ADN NANODISEÑADOR por el Prof. Dr. D. Alberto Requena Rodríguez, académico numerario

La investigación científica va llevando de unos ámbitos a otros, en una especie de espiral sin fin que va enlazando opciones, abriendo puertas a la imaginación y encadenando sucesos, de forma que el avance científico va generando la innovación sin descanso, aprovechando todas las ideas que se han materializado en proyectos que han finalizado con éxito y las que surgen a raíz de lo que sugieren las ideas anteriores. El fin es la mejora y el progreso. No hay límites. Cualquier logro es un escalón para el siguiente. Si importante es alcanzar algún objetivo, todavía lo es más los que a continuación esperan cuando el anterior posibilite la resolución de aspectos o problemas planteados en otros ámbitos. Así viene sucediendo y no parece que esta ley inexorable pueda verse alterada.

Cuando todavía no se perciben las ventajas generalizadas del empleo de la nanotecnología, ya surgen campos y áreas donde lo logrado hasta ahora se ve potenciado por realizaciones alcanzadas, incluso en otros campos. Los nanotubos resultan ser más fuertes que el acero, al tiempo que tan flexibles como el plástico, conducen la energía y pueden confeccionarse con relativa facilidad. Desde hace algunos años, algunos científicos, como los de IBM investigan sobre nanotubos de carbono, que son hebras de átomos de carbono que conducen la electricidad, para intentar construir matrices con moléculas de ADN. Una vez que la matriz de nanotubo se construye, las moléculas de ADN que se han generado en el laboratorio específicamente para esto, se separaran dejando una red de nanotubos. Este nanotubo podría funcionar como dispositivo de almacenamiento de datos y contribuir a mejorar la calidad de los cálculos que se llevan a cabo en un ordenador. Se trata, pues, de que el ADN actúe como constructor en la industria de semiconductores.

Se pretende que las nanoestructuras de ADN se autoensamblen en una formas discretas. El objetivo es usar esas estructuras como base para ensamblar los nanotubos de carbono, los nanohilos de silicio y puntos cuánticos. En suma, lo que se pretende es fabricar finos circuitos de ADN que se usan para ensamblar otros componentes. En el California Institute of Thechnology se llevan a cabo estos estudios en los que el ADN actúa de nanodiseñador. Se crean chips muy pequeños. Dado el carácter molecular del ADN, es capaz de reconocer elementos del tamaño de nanometro, muy por debajo de los logros mecánicos que alcanzan en el limite sólo unas decenas de nanometro. Como es bien conocido el ADN consta de bases químicas específicas (guanina, citosina, …) que se unen y reaccionan de forma predecible. Se trata de aprovechar esta capacidad. Así, si se construye una especie de andamio con el ADN diseñador, se podrían construir estructuras con diversas formas: círculos, estrellas y cualquier otra forma posible, como ya ha hecho Rothemund. Se puede grabar en una superficie fotoresistente con litografía de haces de electrones. Una disolución del ADN diseñador se puede verter sobre la superficie grabada y el ADN se distribuirá de acuerdo con el patrón grabado, sobre el sustrato y entonces las fuerzas fisicoquímicas que operan entre las moléculas, es decir las interacciones entre el ADN y los nanotubos, se mantendrán hasta que se formen las formas deseadas: cadenas simples de ADN, siguiendo patrones como si fueran de papiroflexia. Una clave del sistema la constituyen los péptidos que pueden enlazarse al ADN, de forma que dispongamos de una molécula inspirada no biológicamente como un nanotubo. No es nada trivial la construcción de las andamios de ADN, porque es preciso que un sistema biológico reconozca algo que no existe en la biología. Se pueden emplear los andamios biomecánicos para situar nanomateriales inorgánicos. Potencialmente, se pueden emplear sistemas biomecánicos para sintetizar materiales inorgánicos. Ya se han publicado artículos sobre como el ADN puede reboninarse en torno a nanotubos y dispersarlos en agua o como el ADN puede disponer nanotubos, así como matrices de nanotubos alineados.

Representa una interesante alternativa para contribuir a tranquilizar el irremediable destino que marca la ley de Moore, que marca la disminución de tamaño de los chips, cada dos años. Con el ADN se pueden construir chips por debajo de los 10 nanometros