Los científicos de la Universidad Técnica de Múnich TUM han desarrollado una nueva tecnología de propulsión eléctrica para nanorobots. Permite que las máquinas moleculares se muevan cien mil veces más rápido que con los procesos bioquímicos utilizados hasta la fecha. Esto hace que los nanobots sean lo suficientemente rápidos para ensamblarlínea de trabajo en fábricas moleculares. Los nuevos resultados de la investigación aparecieron hoy como la portada en la revista científica ciencia .
Arriba y abajo, arriba y abajo. Los puntos de luz se alternan de un lado a otro en forma sincronizada. Son producidos por moléculas brillantes fijadas en los extremos de pequeños brazos de robot. El profesor Friedrich Simmel observa el movimiento de las nanomáquinas en el monitor deun microscopio de fluorescencia. Un simple clic del mouse es todo lo que se necesita para que los puntos de luz se muevan en otra dirección.
"Al aplicar campos eléctricos, podemos rotar arbitrariamente los brazos en un avión", explica el jefe de la Cátedra de Física de Sistemas Biológicos Sintéticos en TU Munich. Su equipo por primera vez ha logrado controlar los nanobots eléctricamente y haAl mismo tiempo, estableció un récord: la nueva técnica es 100.000 veces más rápida que todos los métodos anteriores.
robots DNA-Origami para las plantas de fabricación del mañana
Los científicos de todo el mundo están trabajando en nuevas tecnologías para las nanofábricas del futuro. Esperan que algún día se utilicen para analizar muestras bioquímicas o producir agentes médicos activos. Las máquinas en miniatura requeridas ya se pueden producir de manera rentable utilizando el ADN-Origami técnica.
Una razón por la cual estas máquinas moleculares no se han desplegado a gran escala hasta la fecha es que son demasiado lentas. Los bloques de construcción se activan con enzimas, hebras de ADN o luz para luego realizar tareas específicas, por ejemplo, para reunir y transportar moléculas.
Sin embargo, los nanobots tradicionales tardan minutos en llevar a cabo estas acciones, a veces incluso horas. Por lo tanto, las líneas de ensamblaje molecular eficientes no pueden, a todos los efectos prácticos, implementarse utilizando estas metodologías.
aumento de velocidad electrónico
"La construcción de una línea de ensamblaje nanotecnológico requiere un tipo diferente de tecnología de propulsión. Se nos ocurrió la idea de abandonar por completo la conmutación bioquímica de nanomáquinas a favor de las interacciones entre las estructuras de ADN y los campos eléctricos", explica el investigador de TUM Simmel, quien estambién co-coordinador de la Iniciativa de Nanosistemas del Clúster de Excelencia de Munich NIM.
El principio detrás de la tecnología de propulsión es simple: las moléculas de ADN tienen cargas negativas. Por lo tanto, las biomoléculas se pueden mover aplicando campos eléctricos. Teóricamente, esto debería permitir que los nanobots hechos de ADN se dirijan usando campos eléctricos.
movimiento robótico bajo el microscopio
Para determinar si los brazos del robot se alinearían con un campo eléctrico y con qué rapidez, los investigadores colocaron varios millones de brazos nanobot en un sustrato de vidrio y lo colocaron en un soporte de muestra con contactos eléctricos diseñados específicamente para ese propósito.
Cada una de las máquinas en miniatura producidas por el autor principal, Enzo Kopperger, comprende un brazo de 400 nanómetros unido a una placa base rígida de 55 por 55 nanómetros con una junta flexible hecha de bases sin emparejar. Esta construcción asegura que los brazos puedan rotar arbitrariamente en horizontalavión.
En colaboración con especialistas en fluorescencia encabezados por el Prof. Don C. Lamb de la Universidad Ludwig Maximillians de Munich, los investigadores marcaron las puntas de los brazos del robot con moléculas de tinte. Observaron su movimiento con un microscopio de fluorescencia. Luego cambiaron la dirección deel campo eléctrico. Esto permitió a los investigadores alterar arbitrariamente la orientación de los brazos y controlar el proceso de locomoción.
"El experimento demostró que las máquinas moleculares se pueden mover y, por lo tanto, también se pueden conducir eléctricamente", dice Simmel. "Gracias al proceso de control electrónico, ahora podemos iniciar movimientos en una escala de tiempo de milisegundos y, por lo tanto, son 100,000 veces más rápido que antesenfoques bioquímicos utilizados "
En el camino a una nanofábrica
La nueva tecnología de control es adecuada no solo para moverse alrededor de las moléculas de tinte y las nanopartículas. Los brazos de los robots en miniatura también pueden aplicar fuerza a las moléculas. Estas interacciones pueden utilizarse para el diagnóstico y el desarrollo farmacéutico, enfatiza Simmel. "Los nanobots son pequeñosy económico. Millones de ellos podrían trabajar en paralelo para buscar sustancias específicas en muestras o para sintetizar moléculas complejas, no muy diferente de una línea de ensamblaje.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Técnica de Munich TUM . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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