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Los investigadores han creado un nuevo tipo de motor molecular hecho de ADN y han demostrado su potencial utilizándolo para transportar una nanopartícula a lo largo de la longitud de un nanotubo de carbono

El diseño fue inspirado por motores biológicos naturales que han evolucionado para realizar tareas específicas fundamentales para la función de las células, dijo Jong Hyun Choi, profesor asistente de ingeniería mecánica de la Universidad de Purdue.


Esta ilustración muestra el mecanismo de avance de un nuevo tipo de motor de ADN que los investigadores
han demostrado utilizándolo para el transporte de una nanopartícula a lo largo de un nanotubo de
carbono. (Crédito: Imagen de la Universidad de Purdue / Tae-Gon Cha)

Considerando que los motores biológicos están hechos de proteínas, los investigadores están intentando crear motores sintéticos basados en ADN, los materiales genéticos de las células que consisten en una secuencia de cuatro bases químicas: adenina, guanina, citosina y timina. El mecanismo de locomoción de los motores sintéticos es mucho más lento que la movilidad que poseen los motores naturales. Sin embargo, los motores naturales no se pueden controlar, y no funcionan fuera de su entorno natural, mientras que los motores basados en el ADN son más estables y podrían encenderse y apagarse, dijo Choi.

“Estamos en las primeras etapas de desarrollo de este tipo de motores moleculares sintéticos”, dijo.

Estas novedades se detallan en un documento de investigación publicado este mes en la revista Nature Nanotechnology.

En las próximas décadas, estos motores moleculares podrían ser utilizados en la administración de fármacos, en fabricación y en el procesamiento químico.

El nuevo motor tiene un núcleo y dos brazos hechos de ADN, uno por encima y otro por debajo del núcleo. Mientras que se mueve a lo largo de una pista de nanotubos de carbono extrae continuamente energía de cadenas de ARN, moléculas vitales para una variedad de funciones en las células vivas y los virus.

El artículo de Nature Nanotechnology fue escrito por los estudiantes de posgrado Tae-Gon Cha Jing Pan y Haorong Chen, la ex estudiante de pregrado Janette Salgado, el estudiante graduado Xiang Li; Chengde Mao, profesor de la química, y Choi.

“Nuestros motores extraen energía química de las moléculas de ARN sobre los nanotubos y utilizan esa energía para caminar de manera autónoma a lo largo de la pista de nanotubos de carbono”, dijo Choi.

El núcleo está hecho de una enzima que escinde parte de una cadena de ARN. Después de la escisión, el brazo superior de ADN se mueve hacia adelante, se une con la siguiente cadena de ARN y luego el resto del ADN lo sigue. El proceso se repite hasta alcanzar el final de la pista de nanotubos.

Los investigadores utilizaron el motor para mover nanopartículas de disulfuro de cadmio a lo largo del nanotubo. La nanopartícula tiene aproximadamente 4 nanómetros de diámetro.

Los investigadores combinaron dos sistemas de imágenes fluorescentes para documentar el movimiento del motor, uno en el espectro visible y el otro en el rango del infrarrojo cercano. La nanopartícula es fluorescente en luz visible y los nanotubos son fluorescentes en el infrarrojo cercano.




Al motor le llevó alrededor de 20 horas alcanzar el extremo del nanotubo, que era de varias micras de largo, pero el proceso puede ser acelerado cambiando la temperatura y el pH, que mide la acidez.

Este trabajo ha sido financiado por la Oficina de Investigación Naval de los EE.UU.

Fuente: Science Daily. Aportado por Eduardo J. Carletti

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