Investigadores de la Universidad de Montreal (Canadá) han creado un termómetro de ADN programable que es 20.000 veces más pequeño que un cabello humano.
Este avance científico, publicado esta semana en la revista Nano Letters, puede ayudar significativamente a nuestra comprensión sobre las nanotecnologías naturales y humanas destinadas al medir la temperatura en la nanoescala.
Hace más de 60 años, los investigadores descubrieron que las moléculas de ADN que codifican nuestra información genética pueden desplegarse cuando se calientan. «En los últimos años, los bioquímicos también han descubierto que biomoléculas tales como proteínas o ARN (una molécula similar al ADN) se emplean como nanotermómetros en los organismos e informan de variaciones de temperatura plegándose o desplegándose», dice el autor principal, el profesor Alexis Vallée-Bélisle, en la nota de prensa de la universidad.
Termómetros moleculares
«Inspirados por los nanotermómetros naturales, que son típicamente 20.000 veces más pequeños que un cabello humano, hemos creado varias estructuras de ADN que se pueden plegar y desplegar a temperaturas específicamente definidas.»
Una de las principales ventajas de la utilización de ADN para diseñar termómetros moleculares es que la química del ADN es relativamente simple y programable.
«El ADN está hecho de cuatro moléculas monómero diferentes llamadas nucleótidos: El nucleótido A (adenina) se une débilmente al nucleótido T (timina), mientras que el nucleótido C (citosina) se une fuertemente al nucleótido G (guanina)», explica David Gareau, primer autor del estudio. «Usando estas simples reglas de diseño somos capaces de crear estructuras de ADN que se pliegan y despliegan a una temperatura específica deseada».
Aplicaciones
«Mediante la adición de informadores ópticos en estas estructuras de ADN, podemos crear termómetros de 5 nanometros de ancho que producen una señal fácilmente detectable como función de la temperatura», añade Arnaud Desrosiers, co-autor del estudio.
Estos termómetros a nanoescala abren muchos caminos interesantes en el campo emergente de la nanotecnología, e incluso pueden ayudar a entender mejor la biología molecular.
«Todavía hay muchas preguntas sin respuesta en la biología», añade el profesor Vallée-Bélisle, «Por ejemplo, sabemos que la temperatura en el interior del cuerpo humano se mantiene a 37 ° C, pero no tenemos idea de si hay una gran variación de temperatura en la nanoescala dentro de cada célula individual.»
Una pregunta que está siendo investigada por el equipo es si las nanomáquinas y nanomotores desarrollados por la naturaleza durante millones de años de evolución también se sobrecalientan cuando funcionan a gran velocidad.
«En un futuro próximo, también consideramos que estos nanotermómetros basados en ADN podrán implementarse en dispositivos basados en electrónica con el fin de controlar la variación de la temperatura local en la nanoescala», concluye Vallée-Bélisle.
Referencia bibliográfica:
David Gareau, Arnaud Desrosiers, Alexis Vallée-Bélisle: Programmable Quantitative DNA Nanothermometers. Nano Letters (2016). DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b00156.