NeoFronteras

Proponen el uso de ADN para la producción masiva de chips computacionales y sensores médicos baratos.

Galleta de ADN. Fuente: Chris Dwyer.

Desde hace unos pocos años se viene anunciando el efecto beneficioso que tendrá sobre la economía y nuestras vidas la nanotecnología. Obviamente no hemos visto avances espectaculares en este campo, pero sí resultados interesantes. Lo más difícil de conseguir en este campo probablemente sea la capacidad de conseguir estructuras auto-ensamblantes y que éstas estructuras hagan algo interesante. El resultado que vamos a relatar y los dos descritos en la noticia inmediatamente anterior son bastante interesantes.
Un buen logro es el que está alcanzando Chris Dwyer, un ingeniero de la Universidad de Duke, pues en sólo un día es capaz de conseguir en su laboratorio más circuitos lógicos con ADN que el resto del mundo con silicio.
Cree que la próxima generación de circuitos lógicos que se usarán en el corazón de las computadoras futuras se podrán producir de manera barata en cantidades ilimitadas. El secreto es que en lugar de estar hechos de silicio estén hechos de ADN.
En su último conjunto de experimentos Dwyer ha demostrado que se pueden crear miles de millones de estructuras idénticas con aspecto de galleta que se pueden autoemsamblar de manera eficiente. Si se añaden moléculas sensibles a la luz a la receta, las galletas exhiben propiedades de programación que pueden ser utilizadas. Con luz se pueden excitar estas moléculas (cromóforos) y crear puertas lógicas simples o interruptores.
Estas nanoestructuras pueden usarse para construir bloques para una gran variedad de aplicaciones que van desde las biomédicas a las computacionales.
Su funcionamiento es comos sigue. Cuando la luz ilumina una cromóforo la absorbe y sus electrones se excitan. La energía que liberan después, al desexcitarse, pasa a un cromóforo cercano que la absorbe y entonces emite luz con una longitud de onda distinta. Esta diferencia significa que, usando un detector, la luz de salida pude diferenciarse fácilmente de la luz de entrada. En lugar de circuitos eléctricos convencionales en los que la corriente rápidamente cambia entre ceros y unos, la luz puede ser usada para estimular respuestas similares de una manera mucho más rápida en interruptores basados en ADN.
Según Dwyer esto constituye la primera demostración de un sistema rápido de procesamiento a nivel molecular. Añade que la tecnología convencional está alcanzando sus límites y que la capacidad de producir de manera barata un suministro ilimitado de esta nueva clase de circuitos parece el paso próximo más lógico. Se conoce muy bien la molécula de ADN y puede ser sintetizada muy fácilmente.
Dwyer se aprovecha de la capacidad de unirse entre ellos que tienen los nucleótidos de ADN para autoensamblar sus circuitos. Es como arrojar las piezas de un rompecabezas a una caja. Agitando la caja, cada pieza encuentra a su vecina y se une a ella hasta que se completa el rompecabezas. En este caso se trata de miles de millones de “piezas” (trozos de ADN) que se ensamblan en miles de millones de “rompecabezas” (galletas de ADN).
En el último experimento la galleta constaba de 16 piezas con los cromóforos localizados sobre el borde superior de la galleta. Pueden crearse circuitos más complejos uniendo varios de estos componentes o construyendo galletas más grandes. Según Dwyer las posibilidades son ilimitadas.
Además de uso en computación este tipo de nanoestructuras se podrían usar como sensores, sobre todo en biomedicina. Este tipo de sistemas podrían responder a la presencia de diferentes proteínas que sirvan de marcadores para diferentes enfermedades, algo para lo que bastaría una gota de sangre.

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo original (resumen).