Tendencias21
El código del ADN da forma a nanopartículas de oro

El código del ADN da forma a nanopartículas de oro

Un sorprendente estudio en el que han convergido metales y biología ha revelado que el código del ADN no solo da forma a los organismos, sino que también puede dárselo a las nanopartículas de oro (critales finísimos de este metal con aplicaciones en diversas disciplinas). El hallazgo abre la posibilidad a la producción de nanopartículas con formas y propiedades específicas, destinadas a múltiples aplicaciones. Otro reciente estudio ha aportado también nuevas claves sobre la relación entre las nanopartículas de oro y el material genético, aunque en la dirección contraria. Por Yaiza Martínez.

El código del ADN da forma a nanopartículas de oro

El Ácido desoxirribunocleico o ADN contiene instrucciones genéticas usadas en el desarrollo y funcionamiento de todos los organismos vivos conocidos y algunos virus, y es responsable de su transmisión hereditaria. Ahora, en una investigación sorprendente, se ha descubierto que, además, el ADN puede dar forma a estructuras metálicas del mismo modo que conforma la síntesis de proteínas.

Un equipo de científicos de la Universidad de Illinois, en Estados Unidos, constató en diversos experimentos realizados que segmentos de ADN dirigen la conformación de, concretamente, nanopartículas de oro, que son cristales finos de este metal cuyas aplicaciones se extienden ya a la medicina, la electrónica o la catálisis.

Dirigidos por Yi Lu, profesor de química de dicha Universidad, el equipo ha publicado sus descubrimientos en la revista Angewandte Chemie.

Controlar la producción de nanopartículas

“La síntesis de nanopartículas codificadas por ADN nos puede proporcionar una fórmula sencilla aunque novedosa de producción de nanopartículas con formas y propiedades predecibles”, explica Lu en un comunicado de la Universidad de Illinois.

“Un descubrimiento de estas características tiene un impacto potencial en bio-nanotecnología, así como aplicaciones en nuestra vida cotidiana, en terrenos como la catálisis o la medicina”, añade el investigador.

Actualmente, las nanopartículas de oro tienen amplias aplicaciones tanto en biología como en ciencias de los materiales gracias a sus propiedades fisicoquímicas únicas.

Dado que estas propiedades vienen determinadas principalmente por la forma y el tamaño de las nanopartículas, resulta clave poder controlar sus características para adecuarlas a aplicaciones específicas.

“Nos preguntamos si diferentes combinaciones de secuencias de ADN podrían constituir ‘códigos genéticos’ que dirigieran la síntesis de los nanomateriales de manera similar a como dirigen la síntesis de proteínas”, explica Zidong Wang, uno de los investigadores del equipo de Lu y autor principal del artículo de Angewandte Chemie.

El efecto del ADN en las nanopartículas

En general, las nanopartículas de oro se producen introduciendo diminutas pepitas de oro en una solución de sal de oro. Las partículas crecen a medida que el oro de la solución salada se deposita sobre las pepitas.

Lo que hizo el equipo de Lu fue cultivar dichas pepitas con segmentos cortos de ADN, antes de añadirlas a la solución salada. Este paso previo hizo que las partículas se desarrollasen con diferentes formas, determinadas por el código genético del ADN.

El alfabeto del ADN comprende cuatro letras: A, T, G y C. El término “código genético” hace referencia a la secuencia de estas letras, denominadas bases.

Estas cuatro bases y sus combinaciones pueden aglutinarse de maneras distintas y dirigir las vías de crecimiento de las nanopepitas, dando lugar a diferentes formas.

En sus experimentos, los investigadores descubrieron que las hebras de A’s repetitivas producían partículas de oro redondas y gruesas; las de T’s, estrellas ; las de C’s discos planos y circulares; y las de G’s, hexágonos.

Después, los científicos probaron hebras de ADN en las que se combinaban dos bases, por ejemplo, 10 T’s con 20 A’s. Descubrieron así que muchas de estas bases competían unas con otras, para dar lugar a formas intermedias, aunque la base A resultó ser dominante.

En adelante, los investigadores analizarán cómo los códigos de ADN dirigen el crecimiento de las nanopartículas. También planean aplicar su método a la síntesis de otros tipos de nanomateriales con aplicaciones novedosas.

El código del ADN da forma a nanopartículas de oro

El efecto de las nanopartículas en el ADN

Recientemente, la revista Advanced Materials ha publicado los resultados de otro estudio, realizado por científicos de la North Carolina State University de Estados Unidos, en el que también se ha investigado con nanopartículas de oro y ADN, aunque en otra dirección.

Este equipo ha descubierto que nanopartículas de oro con una leve carga positiva pueden trabajar en conjunción para desenredar la doble hélice del ADN, publica dicha Universidad en un comunicado.

Esto se comprobó al introducir nanopartículas de oro, de aproximadamente 1,5 nanómetros de diámetro, en una solución que contenía ADN. Las nanopartículas introducidas estaban recubiertas de unas moléculas denominadas ligandos.

Algunos de estos ligandos tenían carga positiva y otros eran hidrófobos, es decir, que no se podían mezclar con el agua. Como las nanopartículas de oro tenían una leve carga positiva producida por los ligandos, y el ADN siempre tiene carga negativa, las nanopartículas y el ADN formaron conglomerados.

Además, se dio otro proceso: mientras que los ligandos con carga positiva de las nanopartículas se adherían al ADN, los ligandos hidrófobos se enredaron unos con otros. A medida que las nanopartículas se agrupaban por efecto de estos ligandos, también fueron separando las hebras de ADN.

Posibles implicaciones

El hallazgo resulta importante para posibles tratamientos genéticos con nanopartículas de oro porque ha revelado que habría que adecuar los ligandos, la carga y la química de este material, para asegurar que no se dañe la integridad estructural del ADN cuando se usen nanopartículas como medio de transmisión de estas terapias.

Por otro lado, este descubrimiento también es relevante para la electrónica basada en ADN, que aspira a usar el ADN como plantilla para la creación de circuitos nanoeléctricos.

Dado que algunos trabajos en este campo implican colocar nanopartículas metálicas en ADN, el hallazgo indica que habrá que prestar atención a las características de dichas nanopartículas, para evitar el riesgo de que afecten a la integridad estructural del ADN empleado.

Referencias bibliográficas:

Zidong Wang, Longhua Tang, Li Huey Tan, Jinghong Li, Yi Lu. Discovery of the DNA “Genetic Code” for Abiological Gold Nanoparticle Morphologies. Angewandte Chemie International Edition, 2012; DOI:10.1002/anie.201203716.

Justin Railsback, Ryan Pearce, Ramon Collazo, Timothy McKnight, Zlatko Sitar. Weakly Charged Cationic Nanoparticles Induce DNA Bending and Strand Separation. Advanced Materials. First published online: 19 JUN 2012. DOI: 10.1002/adma.201104891.

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Una revolucionaria mano biónica se fusiona directamente con el cuerpo humano 30 junio, 2024
    Una nueva mano biónica desarrollada por un grupo de investigadores se basa en una tecnología revolucionaria, capaz de conectar directamente la prótesis robótica a los huesos, músculos y nervios del usuario. Esto permite crear una interfaz humano-máquina, que facilita a la Inteligencia Artificial (IA) la traducción de señales cerebrales en movimientos simples pero precisos.
    Pablo Javier Piacente
  • Un proyecto global trabaja para crear de forma colaborativa un cerebro robótico general 29 junio, 2024
    El auge de la inteligencia artificial generativa impulsa un proyecto global que trabaja para crear un cerebro robótico general, capaz de generar androides como los que hemos visto hasta ahora solo en la ciencia ficción. Pero es cuestión de tiempo que convivamos con ellos en perfecta armonía. Ya no es una utopía.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • Las hormigas invasoras hacen autostop para encontrar un nuevo hogar 28 junio, 2024
    Se sabe que los insectos son especialistas en utilizar todo tipo de formas de transporte para atravesar amplias distancias, pero un nuevo estudio ha revelado que las hormigas también dominan el autostop: estos insectos sociales recogen a toda la familia, incluida su reina, y se suben al primer vehículo que encuentran para emprender un viaje […]
    Pablo Javier Piacente
  • Los recuerdos imborrables se adhieren a algunas neuronas 28 junio, 2024
    Los científicos han descubierto una explicación biológica para los recuerdos a largo plazo, esos que acompañan a una persona prácticamente durante toda la vida. Revelaron que una molécula, KIBRA, sirve como “pegamento” para otras moléculas, consolidando así la formación de la memoria al activar y mantener una etiqueta sináptica persistente, que queda adherida a un […]
    Pablo Javier Piacente
  • Descubren un boquete de seguridad que afecta a todos los dispositivos y conexiones a Internet 28 junio, 2024
    Una vulnerabilidad de seguridad, que afecta a todas las conexiones y dispositivos de Internet, puede eludir firewalls, VPN y otras herramientas de seguridad y permite espiar a cualquier persona, sin necesidad de código malicioso o acceso al dispositivo. No existe una manera fácil de solucionar este problema de seguridad.
    Redacción T21
  • Crean bebés digitales para mejorar la atención sanitaria 27 junio, 2024
    Un equipo de investigadores desarrolló modelos informáticos que simulan los procesos metabólicos únicos de cada bebé: los “gemelos digitales” pueden ayudar a comprender mejor las enfermedades metabólicas raras y otros desafíos que enfrentan los bebés humanos durante los primeros 6 meses de vida, que son críticos para su crecimiento posterior.
    Pablo Javier Piacente
  • La similitud de los vientos espaciales con los de la Tierra 27 junio, 2024
    Los científicos han descubierto corrientes en el espacio que reflejan de manera inquietante los vientos que giran cerca de la superficie de la Tierra, lo que sugiere fuerzas ocultas que los conectan. Este nuevo conocimiento podría proporcionarnos una mejor comprensión de los sistemas ambientales que circulan alrededor del globo y mejorar los pronósticos meteorológicos espaciales […]
    Pablo Javier Piacente
  • Los archivos geológicos anticipan nuestro futuro climático 27 junio, 2024
    Hace 56 millones de años, la erosión del suelo se cuadruplicó en el planeta debido a las fuertes lluvias y las inundaciones de los ríos provocadas por un calentamiento global muy similar al que conocemos hoy.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • Ya es posible transmitir el tacto a través de Internet 26 junio, 2024
    Un nuevo estándar para la compresión y transmisión del sentido del tacto mediante Internet sienta las bases para la telecirugía, la teleconducción y nuevas experiencias de juego en línea, entre otras aplicaciones. El flamante estándar HCTI (Haptic Codecs for the Tactile Internet) es para el “tacto digital” lo que son JPEG, MP3 y MPEG para […]
    Pablo Javier Piacente
  • Las primeras muestras de la cara oculta de la Luna ya están en la Tierra 26 junio, 2024
    La cápsula de reingreso de la sonda Chang'e-6 de China, que transporta hasta dos kilogramos de materiales extraídos y perforados de la cuenca más antigua de la Luna ubicada en su lado oscuro, aterrizó este martes 25 de junio en la región de Mongolia Interior y fue rápidamente recuperada, según informó la Administración Nacional del […]
    Pablo Javier Piacente