Resumen: Activando moléculas de ácido ribonucleico (RNA) para auto-ensamblarlas en formas 3-D asemejándose a espirales, triángulos, barras y horquillas, los científicos han encontrado cuál podría ser un método para construir retículos en los cuales levantar máquinas microscópicas complejas.





Basado en el informe Purdue

Usando RNA como monómero, dímero y trímeros en combinación. “Nano-“ es griego y significa pequeño. Un nanómetro es una billonésima parte de un metro y la nanotecnología es el diseño y manufactura de artefactos en el rango de 100 nanómetros hasta 0.1 nanómetros - aproximadamente diez veces el diámetro del átomo de hidrógeno -. En su conferencia visionaria dada en Caltech en 1959, el Laureado con el Nobel Richard Feynmann proporcionó a la idea de la nanotecnología una apariencia cuantitativa en su discurso titulado: “Hay suficiente espacio al fondo”. Desde el principio Feymann preguntó: “¿por qué no podemos escribir los 24 volúmenes enteros de la Enciclopedia Británica en la cabeza de un alfiler?” Después de cuatro décadas, sus predicciones han resultado ser muy descriptivas. Crédito: Purdue

El andamiaje microscópico para alojar los componentes diminutos de dispositivos de nanotecnología pudo estar construido de RNA, la misma sustancia que lanzan mensajes alrededor del núcleo de una celda, reporta un grupo de investigación Universitario de Purdue.

Activando moléculas de ácido ribonucleico (RNA) para auto-ensamblarlas en formas 3-D pareciéndose a espirales, triángulos, barras y horquillas, el grupo he encontrado cuál podría ser un método para construir cuadrículas en las cuales levantar máquinas microscópicas complejas. De tales bloques de RNA, el grupo ya ha construido colecciones que son de varios micrómetros de diámetro - todavía microscópicamente pequeño, pero excitando porque manipular estructuras controlables de este tamaño desde nanopartículas es una de las metas principales de la nanotecnología.

“Nuestro trabajo demuestra que podemos controlar la construcción de ordenamientos tridimensionales hechos de bloques de RNA de tamaños y formas diferentes”, dijo Peixuan Guo, quien es un profesor de virología molecular en la Escuela de Purdue de Medicina Veterinaria. “Con más investigación, el RNA podría formar las superestructuras para las nanomáquinas del mañana”.

El artículo, el cuál Guo copublicó con Dan Shu, de Wulf-Dieter Moll, Zhaoxiang Deng y Chengde Mao, todo Purdue, aparece en el ejemplar de agosto de la publicación Nano Letters.

Nanotecnólogos, como los del grupo de Guo, esperan construir dispositivos microscópicos con tamaños que son medidos mejor en nanometros - o billonésimas partes de un metro. Porque la naturaleza rutinariamente crea las estructuras a una nano-escala para las cosas vivas, muchos investigadores recurren a la biología para su inspiración y sus herramientas de construcción.

La película clásica de 1966, Viaje Fantástico, basado en el libro del escritor de ciencia ficción Isaac Asimov. Crédito: IMdb

“La biología construye estructuras bellas a una nanoescala, y nos gustaría pedir prestados algo de ella para la nanotecnología”, dijo Guo. “El problema es que, cuándo estamos trabajando con tales bloques diminutos, andamos escasos de palas mecánicas diminutas para darles empujones. Así es que necesitamos diseñar y construir materiales que se puedan ensamblar ellos mismos”.

Los organismos son creados en gran parte de tres tipos principales de bloques constructivos: las proteínas, el ADN y el RNA. De lo tres, quizá el menos investigado y entendido es el ácido ribonucleico, un primo molecular del ADN que almacena planos genéticos dentro de los núcleos de nuestras células. El RNA típicamente recibe menos atención que otras sustancias por parte de muchos nanotecnólogos, pero Guo dice que la molécula tiene ventajas dispares.

“El ácido ribonucleico combina las ventajas de ambos del ADN y las proteínas y las pone a la disposición de nanotecnólogo”, dijo Guo. “Forma estructuras versátiles que son también fáciles de producir, manipular y diseñar”.

Desde su descubrimiento el RNA nuevo juega un papel vital en un “motor” microscópico usado por el virus bacteriano phi29 (vea historia relacionada), Guo ha continuado estudiando la estructura de esta molécula de RNA durante años. Formó los “pistones” de un motor diminuto creado en su laboratorio hace varios años, y los miembros del equipo colaboraron previamente para crear dímeros y trímeros - moléculas formadas de dos a tres hebras de RNA, respectivamente. Guo dijo que los métodos que el equipo usó en el pasado hicieron posible su trabajo de construcción reciente, más comprensivo.

”Diseñando conjuntos de moléculas coincidentes de RNA, se puede programar bloques constructivos de RNA para aglutinar a cada uno en las formas precisamente definidas”, dijo. “Los podemos obligar a formar las nanoformas que queramos”.

La biomolécula, ADN, que se retuerce a todo lo largo del núcleo de la célula

De las formas pequeñas que el RNA puede formar más grandes- aros, triángulos y así en adelante - , estructuras más elaboradas pueden ser construidas, como barras recogidas larguiruchas, manojos de muchas púas. Estas estructuras teóricamente podrían formar el andamiaje en el cual otros componentes, como los transistores a nanoescala, cables o sensores, podrían ser montados.

”Porque estas estructuras de RNA pueden ser diseñadas para juntarse ellas mismas, podrían ser útiles a la industrial y los especialistas médicos, quienes apreciarán su facilidad de ingeniería y manejo”, dijo Dieter Moll, un investigador posdoctoral en el laboratorio de Guo. “La auto-ensambladura quiere decir costo eficaz”.

Moll, mientras es optimista en las perspectivas del RNA, está advertido que allí hay mucho trabajo por hacer antes que los modelos a nanoescala puedan forjarse a voluntad.

“Una de nuestras preocupaciones principales ahora mismo es que, con el paso del tiempo, el RNA tiende a degenerarse biológicamente”, dijo. “Estamos ya trabajando en métodos para hacerlo más resistente a la degradación a fin de que pueda formar estructuras muy duraderas”.

Guo dijo que aunque las aplicaciones podrían estar a muchos años, sería más productivo tomar el acercamiento a largo plazo.

“No hemos construido andamios reales aún, simplemente conjuntos en 3 D”, dijo. “Pero los hemos construido de moléculas biológicas diseñadas, y eso nos podría ayudar a salvar la brecha entre los vivos y el mundo de los no vivientes. Si los dispositivos de nanotecnología eventualmente pueden construirse de ambos materiales orgánicos e inorgánicos, entonces facilitaría su uso en ambos escenarios médicos e industriales, lo cual podría multiplicar su utilidad considerablemente”.