Los innumerables procesos que ocurren en las células biológicas pueden parecer increíblemente complejos a primera vista. Y, sin embargo, en principio, son simplemente una sucesión lógica de eventos, e incluso podrían usarse para formar circuitos digitales. Los investigadores ahora han desarrollado un circuito de conmutación molecularhecho de ADN, que puede usarse para alterar mecánicamente geles, dependiendo del pH. Los circuitos de conmutación basados en ADN podrían tener aplicaciones en robótica blanda, dicen los investigadores en su artículo en Angewandte Chemie.
El ADN es una molécula larga que se puede plegar y torcer de varias formas. Tiene una columna vertebral y bases que sobresalen de la columna vertebral y se emparejan con sus contrapartes en otras cadenas de ADN. Cuando una serie de estos pares coincidentes se unen,forman una doble hebra retorcida en forma de escalera, la conocida doble hélice del ADN. La flexibilidad del ADN, que hace posible producir curvas, bucles y una amplia variedad de otras formas, ha inspirado a los investigadores a construir interruptores de ADN. Estos interruptorescambian de forma después de recibir una entrada y luego pueden afectar su entorno.
Hao Pei del Laboratorio Clave de Química Verde y Procesos Químicos de Shanghai en la Universidad Normal del Este de China en Shanghai, China, y sus colegas ahora han desarrollado una red de conmutación lógica multimodo configurable que reacciona de manera diferente con su entorno dependiendo del pH y el ADNentrada. Todos los componentes del circuito de conmutación se produjeron a partir del ADN.
El equipo desarrolló una serie de cuatro interruptores de ADN, cada uno con longitudes y combinaciones de bases ligeramente diferentes. Estas variaciones significaron que reaccionaban de manera diferente con una sola hebra de ADN según el pH de su entorno. Por ejemplo, a un pH ligeramente alcalino de8, dos de los interruptores formaron ADN de triple cadena triplex, mientras que los otros permanecieron ligeramente estirados. Estas reacciones y pliegues dieron lugar a reacciones secundarias, que los investigadores utilizaron como funciones lógicas en el circuito de conmutación. El resultado fue:por ejemplo, una señal fluorescente que podría leerse como salida.
Para demostrar el uso del circuito de conmutación en un sistema mecánico real, el equipo incorporó los interruptores de ADN en geles de poliacrilamida. El ADN actuó como un reticulante, uniendo las moléculas de polímero en el gel. Cuanto más corto sea el reticulante, o másdoblaba el ADN, más denso se volvía el gel. Una vez que se agregaba un fragmento de ADN con bases coincidentes como entrada, se colocaba un circuito lógico en su lugar, lo que provocaba que los interruptores de ADN se desplegaran, formaran triplex o se relajaran. El circuito de reacción también sedependiente del pH.Como resultado, ciertas combinaciones de entrada de ADN y rango de pH hicieron que el reticulante de ADN creciera más y el gel se hinchara, en algunos casos casi duplicando su tamaño.
Dado que los interruptores de ADN tienen posibilidades casi infinitas de combinaciones de giros y pliegues, los investigadores consideran que sus circuitos de conmutación son un paso vital hacia la robótica de materia blanda, donde las redes funcionales lógicas controladas y en miniatura son importantes.
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Materiales proporcionado por Wiley . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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