DNA Studio Max: la nanoimpresión automatizada está ganando terreno

A menudo se hace referencia al ADN como un 'bloque de construcción' para la vida, pero quizás una mejor metáfora sería LEGO. La investigación sobre la manipulación de moléculas de ADN ha llevado a un sólido conjunto de habilidades para ensamblarlas para crear formas complejas en 2D y 3D. La organización basada en códigos del ADN hizo posible diseñar moléculas lineales que se plegarían y se unirían de manera predecible, en condiciones de laboratorio.

Ahora, un Nuevo método de diseñar estructuras de ADN no solo ha automatizado gran parte del proceso de creación de formas, lo que permite a los científicos dar forma a su molécula directamente, sino que construye esa molécula para que sea más estable que cualquier intento anterior de 'origami' de ADN.



Lo que pasa con el ADN es que gran parte del enlace químico que lo mantiene en estructuras complejas es transitorio. La adhesión que ofrecen los enlaces de hidrógeno, por ejemplo, depende de una amplia gama de cosas. No es el menor de ellos la concentración de sal, y los intentos anteriores de usar ADN para hacer esculturas a nanoescala han requerido altos niveles de sal de magnesio para evitar que la forma final se deshaga.



Desde un modelo de computadora de malla de alambre hasta una molécula real bajo un microscopio electrónico.

Desde un modelo de computadora de malla de alambre hasta una molécula real bajo un microscopio electrónico.

La nueva técnica, revelada recientemente por investigadores del Karolinska Institutet de Suecia, soluciona este problema construyendo sus modelos a partir de hélices dobles relativamente estables. Cada borde en la estructura de alambre de la computadora termina representado por una doble hélice autónoma en las moléculas finales, donde las tecnologías anteriores han utilizado principalmente paquetes de hélices de una sola hebra empaquetados. Hacerlo de esta manera requiere más premeditación en el diseño de código y ensamblaje de formas, y por lo tanto en los algoritmos de modelado recientemente avanzados, pero una vez hechos, tienen una capacidad mucho mejor para trabajar en el cuerpo.



Hasta ahora, la mayoría de los intentos de mejorar la estabilidad de las nanoestructuras de ADN diseñadas han buscado utilizar versiones completamente diferentes de ADN, una clase de ácidos nucleicos sintéticos denominados colectivamente XNA. La idea era que, dado que las jaulas de ADN y los conejos no tienen que actuar como material genético de una célula, tienen una lista mucho más estrecha de requisitos químicos que el ADN natural. Este enfoque permite la creación de objetos útiles sin la necesidad de reinventar la rueda proverbial.

origami de adn 3

El 'Stanford Bunny' es un objeto común en el modelado 3D por computadora.

La automatización que se muestra aquí se ha llamado una solución de impresión 3D para ADN, y en términos de facilidad de uso, esa etiqueta ciertamente encaja. Todo lo que necesitan hacer es que sus algoritmos diseñen un conjunto de moléculas de ADN codificadas para que solo puedan ensamblarse de manera realista de cierta manera, en ciertas condiciones. Luego, un tercero creó esas hebras de ADN lineales para ellos; todo lo que el equipo tuvo que hacer fue someter esta colección de hebras al proceso de calentamiento y enfriamiento del proceso de ensamblaje, y ellos mismos hicieron el resto del mundo.



En cuanto a por qué los científicos querrían especialmente poder crear de todo, desde esferas de ADN hasta botellas de Coca-Cola de ADN, realmente se reduce a qué área de la ciencia estudian. Las microcápsulas de ADN se han estudiado por su potencial para administrar medicamentos directamente donde más se necesitan. Y dado que el ADN se puede programar, podría usarse como una especie de herramienta física inyectable, tal vez agarrando los poros de la barrera hematoencefálica y manteniéndolos abiertos para una nueva molécula terapéutica. Podrían programarse para agarrarse a un solo tipo de marcador (por ejemplo, una proteína de la superficie de una célula cancerosa) y cambiar la conformación para atraer más atención.

El ADN no es perfecto y, ciertamente, en una escala de tiempo lo suficientemente larga, parece probable que técnicas como esta se combinen con moléculas de XNA exóticas. Aún así, este avance logra obtener una durabilidad algo exótica del ADN antiguo. Eso debería hacer que los sueños de muchos investigadores sean mucho más alcanzables.

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