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Cada una de estas nanoestructuras, del tamaño de un virus, se construyó utilizando un nuevo programa informático que permite a los investigadores diseñar objetos a partir de anillos concéntricos de ADN. Modelos (arriba) junto a imágenes de microscopio electrónico de los objetos reales (abajo). Fotografía: Raghu Pradeep Narayanan y Abhay Prasad, laboratorio Yan, Universidad Estatal de Arizona.
Investigadores de la Universidad de Duke han diseñado un nuevo programa de código abierto capaz de convertir dibujos o modelos digitales en esculturas a nanoescala hechas de ADN, según un comunicado de prensa de la institución publicado el mes pasado.
Los investigadores explican en su comunicado que las estructuras resultantes son algo más que meras nanoesculturas. Son creaciones que pueden convertirse en diminutos contenedores para administrar fármacos, o en moldes para fundir nanopartículas metálicas con formas específicas para células solares, imágenes médicas y otras aplicaciones.
El intrincado trabajo contó con la colaboración del estudiante de doctorado de Duke Dan Fu con su asesor John Reif y los coautores Raghu Pradeep Narayanan y Abhay Prasad en el laboratorio del profesor Hao Yan en Arizona State.
"Para la mayoría de la gente, el ADN es el modelo de la vida, las instrucciones genéticas de todos los seres vivos, desde los pingüinos hasta los álamos. Pero para equipos como los de Reif y Yan, el ADN es más que un portador de información genética: es código fuente y material de construcción", afirma el comunicado de prensa.
"Hay cuatro "letras", o bases, en el código genético del ADN, que se emparejan de forma predecible en nuestras células para formar los peldaños de la escalera del ADN. Los investigadores han aprovechado estas estrictas propiedades de emparejamiento de bases del ADN: A con T y C con G. Al diseñar cadenas de ADN con secuencias específicas, pueden "programar" las cadenas para que se unan y adopten diferentes formas".
El novedoso programa se llama DNAxiS y funciona enrollando una larga doble hélice de ADN en anillos concéntricos que se apilan unos sobre otros para formar los contornos del objeto. El proceso se ha descrito como similar a utilizar espirales de arcilla para hacer una vasija.
¿Necesitas estructuras más fuertes? No hay problema. Las esculturas pueden reforzarse con capas adicionales para aumentar su estabilidad.
El resultado es un programa capaz de crear una gran variedad de formas: conos, calabazas y hojas de trébol. Lo más notable es que DNAxiS es la primera herramienta de software de este tipo que permite a los usuarios diseñar este tipo de formas automáticamente, utilizando algoritmos para determinar dónde colocar las "grapas" cortas de ADN para unir los anillos de ADN más largos y mantener las formas en su sitio.
"Si hay muy pocas, o si están en la posición incorrecta, la estructura no se formará correctamente", explica Fu. "Antes de nuestro software, la curvatura de las formas lo convertía en un problema especialmente difícil".
Aunque las aplicaciones prácticas del novedoso software en el laboratorio o la clínica pueden estar aún a años de distancia, Reif dijo que "es un gran paso adelante en términos de diseño automatizado de novedosas estructuras tridimensionales."
Fuente, créditos y referencias:
Fuentes: Universidad de Duke, Interesting Engineering