Un equipo de científicos de Alemania y China compartió los resultados de un experimento asombroso. Los científicos han creado un nanobot de ADN, que consta de una sola molécula, y lo han lanzado a un laberinto bidimensional, diseñado según el principio del origami. El llamado navegador de ADN logró encontrar una salida.
Recuerde que la tecnología de origami de ADN le permite crear varias estructuras a partir de cadenas de ADN. Esto es posible debido al hecho de que las moléculas de ADN largas están compuestas por nucleótidos que forman pares: adenina con timina, citosina con guanina. Al especificar la secuencia de nucleótidos en la cadena, puede lograr que se doble y se sujete en los lugares correctos y en el ángulo correcto. De esta forma, puede crear un número infinito de estructuras.
En este caso, un equipo dirigido por Friedrich Simmel de la Universidad Técnica de Munich y Chunhai Fan de la Academia China de Ciencias utilizó la tecnología de origami de ADN para crear un laberinto que se asemeja a un gráfico de árbol matemático. En este caso, los "pasajes" del laberinto tienen las llamadas grapas de ADN, a las que se puede unir otra molécula. Al mismo tiempo, las áreas sin tales "pistas" sirven como "paredes".
Se especifica que el laberinto resultante es estructuralmente equivalente a un árbol con raíces de diez vértices (el diagrama se muestra a continuación). Contiene una entrada y una salida.
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Un laberinto es estructuralmente equivalente a un árbol con raíces de diez vértices. El vértice A marca la entrada. Las posibles rutas están marcadas en rojo, pero solo una (a la derecha) es correcta. Ilustración de Nature Materials.
Los autores del trabajo explican que el diminuto dispositivo que crearon se llama andador de ADN. Se mueve a través de reacciones en cadena de hibridación del ADN (la combinación de ácidos nucleicos monocatenarios adecuados en una molécula).
Según él, tal mecanismo proporciona la capacidad de girar en los pasajes del laberinto. Como resultado, si se lanzan varios nanobots de ADN en una estructura de este tipo, cada uno de ellos podrá explorar de forma independiente una de las rutas posibles, lo que proporcionará una búsqueda paralela en profundidad (este es uno de los métodos para atravesar el gráfico).
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Para ayudar al nanobot de ADN a elegir el único camino correcto entre muchas opciones, los científicos modificaron químicamente la parte superior del gráfico de árbol que representa la salida.
Para ayudar al nanobot de ADN a elegir el camino correcto entre una variedad de opciones, los científicos han modificado químicamente la salida del laberinto. Ilustración de Nature Materials.
Durante los experimentos, los especialistas observaron los movimientos de los navegadores de ADN utilizando un microscopio de fuerza atómica de barrido y un microscopio de muy alta resolución. El primer método permite rastrear rutas pavimentadas y áreas que el caminante de ADN aún no ha visitado. El segundo método proporciona visualización fluorescente de la ruta con resolución a nanoescala.
Los investigadores confían en que este tipo de desarrollo ayudará a ampliar las oportunidades en el campo de la nanotecnología, el autoensamblaje biomolecular y la inteligencia artificial. Dichos navegadores de ADN se pueden usar para almacenar y transmitir información, así como en medicina, para el diagnóstico y tratamiento de diversas enfermedades, incluida la oncología.
Este trabajo se describe con más detalle en un artículo publicado en la revista Nature Materials.
Yulia Vorobyova
