Proyecto DNA ORIGAMI DEVICES

ualquier objeto nanométrico tiene un tamaño tan pequeño que solo puede medirse en milmillonésimas. En este caso, los nanoporos son orificios muy pequeños, normalmente en materiales sintéticos como grafeno o silicona, y se utilizan para analizar y secuenciar moléculas de ácido nucleico individuales. La biotecnología de nanoporos ofrece uno de los enfoques más prometedores para la detección y el análisis de moléculas individuales.

Lo que han conseguido los investigadores de la Universidad Técnica de Múnich (TUM) en Alemania ha sido mejorar la capacidad de los nanoporos en estado sólido equipándolos con placas de cobertura hechas de ADN. Estas placas de cobertura nanométricas, con aberturas centrales diseñadas para diversas funciones de control de acceso, se forman mediante la técnica denominada origami de ADN. Este es el arte de plegar estructuras de ADN con diseños a medida y propiedades químicas específicas. Esto representa un avance muy importante para la industria en su conjunto, con efectos de gran alcance.

Este logro no ha sido sencillo y es el resultado del duro trabajo de varios equipos distintos durante los últimos años. Uno de los equipos, dirigido por el profesor de la TUM Hendrik Dietz, se centró en perfeccionar el control de las técnicas de origami de ADN y en demostrar cómo las estructuras así formadas pueden abrir nuevas posibilidades para la investigación científica en diversos campos. Otro equipo de investigación de la TUM, dirigido por el Dr. Ulrich Rant, se dedicaba a lo mismo pero en el campo de los sensores de nanoporos en estado sólido, donde el principio básico de trabajo es forzar a biomoléculas de interés a atravesar -una a una- un orificio nanométrico en un bloque delgado de material semiconductor. Cuando las biomoléculas atraviesan un sensor como este o permanecen en él, los diminutos cambios en la corriente eléctrica que fluye por el nanoporo se transforman en información sobre su identidad y sus propiedades físicas.

Gracias a su colaboración, fueron capaces de desarrollar un nuevo concepto de dispositivo que hasta ahora era puramente hipotético; este dispositivo comprendía la colocación de una nanoplaca de origami de ADN sobre el extremo estrecho de un nanoporo en estado sólido de forma cónica. Ajustando el tamaño de la abertura central en la nanoplaca de ADN fueron capaces de filtrar los tipos de moléculas que pasaban por el orificio en función del tamaño. Además, la colocación de un receptor de ADN monocatenario en la abertura como cebo, debería permitir la detección específica de secuencias de moléculas «presa». En principio, un dispositivo así serviría incluso como base para un nuevo sistema de secuenciación de ADN.

Según el profesor Dietz: «estamos especialmente entusiasmados por el potencial selectivo del enfoque de cebo/presa para sensores de moléculas individuales, debido a que sería posible fijar muchos compuestos químicos distintos aparte del DNA a una ubicación adecuada en una nanoplaca de DNA».

No obstante, según explica el Dr. Rant, las aplicaciones de sensores de alta resolución, como la secuenciación de ADN, se enfrentarán a algunos obstáculos adicionales: «Por diseño, los nanoporos y sus controles de acceso de origami de DNA permiten el paso de pequeños iones. Para algunas aplicaciones concebibles, esto se convierte en una fuga no deseada de corriente que debería ser reducida, además de la magnitud de las fluctuaciones de corriente».