Nanodispositivos de ADN: cada vez más cerca de ser una realidad
El origami de ADN es un tipo de estructura tridimensional de ADN autoensamblada que puede ser programada para establecer sitios de unión específicos para moléculas concretas. Por lo general, el origami de ADN es una estructura plana de aproximadamente cien nanómetros de lado con más de doscientas posiciones distintas en cada lado, donde hebras de ADN, proteínas o polímeros pueden unirse y estabilizarse en esta matriz de ADN de forma arbitraria siguiendo patrones y rutas diseñadas previamente. Los nanopuntos, con un diámetro de cincuenta nanómetros o menos, pueden favorecer el desarrollo de dispositivos a nanoescala. El consorcio META (Materials enhancement for technological applications) inmovilizó con éxito origami de ADN rectangular que sirvió como placa de montaje, suspendida en nanopuntos de oros de veinticinco nanómetros de diámetro, para la creación de sofisticados nanodispositivos. Estos también unieron aptámeros y otras biomoléculas en lugares seleccionados de las placas de montaje de ADN. Esta tecnología orgánica de estado sólido supera muchos de los obstáculos que hasta el momento han impedido el rápido desarrollo de dispositivos electrónicos moleculares. En concreto, los principales escollos hasta el momento han sido las posiciones precisas, la orientación deseada y la estabilidad de semiconductores moleculares orgánicos de metal o transductores de óxido metálico. Los socios de META emplearon la litografía por haz de electrones para desarrollar nanopuntos de oro y ligandos de tiol para anclar las placas de origami de ADN a estos nanoelectrodos de oro. En el futuro, estos estudiarán materiales más adecuados como el platino, el cromo, nanotubos de carbono y el grafeno para el desarrollo de electrodos. Empleando métodos de densidad funcional y dinámica molecular clásica, los socios del consorcio también estudiaron las características de la interacción entre pequeñas secuencias peptídicas y materiales específicos como el óxido de titanio y el nanocarbono de grafito. En este sentido, el estudio de secuencias peptídicas específicas puede proporcionar una herramienta formidable para la unión de materiales de estado sólido en posiciones predefinidas con la orientación deseada. Finalmente, el equipo evaluó una metodología para calcular la tasa de transferencia de cargas tanto dentro como entre placas de ensamblaje de ADN. Las propiedades peculiares que se originan en la interfase de óxidos cerámicos nanoestructurados dieron origen a otra línea de investigación. En este contexto, una mejor comprensión de la interacción entre la conductividad y las propiedades fisicoquímicas de iones a escala nanométrica puede acelerar el desarrollo de microcélulas de combustible de óxido sólido. Finalmente, los investigadores emplearon la deposición por láser pulsado para crear capas finas de óxido. Además, el uso de la microscopía de barrido electroquímico y la espectroscopía de neutrones permitió comprobar la conductividad iónica local a nanoescala y recopilar información de gran valor sobre la dinámica iónica en una amplia variedad de escalas longitudinales y temporales para procesos clave de dispositivos de conversión de energía como las células de combustible. En conjunto, el trabajo del proyecto proporcionó conceptos totalmente novedosos sobre el desarrollo de micro y nanodispositivos. META fue posible gracias a una colaboración entre la Unión Europea y los Estados Unidos.
Palabras clave
Nanodispositivos de ADN, nanopuntos, sensores moleculares, origami de ADN, secuencias peptídicas
