En resumen
Los científicos recurren cada vez más al ADN para construir estructuras a las escalas más diminutas. Ahora, investigadores de CalTech han utilizado ADN para crear un nuevo tipo de robot diseñado para mover y levantar carga molecular.
Robots hechos de ADN
Los científicos recurren cada vez más al ADN para construir estructuras a las escalas más diminutas, un proceso que a veces se denomina origami de ADN. Como el ADN puede almacenar mucha información, las estructuras hechas con él pueden utilizarse para distribuir medicamentos por todo el cuerpo o transportar herramientas de edición genética. Ahora, los investigadores han utilizado ADN para crear un nuevo tipo de robot diseñado para mover y levantar carga a escalas ínfimas. Su investigación ha sido publicada en Science.
«Al igual que se envían robots electromecánicos a lugares lejanos, como Marte, nos gustaría enviar robots moleculares a sitios minúsculos a los que los humanos no pueden llegar, como el torrente sanguíneo», explicó Lulu Qian, profesora de bioingeniería del Instituto de Tecnología de California y una de las autoras del estudio, en un comunicado de prensa. «Nuestro objetivo era diseñar y construir un robot molecular capaz de realizar una tarea nanomecánica sofisticada: clasificar carga».
Los investigadores querían crear robots capaces de recoger y clasificar moléculas dentro de un espacio determinado. Para ello, fabricaron un robot de ADN de tres partes a partir de una sola hebra de ADN. Para ayudarlo a maniobrar dentro del espacio designado, el robot tenía una «pierna» con un par de pies. Un «brazo» con una «mano» le permitía transportar carga, y se añadió un tercer componente para indicarle a la mano cuándo había llegado a un punto de descarga específico, de modo que supiera que debía soltar la carga.
Para probar su robot, los investigadores crearon una placa con una cuadrícula de hebras individuales de ADN a las que el robot podía unirse con un pie. Mientras tanto, el otro pie se balanceaba libremente hasta encontrar otra hebra en la placa. Al desplazarse de esta manera, el robot tardaba cinco minutos en dar un paso de seis nanómetros.
Durante su recorrido, cuando el robot encontraba carga —en este caso, moléculas de colorante fluorescente amarillo y rosa—, sabía que debía recogerla y llevarla a un lugar designado según el color. El robot estaba diseñado para repetir el proceso hasta clasificar toda la carga y, al cabo de 24 horas, el diminuto dispositivo había clasificado con éxito tres moléculas rosas y tres amarillas.
Tras varias iteraciones, los investigadores crearon robots que tenían un 80 % de probabilidades de entregar la carga correctamente.
Robots diminutos, grandes aplicaciones
Según los investigadores, sus nanobots pueden configurarse de muchas maneras distintas. Varios robots pueden trabajar simultáneamente en la misma zona sin interferir en las tareas de los demás, o bien pueden diseñarse para interactuar entre sí. Sin embargo, para que resulten útiles, deben trabajar un poco más rápido. Los investigadores han sugerido que añadir «colas» o motores a los robots podría acelerarlos.
Según John H. Reif, profesor de informática de la Universidad Duke, el principal avance reside en la metodología de los investigadores. «Sistemas similares deberían poder realizar tareas más complejas, como ejecutar síntesis químicas en paralelo», afirmó en un editorial que acompañó a Science.
Aunque Qian señaló en el comunicado de prensa que ella y su equipo no crearon los robots con ningún propósito específico en mente, cree que otros investigadores encontrarán aplicaciones para ellos.
«Espero que otros investigadores puedan aplicar estos principios a usos prometedores, como utilizar un robot de ADN para sintetizar una sustancia química terapéutica a partir de sus componentes en una fábrica molecular artificial, administrar un fármaco solo cuando se reciba una señal específica en el torrente sanguíneo o en las células, o clasificar componentes moleculares de la basura para reciclarlos», dijo Qian.
Esto podría ser especialmente útil durante la exploración del cosmos: los astronautas en vuelos intergalácticos prolongados podrían llevar estos robots en el torrente sanguíneo, donde permanecerían inactivos hasta recibir la señal que les indicara que debían liberar un medicamento necesario.
