Nanobots, robots de ADN que permitirán curar heridas, desobstruir arterias y administrar medicamentos

Robots tan pequeños que son invisibles para el ojo humano y capaces de ensamblarse a sí mismos uniendo, encajando y ajustando distintas piezas, puede parecer una idea de ciencia ficción, pero una investigación de científicos australianos y del Reino Unido los ha acercado un paso más a la realidad.

Un equipo de investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur, UNSW, en Sidney (Australia) dio un importante paso encaminado a sentar las bases de la arquitectura de los futuros ‘nanorrobots` o ‘nanobots´ de ADN.

En esta investigación se combinan tres conceptos: robot, es decir, máquina o ingenio electrónico programable capaz de manipular objetos y realizar operaciones; ADN , que es la molécula de las células que contiene la información genética en los seres vivos; y nanotecnología o desarrollo de materiales y sistemas a escala de nanómetros, o de millonésimas parte de un milímetro.

Los investigadores de la UNSW (www.unsw.edu.au) desarrollaron un método teórico de diseño para controlar la longitud de los ‘nanobots` de ADN, y ayudarlos a crecer de la manera correcta en las tres dimensiones, en ausencia de un molde o una plantilla que guíe su tamaño y crecimiento.

Según la UNSW, con este avance se superó un importante desafío en el camino hacia el diseño de los futuros ‘nanobots`,  no solo para poder desarrollarlos a pequeña escala, sino también para utilizarlos en aplicaciones más grandes en el campo de la salud, como por ejemplo la curación de las heridas o la desobstrucción de las arterias.

“Estas nanoestructuras de ADN pueden ser útiles para construcciones de precisión a escalas nanométricas”, explica a Efe el coautor principal de esta investigación, el doctor Lawrence Lee, del departamento de Ciencia de Molécula Única, de la facultad de Ciencias Médicas de la UNSW.

AUTOENSAMBLARSE SIN MOLDE NI CEREBRO

El doctor Lee y su equipo están desarrollando unas extraordinarias máquinas nanoscópicas, aprovechando la capacidad natural de las moléculas para autoensamblarse “sin cerebro”,  superando  las tecnologías artificiales en cuanto a su funcionamiento, eficacia, escala y robustez, según informa la web de su laboratorio (https://sms.unsw.edu.au/lawrence-lee).

Uno de los trabajos punteros de este científico son los ‘nanobots` de ADN que podrán utilizarse para fabricar circuitos electrónicos, robots de administración de medicamentos o  sensores capaces de detectar compuestos a escala molecular (por ejemplo para diagnóstico médico), según adelanta Lee.

 Ya se venían efectuando investigaciones de este tipo utilizando un solo ‘nanorrobot’ de una molécula. 

Lee señala que, por ejemplo, “los investigadores médicos ya pueden construir robots a nanoescala que se pueden programar para realizar tareas como colocar pequeños componentes eléctricos o administrar medicamentos a las células cancerosas”.

“Pero ahora en la UNSW buscamos dar el siguiente paso y conseguir que muchos nanorrobots unimoleculares trabajen juntos para construir estructuras mucho más grandes y complejas, manteniendo su precisión”, señala Lee.

“Tradicionalmente se construyen estructuras ensamblando componentes manualmente hasta obtener el producto final deseado. Eso funciona bastante bien y es fácil, si las partes son grandes, pero se vuelve más difícil de conseguir a medida que se hacen cada vez más pequeñas, llegando a una escala nanométrica”, señala el doctor Lawrence Lee.

BIOMOLÉCULAS QUE FUNCIONAN COMO ROBOTS

“En la UNSW estamos utilizando moléculas biológicas, como el ADN, para construir estos nanorrobots, mediante un proceso llamado autoensamblaje molecular, con el que los componentes individuales diminutos se ensamblan a sí mismos unos con otros, construyendo estructuras más grandes”, señala Lee.

“El gran reto de usar el autoensamblaje es desarrollar máquinas moleculares y descubrir cómo se pueden programar los bloques de construcción para, una vez construida la estructura deseada, se detenga el proceso”, puntualiza.

Los investigadores de la UNSW utilizaron un método denominado ‘origami de ADN’ para diseñar y sintetizar unos componentes moleculares denominados ‘PolyBricks’ (poli-ladrillos), que funcionan como bloques de construcción a escala nanométrica.

Cada uno estos ’PolyBricks’ lleva codificadas unas instrucciones acorde con un plan maestro determinado,  que hacen que se autoensamblen  hasta formar una estructura predefinida y con una longitud establecida.

Cuando las estructuras construidas alcanzan las dimensiones requeridas, los bloques dejan de autoensamblarse al haber acumulado en conjunto un cierto grado de “tensión de energía” y una cierta cantidad de deformaciones, lo que impide que se acumulen más bloques y se sigan autoensamblando, según informan desde la UNSW. 

El doctor Lee compara los PolyBricks con los microbots de la película de ciencia ficción “Big Hero 6”, donde los microbots se autoensamblan en una multitud de formaciones diferentes.

“En la película, el robot definitivo es un grupo de subunidades idénticas que pueden ser instruidas para autoensamblarse en cualquier forma global deseada”, afirma este investigador.

“La construcción resultante de este proceso es lo que se conoce como nanorrobot o nanobot de ADN autoensamblado, una estructura miles de veces más pequeña que el grosor de un solo cabello y que podría programarse en el futuro para realizar complejas tareas moleculares”, según el doctor Jonathan Berengut, coautor principal del trabajo.

“Este mecanismo podría llevarnos a la próxima generación de nanomateriales, nanomedicinas y nanoelectrónica", concluye Berengut.

DESTACADOS:

+ Investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur, UNSW, en Australia han diseñados estructuras robóticas basadas en el ADN (código genético de los seres vivos), tan pequeñas que son invisibles para el ojo humano y capaces de ensamblarse a sí mismas uniendo numerosas piezas de formato tubular.

+ Este desarrollo permitirá que los ‘nanorrobots’ o ‘nanobots’ de ADN se acoplen entre sí hasta alcanzar una forma y un tamaño predeterminados, creciendo en las tres dimensiones, sin utilizar un molde o una plantilla que les guíe, según esta universidad.

+ Los ‘nanobots` de ADN, unas estructuras miles de veces más pequeñas que el grosor de un cabello humano, podrán programarse para fabricar circuitos electrónicos, administrar  medicamentos o como sensores capaces de detectar compuestos a escala molecular para el diagnóstico médico, según la UNSW.

Por Ricardo Segura EFE/Reportajes