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Bioelectrónica
Bio-Nano Litografía
9
de Junio de 2003.
 Investigadores
del Ames Research Center han inventado un método biológico para crear
estructuras ultramicroscópicas aplicable a la producción de aparatos
electrónicos de 10 a 100 veces menores que aquéllos existentes.
Uno de los componentes importantes de este sistema, los microbios
“extremófilos”, capaces de sobrevivir a las condiciones extremas
observables en manantiales termales con temperaturas cercanas a los 100
grados C y pHs bajísimos, contienen proteínas que una vez modificadas en
el laboratorio se asocian formando redes ultramicroscópicas.
"Nuestro método se sirve de la propiedad intrínseca de las proteínas de
organizarse en superestructuras ordenadas. Utilizando las herramientas
que nos proporciona la ingeniería genética, engañamos a la madre
naturaleza poniendo a estas proteínas a nuestro servicio", dijo Jonathan
Trent, investigador principal del proyecto para la producción de
aparatos nano-electrónicos del Ames. Un nanómetro es una unidad métrica
que se utiliza para medir estructuras 100.000 veces más pequeñas que el
grosor de un cabello humano.
Las proteínas son elementos básicos que forman parte de todos los seres
vivos. Los avances en la ingeniería genética permiten modificar de
formas diversas la estructura de las proteínas por medio de alteraciones
del ácido desoxirribonucleico que contiene la “receta” para la
fabricación de todas las proteína existentes.
"Extrajimos el material genético del organismo unicelular, el Sulfolobus
shibatae, que habita en un fango ácido a altas temperaturas, y alteramos
un gen en particular de forma que codificara para una proteína que tiene
la propiedad de adherirse a las partículas de oro y a materiales
semiconductores", dijo Andrew McMillan, investigador adjunto en el Ames.
"El aspecto más novedoso de nuestro método es que la proteína se asocia
formando una red bi-dimensional capaz de atrapar en su superficie
partículas metálicas y elementos semiconductores en regiones
localizadas".
"Clonamos, es decir, introdujimos un fragmento del gen que habíamos
anteriormente modificado en el laboratorio en una cepa inocua de la
bacteria E. coli. Esta cepa se reproduce con mucha rapidez de modo que
nos permitió obtener la nueva proteína en abundancia", dijo Chad
Paavola, también del Ames, colaborador en el proyecto. E. coli se
cultiva en el laboratorio en cubas, en un medio nutritivo acuoso. Los
agregados cilíndricos de la nueva proteína al principio miden apenas
unos nanómetros. A medida que la reacción progresa estas semillas crecen
formando una red organizada o patrón.
Una de los motivos por los que se optó por clonar una proteína
procedente de un medio con temperaturas extremas es que esta proteína es
mucho más estable a altas temperaturas que las proteínas nativas de E.
coli.
El producto se cristaliza espontáneamente formando redes bidimensionales
capaces de atrapar en su superficie a nano-partículas en regiones
específicas de la red con la que forman un complejo microscópico. Estas
redes contienen filamentos 5.000 veces menores que el grosor de un
cabello humano. El diámetro promedio de los anillos que forman los
filamentos es de 20 nanómetros.
"Aplicamos los cristales a un sustrato determinado, como un disco de
silicio, y añadimos una mezcla de partículas de oro y de un material
semiconductor, por ejemplo seleniuro de cadmio o sulfuro de zinc", dijo
McMillan, “que se pegarán al sustrato". El material que se adhiere son
“puntos cuánticos” (quantum dots) con un diámetro de 1 a 10 nanómetros.
"Se espera que en un futuro no lejano una matriz de nanopartículas pueda
usarse como sensor, memoria de computadora u otro sistema lógico capaz
de ejecutar cálculos complejos", dijo McMillan.
Información adicional en:
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