Nanofactorías y nanobots de ADN

La nanotecnología molecular permitiría construir objetos (de cualquier tamaño, de nanorobots microscópicos hasta un cohete) con precisión atómica, átomo a átomo.
Algo así se podría hacer en una nanofactoría, donde habría una serie de ensambladores, en una cadena de ensamblaje.
Uno de los objetivos finales, seria conseguir una nanofactoría programable mediante un programa de diseño asistido por ordenador, y capaz de usar una variedad grande de elementos químicos, entre ellos de especial importancia el carbono, pudiéndose fabricar objetos de características superiores de diamante.
Pero para llegar a eso, hay una ruta tecnológica en la se darían una serie de incrementos. La nanotecnología de ADN es una importante parte de esa ruta, gracias a la programabilidad del ADN, y la posibilidad de construir estructuras a partir de este, y a la vez manipular otras estructuras o componentes.

Seria de esperar por tanto que antes de conseguir esa nanofactoría tan buscada , desarrollásemos una nanofactoría primitiva de ADN.

Hace unos días un grupo de investigadores anuncio la creación de la primera cadena de ensamblaje basada en al nanotecnología de ADN. Este descubrimiento pasa desapercibido entre otros a menos que se sea conciente de la importancia de la ruta que se esta siguiendo hasta obtener nanotecnología molecular(MNT)

La cadena de ensamblaje tiene tres componentes principales, todos ellos de ADN:
- Ttres ‘cassettes’, donadores de carga programables.
- Un ‘andador’ que es capaz de moverse y recoger la carga de los ‘cassettes’
- Un suelo de origami de ADN que guía al ‘andador’ por una pista.


El andador tiene 4 patas para moverse y tres brazos para coger la carga, todos ellos de hebras de ADN.
Los donadores de carga, que están en serie a un lado, pueden estar en dos estados, PX(se dona carga) o JX2 (no se dona carga), pudiendo donar una particula de oro de 5 nm(C1), una de 10 nm(C3), o un par de 5 nm(C2).
El ‘andador’ se mueve por el origami de ADN, guiado por una pista, y va pasando uno a uno por los donadores, recogiendo las partículas de oro, que se pueden combinar en 8 productos diferentes.

En definitiva tenemos una cadena de montaje sencilla programable, como la de una fabrica de coches, en al que se pueden construir estructuras, , pero en una escala increíblemente pequeña.

Para el 2012 Ned Seeman y sus compañeros pretenden tener una cadena de ensamblaje mas grande, con una gama de productos mas amplia.

A la par, otro grupo ha conseguido que un andador se desplace a través de un origami de ADN hacia un objetivo. El andador en este caso es llamado ‘araña molecular’, y esta compuesta de una proteína(streptavidina) unida a cuatro hebras de ADN, tres de ellas de ADN enzimático, que se une a una secuencia concreta de ADN y la corta. La cuarta solo se une. La araña molecular va desplazándose a través del origami, usando sus patas buscando ciertas secuencias, pegándose, cortando y avanzando, hasta que se encuentra con una secuencia a la que se puede unir, pero no cortar.
Hasta hace poco, un andador así solo podía dar tres pasos, ahora ha realizado 50. Podrían dar cientos o millares.

Uno de los integrantes, Milan Stojanovic, se imagina nanobots hechos de ADN, capaces de moverse por la membrana celular, buscando ciertas señales químicas y liberando algún componente químico.


‘A proximity-based programmable DNA nanoscale assembly line’ de Hongzhou Gu, Jie Chao, Shou-Jun Xiao y Nadrian C. Seeman
Imágenes.

'Molecular robots guided by prescriptive landscapes' de Kyle Lund, Anthony J. Manzo, Nadine Dabby, Nicole Michelotti, Alexander Johnson-Buck, Jeanette Nangreave, Steven Taylor, Renjun Pei, Milan N. Stojanovic, Nils G. Walter, Erik Winfree y Hao