Varios científicos han programado un nanobot molecular autónomo hecho de ADN para iniciar, moverse, doblar hacia un lado, parar, mientras sigue un camino de ADN.
Este desarrollo puede conducir a sistemas moleculares que pueden usarse en dispositivos terapéuticos en medicina. Igualmente puede conducir a robots a escala molecular reconfigurables hechos de múltiples unidades simples que pueden repararse o reconstruirse por sí mismos y así lograr realizar múltiples tareas.
En teoría, los robots moleculares pueden ser programados para sentir su medio ambiente (por ejemplo, detectar la presencia de enfermedades en una célula), tomar decisiones (que la célula es cancerosa y requiere ser neutralizada) y actuar de acuerdo a esa decisión (aplicar una carga de droga para matar el cáncer). O pueden ser programadas para ensamblar molecularmente productos complejos.
“En la robótica por lo general, el robot mismo contiene el conocimiento de los comandos, pero con las moléculas individuales, no puedes guardar esa cantidad de información. Es por eso que la idea es almacenar la información de los comandos en el exterior, ” dijo Nils G. Walter, profesor de química y director del Centro de Análisis Molecular en Tiempo Real (SMART por sus siglas en inglés) en la Universidad de Michigan, en Ann Arbor. Y eso lo haces “insertando estímulos de información sobre lo que debe hacerse”, comentó Milan N. Stojanovic, miembro de la División de Terapéutica Experimental de la Universidad de Columbia.
“Pudimos crear tal ambiente programado o ‘prescrito’ usando ADN tipo origami”, explicó Hao Yan, profesor de química y bioquímica en la Universidad del Estado de Arizona. El ADN tipo origami es un tipo de estructura auto ensamblada hecho de ADN y que puede ser programada para crear de manera casi ilimitada formas y patrones. Por medio de explotar las propiedades de reconocimiento de secuencias de los pares bases de ADN, el ADN origami se crea a partir de una cadena larga de ADN y una mezcla de tipos diferentes de cadenas cortas de ADN sintético que se unen y le dan a la cadena larga de ADN la forma deseada. El ADN origami utilizado en el estudio fue un rectángulo que tenía 2 nanómetros de grueso y difícilmente 100 nanómetros en cada lado.
Los investigadores construyeron una ruta de pequeñas señales en el ADN origami añadiendo moléculas de ADN, o oligonucleótidos, en cada punta de ensamblaje. Estas pequeñas señales son las que le dicen al robot qué hacer -iniciar, caminar, hacia la derecha, hacia la izquierda, o parar, por ejemplo – de acuerdo a los comandos proporcionados a los robots tradicionales.
Para construir el robot molecular de 4 nanómetros de diámetro, los investigadores iniciaron con una proteína común llamada streptavidina. Cada pierna del robot es una cadena corta de ADN de biotina, un tipo de vitamina B, etiquetada, ” y de esa manera podemos unir las cuatro piernas al cuerpo de nuestro robot”, indico Walter. “Es una araña de cuatro patas”, indicó Stojanovic. 3 de las patas están hechas de ADN enzimático, el cual es un ADN que se une y corta una secuencia particular de ADN. La araña es incluso dotada de una cadena de inicio, las cuatro patas, que conduce a la araña al lugar de inicio (un particular oligonucleótido de ADN origami). “Después el robot se libera de su punto de inicio por una cadena de disparo, sigue el camino por medio de unir y cortar las cadenas de ADN en el camino molecular” explicó Stojanovic.
Los investigadores tuvieron la posibilidad de ver al robot caminando sobre el ADN origami utilizando microscopios atómicos y microscopios fluorescentes moleculares. Pudieron hacer que los robots moleculares siguieran sin problema 4 caminos diferentes.
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