\u00f1ar para que d\u00e9 un paso de un tama\u00f1o concreto, en este caso, de 6 nan\u00f3metros. A las diminutas m\u00e1quinas les lleva 5 minutos dar cada uno de estos nanopasos.<\/p>\n
Los autores se\u00f1alan que el tiempo que los robots necesitan para entregar su cargamento se podr\u00eda disminuirse en gran medida si tambi\u00e9n se les pusieran \u2018colas\u2019 de una sola cadena, o bien utilizando prote\u00ednas motoras programadas con el ADN.<\/p>\n
Por otra parte, usando los mismos principios fisicoqu\u00edmicos, el equipo ha dise\u00f1ado no solo robots, tambi\u00e9n \u2018patios de recreo\u2019 moleculares donde ponerlos a prueba. En este estudio han trabajado con un tablero cuadrado de 58 nan\u00f3metros de lado en el que, como si fueran clavijas, se insertaron hebras individuales de ADN complementario al de la pierna y el pie del robot.<\/p>\n
Este se une a una \u2018clavija\u2019 con su pierna y uno de sus pies. El otro pie flota libremente, y cuando las fluctuaciones moleculares aleatorias hacen que este pie libre encuentre una clavija cercana, tira del robot hacia ella y se libera el otro pie. Este proceso contin\u00faa con el robot movi\u00e9ndose en una direcci\u00f3n aleatoria en cada paso.<\/p>\n
Puede llevar un d\u00eda entero que el robot explore todo el tablero. A lo largo del camino, cuando se encuentra mol\u00e9culas de carga atadas a las clavijas, las agarra con su mano y las lleva hasta que detecta la se\u00f1al de punto de bajada. El proceso es lento, pero permite un dise\u00f1o de nanom\u00e1quina muy simple y con muy poco consumo de energ\u00eda qu\u00edmica.<\/p>\n
“No desarrollamos robots de ADN para aplicaciones espec\u00edficas: nuestro laboratorio se centra en descubrir los fundamentos de ingenier\u00eda que permitan el desarrollo de robots de ADN de uso general”, comenta Qian.<\/p>\n
“Sin embargo \u2013a\u00f1ade\u2013, espero que otros investigadores puedan utilizar estos principios para aplicaciones interesantes, como usar un robot de ADN para sintetizar un producto qu\u00edmico terap\u00e9utico a partir de sus componentes en una f\u00e1brica molecular artificial, administrando un medicamento solo cuando se active una se\u00f1al espec\u00edfica en la c\u00e9lula o la corriente sangu\u00ednea, o incluso para clasificar componentes moleculares desechables para reciclarlos”.<\/p>\n
Fuente:<\/strong> Caltech<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Imagina un robot que te ayuda a ordenar tu casa: merodea buscando los calcetines tirados y los lleva al cesto de la colada, o recoge los platos sucios para meterlos al lavavajillas. Parece ciencia ficci\u00f3n, pero ahora cient\u00edficos del Instituto de Tecnolog\u00eda de California (Caltech, en EE UU) han creado una m\u00e1quina molecular que puede […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":7088,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[170],"tags":[],"class_list":["post-7087","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-nanotecnologia"],"yoast_head":"\n