Utilizando una sucesión de mecanismos biológicos, los investigadores de los Laboratorios Nacionales Sandia han creado enlaces de nanotubos de polímeros que se asemejan a la estructura de un nervio, con muchos filamentos de empuje hacia afuera para recoger o enviar impulsos eléctricos.
"Esta es la primera demostración de proteínas naturales que ensamblan polímeros creados químicamente en estructuras complejas que la maquinaria moderna no puede duplicar", dijo George Bachand, investigador de Sandia National Laboratories.
El co-investigador de Sandia, Wally Paxton, dijo: "Esta es una ciencia fundamental, pero una posibilidad que vemos, en el camino, es usar estructuras artificiales suaves como estas para interactuar sin dolor con las estructuras nerviosas del cuerpo".
Explicó que actualmente, los electrodos rígidos que causan inflamación se usan para penetrar el tejido nervioso tratando de comunicarse con una extremidad artificial. En cambio, en una aplicación futura, la red de polímero podría usarse para extender el nervio, proporcionando una interfaz protésica más suave.
Proteínas como las escobas encantadas de Disney
La creación de la estructura neural, inalcanzable por las técnicas de fabricación normales, comienza alterando el comportamiento de las proteínas motoras de la kinesina, máquinas biológicas que se encuentran en cada célula humana. Estos pequeños motores normalmente transportan material de una parte de una célula a otra, transportándolossobre lo que, en los gráficos de video, se representa como un cuerpo vertical con dos patas. Estas zancadas a lo largo de los microtúbulos de proteínas que forman la estructura celular. La determinación de los motores se asemeja a la de las escobas embrujadas en Disney's Fantasia, que transportan implacablemente cubos de agua hacia arribaescaleras del castillo.
Girando la maquinaria de las naturalezas sobre su cabeza, los investigadores utilizaron técnicas conocidas para pegar los "hombros" de los motores de kinesina a un sustrato de vidrio. Esto evita que sus cuerpos viajen, pero sus "piernas" sobre ellos continúan sus movimientos vigorosos.microtúbulos por encima de ellos, como una audiencia de artistas de crowdsurfing en manos levantadas.
En el siguiente paso de laboratorio, estos microtúbulos de proteínas viajeras, de micras de longitud, encuentran esferas de polímero relativamente grandes, decenas de micras de diámetro, insertadas por los investigadores.
"En ese momento, tenemos estructuras que quieren trabajar, los microtúbulos alimentados con kinesina, y algo en lo que quieren trabajar, las esferas", dijo Paxton.
Los microtúbulos, recubiertos previamente con una sustancia pegajosa, pellizcan los nanotubos de polímero de la esfera que se alargan a medida que los motores de kinesina se mueven. El proceso se asemeja a los filamentos de queso que se alargan cuando un pedazo de pizza se saca de una sartén, dijo Paxton.
A medida que los nanotubos se alargan y reticulan, forman estructuras lo suficientemente complejas como para recordar las luces de una ciudad vista de noche desde un avión a gran altitud. Las redes van desde cientos de micrómetros hasta decenas de milímetros de tamaño total y están compuestasde tubos de 30 a 50 nanómetros de diámetro.
"Uno de los objetivos de nuestro trabajo es hacer una estructura neural artificial altamente ramificada", dijo Bachand. "El siguiente paso es, ¿podemos conectarlos? La respuesta es que los motores deberían hacerlo de forma natural. Y dos redes de este tipo, unidos, tendrían una autocuración incorporada en ellos. Los motores nunca dejan de funcionar hasta que se quedan sin combustible. Se rompe una rama neural, y luego un motor puede actuar en esa área para producir una nueva rama ".
La inserción de puntos cuánticos también demostró ser estable, lo que significa que la luz podría usarse para transportar información a través de la estructura, así como la electricidad.
Se publicó un artículo en abril en la revista nanoescala .
El trabajo cuenta con el apoyo de la Oficina de Ciencias Básicas de Energía del Departamento de Energía, y se realiza en parte en su Centro de Nanotecnologías Integradas, una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencia.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorios Nacionales Sandia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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