• Con la técnica “origami
de ADN”, Enrique Sámano Tirado, del Centro de Nanociencia
y Nanotecnología, dobla material genético y hace crecer
en su interior partículas de plata
• El investigador del campus Ensenada de la UNAM desarrolla
el proyecto con colegas de la Universidad de Duke, en Estados Unidos
Un investigador de la UNAM utiliza material
genético como molde para fabricar nanoalambres de plata. Así
como una hoja de papel puede doblarse en varias partes para obtener
figuras con la tradicional técnica japonesa del origami, Enrique
Sámano Tirado, del Centro de Nanociencias y Nanotecnología
(CNyN) de la UNAM (con sede en Ensenada), dobla fragmentos de ADN
para dar forma a un objeto, en este caso alambres de escala nanométrica.
“El origami es el arte japonés
de doblar hojas de papel para dar forma a una estructura u objeto
específico ya prediseñado. La concepción ‘origami
de ADN’ se desarrolla en ese contexto, pues el ADN es una nanoestructura
bidimensional basada en el genoma de un virus de cadena sencilla y
de secuencia conocida, que se dobla y ‘engrapa’ con la
ayuda de 200 bases complementarias, que funcionan como ‘grapas’
para dar forma a un objeto”, explicó Sámano.
Dentro del ADN, que es un polímero
muy dúctil y moldeable, las nanopartículas metálicas
se desarrollan como diminutos alambres, útiles en las industrias
nanoelectrónica y fotónica, donde es fundamental la
miniaturización de sus componentes y circuitos.
“El ADN hace el rol de la celulosa en el papel del origami,
es decir, es la materia prima”, resumió el universitario,
que desarrolla esta novedosa técnica durante su estancia sabática
en la Universidad de Duke, en Carolina del Norte, Estados Unidos.
Andamio bioquímico
El ADN es un polímero lineal conformado
por un armazón compuesto por azúcares y fosfatos. Sus
cuatro bases nucleótidas (A, T, C y G) están ligadas
a los azúcares, con los que forman una cadena sencilla. Las
bases nucleótidas son complementarias entre sí (A-T
y C-G) y se relacionan en pares por medio de “puentes”
de hidrógeno.
Las cadenas sencillas se unen para dar forma
a la estructura de cadena o doble hélice, con diámetro
de dos nanómetros y distancia de 0.34 nanómetros entre
las bases consecutivas.
“El uso de ADN como un prometedor material
de construcción a escala nanométrica, debido a sus extraordinarias
propiedades de reconocimiento molecular y auto-ensamblaje, fue predicha
por el científico Nadrian Seeman hace 28 años”,
recordó.
En colaboración con científicos
del Departamento de Nanociencias de la Universidad de Duke, ubicada
en Carolina del Norte, Estados Unidos, Sámano utiliza al ADN
como un “andamio bioquímico”, una matriz que se
engrapa con cientos de bases de nucleótidos.
Con un enlazador químico, las nanopartículas
metálicas se desarrollan de acuerdo a la forma que le han dado
las “grapas” o bases del ADN.
Biomineralización
En este proceso se lleva a cabo la biomineralización,
es decir, la formación o acumulación de minerales por
organismos vivos, como ocurre en tejidos y estructuras óseas.
“En nuestra investigación, la
biominelización se refiere al proceso de auto-ensamblaje que
ocurre entre el ADN y los materiales inorgánicos, como la plata,
que tiene la finalidad de construir dispositivos nanométricos”,
añadió.
Aplicaciones
La colocación de nanopartículas
metálicas en sustratos de ADN con precisión nanométrica
es importante para aplicaciones electrónicas y fotónicas.
“Un grupo de nanopartículas
posicionadas de manera adecuada exhibe una intensa resonancia de plasmones
de superficie, útil en fotónica”, señaló
el físico.
Además, pueden fungir como “semillas”,
en las que el material inorgánico en solución se adhiere
a su alrededor (en un proceso llamado metalización), para que
luego crezcan y se unan a las nanopartículas vecinas ya metalizadas
para conformar nanoestructuras conductoras con una geometría
prediseñada, como los nanoalambres.
Sámano detalló que desde el
inicio de la era microelectrónica se ha dedicado a la miniaturización
de circuitos y componentes, lo que ha logrado circuitos integrados
más eficientes, que disminuyen la disipación de energía.
“El desarrollo sostenido en tecnologías
de circuitos integrados para procesadores y sistemas de almacenamiento
de datos ha revolucionado la industria de las computadoras, aparatos
electrodomésticos y gadgets, con capacidad de procesamiento
y memoria no-volátil cada vez mayor. De ello son ejemplo los
teléfonos celulares, tabletas y las memorias USB”, señaló.
La industria electrónica busca esquemas
alternativos para la construcción de dispositivos más
pequeños, incluso de tamaño nanométrico. Un nanómetro
(nm) es la unidad de longitud equivalente a una milmillonésima
parte del metro.
“Una alternativa es utilizar objetos
de tamaño molecular que se ensamblen a partir de sus bloques
de construcción, con el uso de procesos de auto-ensamblaje
y reconocimiento. Por ello, los métodos de fabricación
como el ‘origami de ADN’ son una excelente alternativa”,
finalizó.
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