Químicos usan ADN para fabricar el termómetro más pequeño del mundo

Este avance científico publicado en la revista Nano Letters puede ayudar significativamente nuestra comprensión sobre las nanotecnologías de diseño natural y humano destinadas a permitir la medición de la temperatura en la nanoescala, según sus autores.

Hace más de 60 años, los investigadores descubrieron que las moléculas de ADN que codifican nuestra información genética pueden desarrollarse cuando se calientan. "En los últimos años, los bioquímicos también descubrieron que las biomoléculas tales como proteínas o ARN (una molécula similar al ADN) se emplean como nanotermómetros en los organismos y reportan variaciones de temperatura por plegado o desplegado", dice el autor principal, el profesor Alexis Vallée-Bélisle.

"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 de ADN es relativamente simple y programable. "El ADN está hecho de cuatro moléculas de monómero diferentes llamadas nucleótidos: Un nucleótido se une débilmente al nucleótido T, mientras el nucleótido C se une fuertemente al nucleótido G," explica David Gareau, primer autor del estudio. "Usando estas reglas de diseño simples somos capaces de crear estructuras de ADN que se pliegan o despliegan a una temperatura específica deseada. Mediante la adición de avisadores ópticos para estas estructuras de ADN, por lo tanto, podemos crear termómetros de 5 nanómetros de ancho que producen una señal fácilmente detectable como indicador de temperatura", añade Arnaud Desrosiers, co-autor de este estudio.

Estos termómetros en la 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 cuestión actualmente bajo investigación por el equipo de investigación es determinar si 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 el ADN pueden implementarse en dispositivos basados en electrónica con el fin de controlar la variación de la temperatura local en la nanoescala", concluye el profesor Vallée-Bélisle.