sábado, 13 de febrero de 2010

Relaciones insospechadas: Respuesta

Hace unos días os plantee una pregunta ¿Que relación podéis ver entre el ADN y un acceso barato al espacio?.
La clave es la nanotecnología molecular(MNT). Todas las respuestas me parecieron estupendas. La mayoría visteis una relación metafórica, pero DarkSapiens vio una relación mas directa, viendo como los componentes biológicos de los seres vivos son capaces de una especie de MNT, y por lo tanto podrían ser modelo para imitarlo y conseguirlo artificialmente. Pero no, no es un modelo a imitar, en este caso es la misma materia prima con la que trabajar para conseguir la MNT.

En pasadas ocasiones he hablado de la nanotecnología molecular, también llamada fabricación molecular, mencionando una hipotética nanofactoría que crearía objetos con precisión molecular. En esta nanofactoría una sucesión de nano-ensambladores programables (PNA) creaban átomo a átomo bloques con los que después se crearía el producto. Cada PNA contendría partes mas pequeñas como engranajes, rodamientos...y se estima que estaría compuesto de alrededor 4.000.000 de átomos
Existiría pues la posibilidad de crear objetos compuestos de materiales sin defectos cuyos átomos estén unidos por enlaces covalentes, y que por lo tanto serian muy resistentes, como el carbono diamantino, con un resistencia decenas de veces la del acero y mucho mas ligero que este.
Su aplicación en la industria aerospacial, gracias a esa combinación de ligereza de peso, y a su alta resistencia, repercutiría en una reducción de peso espectacular tanto en los cohetes como en la carga transportada(y por lo tanto en el peso de combustible). Posiblemente se daría una reducción de precio de al menos dos ordenes de magnitud. Es decir un acceso realmente barato al espacio. Es mas daría la posibilidad de construir un ascensor espacial.
Pero una MNT tan compleja que utilice mecanosintesis de diamante, con PNA capaces de manejar materiales rígidos en vacío, es probable que se alcance tras una senda en la que se den varios incrementos en la capacidad de manipular materia con precisión atómica, empezando con ensambladores manipulen materiales mas blandos en medio liquido.

Una primera etapa de esta senda es la nanotecnología de ADN.

Seguramente os suenan los famosos ‘origami de ADN’

La nanotecnología de ADN aprovecha ciertas propiedades de esta macromolécula polimérica, como son el autoensamblaje, y el reconocimiento molecular para crear un framework fácil de diseñar y ampliar

Con la nanotecnología de ADN es posible construir estructuras complejas de pocos nanómetros de tamaño, tanto de 2D y 3D a partir de hebras de ADN: cubos, estrellas, tubos, engranajes, rodamientos, cápsulas y otras estructuras funcionales. Estructuras que podrían servir para manipular otras estructuras de ADN o de otro material, o combinarse para dar estructuras de mayor complejidad con poder de manipulación.

La nanotecnología de ADN ya ha sido utilizada experimentalmente para separar los diferentes tipos de nanotubos de carbono, o crear un transistor con estos.

El ritmo al que avanza la nanotecnología de ADN es increíble. Cada vez se construyen estructuras mas complejas.

Imagen: varios tipos de estructuras de ADN conseguidas.

Para una mejora y un paso a una etapa de mayor complejidad , se podría utilizar ingeniería de proteínas para diseñar proteínas(robozimas) que unidas a estas estructuras de ADN, creen un sistema polimérico de funcionalidad mas amplia y mas fiable. Y así poder crear y juntar los componentes de un PNA.

Estos avances podrían ir paralelos a las técnicas que utilizan el mismo fenómeno de los microscopios de sonda de barrido, o la creación y diseño de ribosomas artificiales de versatilidad mucho mayor que los naturales. Los ribosomas de nuestras células son maquinas de nanotecnología molecular naturales.

Es probable, en mi opinión que incluso en las primeras etapas de la nanotecnología molecular, seamos capaces de fabricar por ejemplo, nanotubos de carbono de decenas de cm de longitud. Pero es mi opinión.

Creo que los próximos 40 años en exploración espacial no van a tener nada que ver con los 40 anteriores.






Recomiendo:

Productive Nanosystems. A Technology Roadmap

Folding DNA to create nanoscale shapes and patterns

4 comentarios:

DarkSapiens dijo...

Increíble.

El caso es que antes de la segunda respuesta pensé en utilizar ADN directamente, pero ya tenía el pensamiento del ascensor espacial en la cabeza y me estaba centrando más en las propiedades de soportar las condiciones que requeriría éste, y lo descarté.

Leyendo esta entrada creo recordar que ya mencionaste algo o diste algún enlace que mencionaba usar ADN en la MNT, pero no con este nivel de detalle. Las imágenes microscópicas de las estructuras conseguidas son alucinantes. Y la charla de TED también. De repente no es todo "se podría conseguir tal y tal", sino "ya se ha conseguido esto y esto". Me alegro de verlo.

Las próximas décadas prometen muchísimo!

Saludos!

Darkrosalina dijo...

Dita sea! Que fastidio de exámenes! ¿Por que me perderé estas cosas?

Me imaginaba que el ADN se utilizaría para construir "superribosomas" capaces de sintetizar estructuras, no que el mismo ADN fuese a constituirlas. Es genial, y saber que ya se han dado los primeros pasos me hace tener más prisa por verlo con mis propios ojos. Los de la última imagen parecen engranajes, ¿no?

Y lo mejor será que todo este mterial, cuando termine su vida util, podrá degradarse facilmente con las bacterias adecuadas, o incluso, reciclarse en nuevas estructuras de su misma clase :D

Dinorider d'Andoandor dijo...

así como pones las cosas da ganas de hacer avance rápido en el control remoto del tiempo para mirar cómo será el futuro!!!

Gouki dijo...

Dark.

La verdad es que en TED hay unas charlas increibles.
La verdad es que cadavez oigo cosas mas diferentes e innovadoras, las ciencia avanza ahora que da gusto.

darkro.

Por eso no te procupes, lo importante son los examenes, que espero que te vayan bien.

dino.

Lo mejor esque ya vivimos en el futuro. Ocurren cosas increibles ya.

La vida ha colonizado cada rincón de la Tierra, ya es hora de ayudarla a colonizar todo el sistema solar.