El Instituto de Química Avanzada de Cataluña (IQAC-CSIC) ha desarrollado una técnica con ADN para organizar moléculas inferiores a 10 nanómetros y hacer nuevos dispositivos para microelectrónica y biomedicina, como hacer lápices USB con 100 veces más memoria que los actuales.
La investigación, publicada en la revista Advanced Materials, ha conseguido hacer segmentos de ADN que se acoplan entre sí como piezas de 'lego' y se pueden utilizar como "adhesivo" para acoplar otras moléculas funcionales o nanomateriales.
El investigador del IQAC-CSIC Ramon Eritja, que ha liderado el trabajo, ha explicado que desde hace poco investigan el uso de ADN como base para obtener nanodispositivos, aprovechando que los segmentos de ADN se acoplan entre sí y funcionan como adhesivo.
Esto permite hacer estructuras de varios componentes con gran precisión que se usan para crear superficies sensoras o en sistemas de encaminamiento de medicamentos, entre otras aplicaciones.
Sin embargo, aún no se ha logrado un método para integrar de forma fácil estas estructuras de ADN dentro de otros dispositivos microelectrónicos.
Ahora, esta investigación, en la que han colaborado científicos del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) y de la Universidad de Barcelona (UB), la mayoría de ellos integrados en el Centro de Investigación Biomédica en Red de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), ha ideado un proceso de litografía molecular para crear patrones en superficies de oro. Este proceso puede ser implementado en la creación de pequeños circuitos dentro de los dispositivos microelectrónicos.
Según Eritja, el método se basa en el uso de la Técnica de la papiroflexia del ADN, en la que se parte de una gran cadena de ADN de origen viral que se va plegando de manera natural gracias a otros pequeños segmentos de ADN (oligonucleótidos) que actúan como si fueran garras, hasta obtener diseños diversos.
Las estructuras obtenidas pueden emplearse como plantillas para colocar proteínas, nanopartículas, enzimas o cualquier otra molécula funcional siguiendo un patrón predeterminado.
Usando esta técnica, los científicos han fijado primero, en una superficie de oro, un conjunto de moléculas de ADN de unos 10 micrómetros cuadrados que contiene unos 250 segmentos de ADN de forma ordenada, con una distancia de pocos nanómetros.
Para generar el patrón -en este caso, una línea- los científicos han modificado 12 de los 250 oligonucleótidos grapa con un compuesto químico (un grupo tiol) que reacciona con la superficie de oro.
"Sin embargo, podemos 'dibujar' cualquier otra forma como patrón. De esta forma, estas moléculas marcadas de ADN y sólo estas reaccionan cuando son fijadas sobre la superficie de oro, que es la base habitual de los microdispositivos", ha detallado Eritja.
Cuando las moléculas de ADN marcadas se han unido a la superficie de oro, se eliminan las otras que no están marcadas, así como el ADN viral y se consigue transferir al oro el patrón de oligonucleótidos, los que, a su vez, pueden atraer y unir nanomateriales funcionalizados con cadenas complementarias a las grapas de ADN.
"Es como crear un sello o un tampón, que se puede integrar en los procesos de fotolitografía que se usan habitualmente para crear circuitos microelectrónicos, y que permite imprimir e integrar, sobre las superficies de oro de los circuitos, estructuras o patrones de ADN a una escala inferior a los 10 nanómetros. Algo que hasta ahora no se había podido conseguir", ha resumido Eritja.
Este método permite, por ejemplo, crear circuitos más pequeños que los actuales (por ejemplo, lápiz de memoria con una capacidad 100 veces mayor que los actuales) o superficies sensores de alta resolución.
En esta última aplicación, se podría aprovechar el pequeño tamaño de los patrones obtenidos para incorporar de forma ordenada muchos sensores en una superficie muy pequeña. Así, por ejemplo, se podría analizar un centenar de sustancias en una plaqueta de oro más pequeña que una célula.
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