Pantallas flexibles hechas de ADN

Las pantallas electrónicas están en todas partes. A medida que crece la demanda de comunicaciones instantáneas y constantes, también lo hace la urgencia por tener dispositivos portátiles más prácticos, especialmente dispositivos, como monitores, que pueden puedan ser fácilmente enrollables y guardables, en lugar de requerir una superficie plana para el almacenamiento y el transporte.

Un nuevo estudio de la Universidad de Tel Aviv (Israel), publicado recientemente en la revista Nature Nanotechnology, sugiere que una estructura de péptidos y ADN puede utilizarse para producir pantallas delgadas, transparentes y flexibles.

La investigación utiliza bionanotecnología para emitir una amplia gama de colores en una capa de píxeles flexible -a diferencia de las varias capas rígidas que constituyen las pantallas actuales.

«Nuestro material es ligero, orgánico, y amigable con el medio ambiente», dice Ehud Gazit, del departamento de Microbiología Molecular y Biotecnología de la Universidad, en la nota de prensa de ésta. «Es flexible, y una sola capa emite el mismo rango de luz que actualmente requiere varias capas. Mediante el uso de una sola capa, puede minimizar los costos de producción de manera espectacular, lo que conducirá a precios más bajos también para los consumidores.»

De los genes a las pantallas

Para realizar el estudio, los investigadores probaron diferentes combinaciones de péptidos, que son fragmentos cortos de proteína, incrustados con elementos de ADN, que facilitan el auto-ensamblaje de una arquitectura molecular única.

Los péptidos y el ADN son dos de los bloques más básicos de la vida. Cada célula de cada forma de vida se compone de estos bloques de construcción. En el campo de la bionanotecnología, los científicos utilizan estos elementos fundamentales para desarrollar nuevas tecnologías con propiedades que no poseen materiales inorgánicos como el plástico y el metal.

«Nuestro laboratorio ha estado trabajando en nanotecnología de péptidos durante más de una década, pero la nanotecnología de ADN es un campo distinto y fascinante también. Cuando empecé mis estudios de doctorado, quería probar y hacer converger los dos enfoques», dice Or Berger, estudiante de doctorado y co-autor del trabajo. «En este estudio, nos centramos en el APN, ácido péptido nucleico, una molécula híbrida y sintética de péptidos y ADN. Hemos diseñado y sintetizado diferentes secuencias de APN, y tratamos de construir arquitecturas nanométricas con ellas.»

Usando métodos tales como la microscopía electrónica y la cristalografía de rayos X, los investigadores descubrieron que tres de las moléculas que sintetizaron podían autoensamblarse, en pocos minutos, en estructuras ordenadas. Las estructuras se parecían a la forma de doble hélice natural del ADN, pero también mostraron características de péptidos. Esto dio como resultado una disposición molecular muy singular que refleja la dualidad del nuevo material.

«Una vez que descubrimos la organización tipo-ADN, probamos la capacidad de las estructuras para unirse a tintes fluorescentes específicos de ADN», dice Berger. «Para nuestra sorpresa, la muestra de control, sin ningún tinte agregado, emitía la misma fluorescencia que la variable. Esto demostró que la estructura orgánica es fluorescente de forma natural.»

‘Over the rainbow’

Se descubrió que las estructuras emitían luz en todos los colores, a diferencia de otros materiales fluorescentes que brillan sólo en un color específico. Por otra parte, se observó también emisión de luz en respuesta a la tensión eléctrica, lo que las convierte en candidatas perfectas para dispositivos opto-electrónicos como pantallas de visualización.

El estudio fue financiado por el Fondo de Impulso de Ramot, empresa de transferencia de tecnología de la Universidad de Tel Aviv, que también patentó la nueva tecnología. Los investigadores están construyendo ahora un prototipo de la pantalla y están en conversaciones con empresas importantes de electrónica de consumo para sacarla al mercado.

Referencia bibliográfica:

Or Berger, Lihi Adler-Abramovich, Michal Levy-Sakin, Assaf Grunwald, Yael Liebes-Peer, Mor Bachar, Ludmila Buzhansky, Estelle Mossou, V. Trevor Forsyth, Tal Schwartz, Yuval Ebenstein, Felix Frolow, Linda J. W. Shimon, Fernando Patolsky, Ehud Gazit: Light-emitting self-assembled peptide nucleic acids exhibit both stacking interactions and Watson–Crick base pairing. Nature Nanotechnology (2015). DOI: 10.1038/nnano.2015.27