John Bluck (publicaco originalmente 25 de noviembre del 2002)
Traducción: Elena Kozak, 4 de junio del 2003
NASA Ames Research Center, Moffett Field, Calif.
Número telefónico: 650/604-5026 or 650/604-9000
E-mail: Por correo electrónico: John.G.Bluck@nasa.gov
COMUNICADO: 02-122AR–span
MÉTODO DESARROLLADO POR NASA ABRIRÁCAMINO PARA UNA NUEVA GENERACIÓN DE EQUIPO ELECTRÓNICO DIMINUTO
Investigadores de la NASA han inventado un método biológico para crear estructuras ultramicroscópicas aplicable a la producción de aparatos electrónicos minúsculos 10 a 100 veces menores que aquéllos existentes.
Uno de los componentes importantes de éste sistema,los microbios ‘extremófilos,’ capaces de sobrevivir las condiciones extremas observables en manantiales termales con temperaturas cercanas a los 100°C y pHs bajísimos, contienen proteínas las cuales una vez modificadas en el laboratorio se asocian formando redes ultramicroscópicas. Detalles del estudio se reportaron en la edición de diciembre 2002 de la revista Nature Materials; la edición en línea precediendo a ésta se subió el 24 de noviembre.
“Nuestro método se sirve de la propiedad intrínsica de las proteínas de organizarse en superestructuras ordenadas, y utilizando las herramientas que nos proporciona la ingienería genética, engañar a la madre naturaleza poniendo a éstas proteínas a nuestro servicio,” dijo Jonathan Trent, investigador principal del proyecto para la producción de aparatos nano–electrónicos en el Centro de Investigación NASA Ames localizado en el Valle del Silício en Calif. Un nanometro es una unidad métrica que se utiliza en medir estructuras 100,000 veces más pequeñas que el grosor de un cabello humano. “Construir en esa escala constituye un reto de proporciones mayores y una proeza de ingeniería,” añadió Trent.
Las proteínas son elementos básicos constituyentes de todos los seres vivos. Avances en la ingienería genética permiten el modificar en formas diversas la estructura de las proteínas por medio de alteraciones del ácido deoxiribonucléico (ADR) que contiene la ‘receta’ para la fabricación de todas las proteína existentes.
“Extraímos el material genético del organismo unicelular, Sulfolobus shibatae, el que habita en un fango ácido a alta temperatura casi a punto de ebullición y alteramos un gene en particular de forma que éste codificara una proteína que tiene la propiedad de adherirse a las partículas de oro y a materiales semiconductores,” dijo Andrew McMillan, investigador adjunto en el Centro de Investigación NASA Ames y autor principal en el artículo donde se reporta éste estudio. “El aspecto más novedoso de nuestro método, es que la proteína se asocia formando una red bi–dimensional capaz de atrapar en su superfície partículas metálicas y elementos semiconductores en regiones localizadas.”
“Clonamos, es decir, introdujimos un fragmento del gene que habíamos anteriormente modificado en el laboratorio en una cepa inocua de la bacteria E. coli. Ésta cepa se reproduce con mucha rapidez de modo que nos permitió obtener la nueva proteína en abundancia,” dijo Chad Paavola del Centro de Investigación NASA Ames quien también es colaborador en el proyecto. E. coli se cultiva en el laboratorio en cubas en medio nutritivo acuoso. Los agregados cilíndricos de la nueva proteína al princípio miden apenas unos nanometros. A medida que procede la reacción éstas semillas crecen formando una red organizada o patrón.
Una de los motivos por los que se optó clonar una proteína proviniente de un medio con temperaturas extremas es que ésta proteína es mucho más estable a altas temperaturas que las proteínas nativas de E. coli. Ésta propiedad la permite purificar fácilmente sometiendo a cultivos de E. coli a altas temperaturas las que destruyen las demás proteínas que ocurren naturalmente en el microorganismo dejando a la proteína deseada intacta.
El producto se cristaliza espontáneamente formando redes bidimensionales capaces de atrapar en su superfície a nano–partículas en regiones específicas de la red con la que forman un complejo microscópico. Éstas 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 nanometros. Un nanometro equivale a un billonésimo de un metro.
“Aplicamos los cristales a un sustrato tal como un disco de silício y añadimos una mezcla de partículas de oro y de un material semiconductor por ejemplo seleniuro de cadmio o sulfuro de zinc,” dijo McMillan. “Éstas se adsorben al sustrato.” Según McMillan, el material o ‘puntos quánticos’ (quantum dots) que se adhiere tiene dimensiones en el área de 1 a 10 nanometros de diámetro. Al presente la microplaquita promedio se compone de aspectos distribuidos aproximadamente cada 130 nanometros.
“Se espera que en el futuro no distante una matriz de microplaquitas podría servir como un sensor, la memoria de una computadora u otro sistema lógico capaz de ejecutar cálculos complejos,” dijo McMillan.
“El éxito de la industria electrónica se debe en gran parte a los conocimientos adquiridos sobre los métodos más efectivos de organizar componentes en una matriz de silício, y el prospecto de utilizar proteínas para mejorar éste proceso a una escala microscópica es alentador,” añadió Trent.
“Hay varias aplicaciones de gran interés para las estructuras ultramicroscópicas que forman éstas nuevas proteínas,” dijo Meyya Meyyappan, director del Centro para Estudios en Nanotecnología del Centro de Investigación NASA Ames. “Un campo interesante con múltiples posibilidas de aplicar ésta tecnología es la biomedicina.”
“Hemos demostrado sin lugar a duda la viabilidad de utilizar proteínas modificadas por medio de la ingeniería genética para manipular y organizar componentes a un escala nanométrica,” dijo Trent. “Nuestra meta final es el demostrar que éstas proteínas tienen un futuro prometedor en la creación de dispositivos de gran valor para la NASA en su misión de exploración y búsqueda de vida extraterrestre.”
Para más detalles técnicos e información en inglés pertinente a éste comunicado, sírvase dirijirse a:
http://ipt.arc.nasa.gov/trent.html y http://ipt.arc.nasa.gov/mcmillan.html
Las imágenes para publicación se encuentran en:
http://amesnews.arc.nasa.gov/releases/2002/02images/bionano/bionano.html
Audio archivos de éste comunicado adecuados para transmisión en radio se hallan en:
http://amesnews.arc.nasa.gov/audio/bionanosound/bionanosounds.html
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