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Utilizan ADN como molde para producir nanoalambres de plata

 
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Imagen de AFM (microscopio de fuerza atómica) de un origami rectangular de ADN, con dimensiones de 70 nm x 90 nm, con ocho nanopartículas de oro, diámetro de cinco nm, posicionadas de manera tal que tienen la forma de la letra "H" para facilitar la construcción de un nanoalambre antes del proceso de metalización. La escala de la imagen es de 500 nm x 500 nm.
Imagen de AFM (microscopio de fuerza atómica) de un origami rectangular de ADN, con dimensiones de 70 nm x 90 nm, con ocho nanopartículas de oro, diámetro de cinco nm, posicionadas de manera tal que tienen la forma de la letra “H” para facilitar la construcción de un nanoalambre antes del proceso de metalización. La escala de la imagen es de 500 nm x 500 nm.

30 de enero de 2011

• Con la técnica “origami de ADN”, Enrique Sámano Tirado, del Centro de Nanociencia y Nanotecnología, dobla material genético y hace crecer en su interior partículas de plata
• El investigador del campus Ensenada de la UNAM desarrolla el proyecto con colegas de la Universidad de Duke, en Estados Unidos

Un investigador de la UNAM utiliza material genético como molde para fabricar nanoalambres de plata. Así como una hoja de papel puede doblarse en varias partes para obtener figuras con la tradicional técnica japonesa del origami, Enrique Sámano Tirado, del Centro de Nanociencias y Nanotecnología (CNyN) de la UNAM (con sede en Ensenada), dobla fragmentos de ADN para dar forma a un objeto, en este caso alambres de escala nanométrica.

“El origami es el arte japonés de doblar hojas de papel para dar forma a una estructura u objeto específico ya prediseñado. La concepción ‘origami de ADN’ se desarrolla en ese contexto, pues el ADN es una nanoestructura bidimensional basada en el genoma de un virus de cadena sencilla y de secuencia conocida, que se dobla y ‘engrapa’ con la ayuda de 200 bases complementarias, que funcionan como ‘grapas’ para dar forma a un objeto”, explicó Sámano.

Dentro del ADN, que es un polímero muy dúctil y moldeable, las nanopartículas metálicas se desarrollan como diminutos alambres, útiles en las industrias nanoelectrónica y fotónica, donde es fundamental la miniaturización de sus componentes y circuitos.
“El ADN hace el rol de la celulosa en el papel del origami, es decir, es la materia prima”, resumió el universitario, que desarrolla esta novedosa técnica durante su estancia sabática en la Universidad de Duke, en Carolina del Norte, Estados Unidos.
enrique samano
Andamio bioquímico

El ADN es un polímero lineal conformado por un armazón compuesto por azúcares y fosfatos. Sus cuatro bases nucleótidas (A, T, C y G) están ligadas a los azúcares, con los que forman una cadena sencilla. Las bases nucleótidas son complementarias entre sí (A-T y C-G) y se relacionan en pares por medio de “puentes” de hidrógeno.

Las cadenas sencillas se unen para dar forma a la estructura de cadena o doble hélice, con diámetro de dos nanómetros y distancia de 0.34 nanómetros entre las bases consecutivas.

“El uso de ADN como un prometedor material de construcción a escala nanométrica, debido a sus extraordinarias propiedades de reconocimiento molecular y auto-ensamblaje, fue predicha por el científico Nadrian Seeman hace 28 años”, recordó.

En colaboración con científicos del Departamento de Nanociencias de la Universidad de Duke, ubicada en Carolina del Norte, Estados Unidos, Sámano utiliza al ADN como un “andamio bioquímico”, una matriz que se engrapa con cientos de bases de nucleótidos.

Con un enlazador químico, las nanopartículas metálicas se desarrollan de acuerdo a la forma que le han dado las “grapas” o bases del ADN.

Biomineralización

En este proceso se lleva a cabo la biomineralización, es decir, la formación o acumulación de minerales por organismos vivos, como ocurre en tejidos y estructuras óseas.

“En nuestra investigación, la biominelización se refiere al proceso de auto-ensamblaje que ocurre entre el ADN y los materiales inorgánicos, como la plata, que tiene la finalidad de construir dispositivos nanométricos”, añadió.
Aplicaciones

La colocación de nanopartículas metálicas en sustratos de ADN con precisión nanométrica es importante para aplicaciones electrónicas y fotónicas.

“Un grupo de nanopartículas posicionadas de manera adecuada exhibe una intensa resonancia de plasmones de superficie, útil en fotónica”, señaló el físico.

Además, pueden fungir como “semillas”, en las que el material inorgánico en solución se adhiere a su alrededor (en un proceso llamado metalización), para que luego crezcan y se unan a las nanopartículas vecinas ya metalizadas para conformar nanoestructuras conductoras con una geometría prediseñada, como los nanoalambres.

Sámano detalló que desde el inicio de la era microelectrónica se ha dedicado a la miniaturización de circuitos y componentes, lo que ha logrado circuitos integrados más eficientes, que disminuyen la disipación de energía.

“El desarrollo sostenido en tecnologías de circuitos integrados para procesadores y sistemas de almacenamiento de datos ha revolucionado la industria de las computadoras, aparatos electrodomésticos y gadgets, con capacidad de procesamiento y memoria no-volátil cada vez mayor. De ello son ejemplo los teléfonos celulares, tabletas y las memorias USB”, señaló.

La industria electrónica busca esquemas alternativos para la construcción de dispositivos más pequeños, incluso de tamaño nanométrico. Un nanómetro (nm) es la unidad de longitud equivalente a una milmillonésima parte del metro.

“Una alternativa es utilizar objetos de tamaño molecular que se ensamblen a partir de sus bloques de construcción, con el uso de procesos de auto-ensamblaje y reconocimiento. Por ello, los métodos de fabricación como el ‘origami de ADN’ son una excelente alternativa”, finalizó.
Créditos: UNAM-DGCS-061-2011/unam.mx

En México, la química no está bien conectada con la industria y la sociedad

 
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Gabriel Eduardo Cuevas González-Bravo, director del Instituto de Química de la UNAM.
Gabriel Eduardo Cuevas González-Bravo, director del Instituto de Química de la UNAM.

26 de enero de 2011

• Al cumplir 70 años, el Instituto de Química de la UNAM requiere hacer desarrollos, dijo su director, Gabriel Eduardo Cuevas

La química en México no está bien conectada con la industria ni con la sociedad. “Hoy, lo que hacemos tiene que ver con determinaciones analíticas, con servicios, pero no hacemos desarrollos, un aspecto que debe impulsarse”, destacó el director del Instituto en el área (IQ) de la UNAM, Gabriel Eduardo Cuevas González-Bravo.

Previo al ciclo de conferencias con el que iniciaron los festejos por los 70 años del IQ, recordó que, desde su origen, en 1941, esa entidad que institucionalizó la investigación química en el país se vinculó con el sector productivo y con la solución de problemas nacionales, entre ellos, el procesamiento del plomo para obtener gasolina, y el desarrollo de nuevos fármacos.

En este instituto, dijo, nacieron las empresas Sosa Texcoco, especializada en estudios de alcalinidad del Lago de Texcoco, y Syntex, donde se generó el esteroide utilizado en el primer anticonceptivo oral del mundo, y se logró la síntesis de la cortisona.

Sin embargo, acotó, con el paso de las décadas fue diluyéndose la relación con el sector productivo, necesaria para lograr una aplicación de la química en diversas áreas productivas del país.

Entre la oferta actual de investigaciones aplicadas de interés industrial, Cuevas mencionó el estudio de receptores de diferentes compuestos, el de alérgenos y una novedosa visión de cambio de la síntesis química, basada en la sustentabilidad.

“Esas áreas son salidas naturales que podrían tener nuestras investigaciones hacia el sector productivo, pero nos falta cristalizar una relación sólida y vigorosa con la industria”, indicó.

El especialista añadió que tras la dolorosa experiencia del petróleo, que lejos de hacer florecer a la industria química nacional dejó beneficios fuera del país, la química sustentable que impulsa el IQ puede abrir un nuevo capítulo e impulsar procesos que consideren la optimización de insumos y el respeto al medio ambiente.

Síntesis química, estratégica

Gabriel Cuevas advirtió que en todo el mundo la síntesis química es estratégica porque, ejemplificó, el control de los medicamentos se acumula en un par de países, “y al rato, nos venderán una aspirina al precio que quieran”.

Es un asunto de seguridad nacional, dijo, pues cada vez hay más controles para la aprobación de medicamentos. “Deberíamos insistir más en el asunto de la vinculación, pero ha sido difícil encontrar industriales con retos y proyectos que se la jueguen en el desarrollo de ciencia para la industria”, destacó.

Inician festejos

Los festejos por los 70 años del IQ comenzaron con un ciclo de cinco conferencias, donde un grupo de especialistas hizo un recuento histórico del origen y consecuencias de su fundación.

“Iniciamos con un repaso sobre las raíces del Instituto, porque es importante que los alumnos conozcan por qué sigue como una pieza trascendente en el concierto de la investigación en México, cómo se originó y en qué condiciones”, refirió.

Creado en la antigua sede de Tacuba de la Escuela Nacional de Ciencias Químicas (hoy Facultad de Química), actualmente cuenta con 69 investigadores.

El próximo 5 de abril, día del aniversario del IQ, habrá un ciclo de conferencias con investigadores extranjeros renombrados y representativos de cada uno de los departamentos que forman esa entidad: Química Orgánica, Inorgánica, Fisicoquímica, Química de Biomacromoléculas, y Productos Naturales, adelantó Cuevas.

Además, en junio y diciembre habrá ciclos de conferencias, así como charlas didácticas itinerantes en los planteles de la Escuela Nacional Preparatoria (ENP) y el Colegio de Ciencias y Humanidades (CCH) para interesar a los estudiantes en esa disciplina.

Varios académicos de la entidad impartirán cursos en algunas entidades del país, en donde enfatizarán las aportaciones de la química a la vida cotidiana.

“No es nada más un agente de contaminación, como suele decirse. Hay quien dice `esto tiene químicos´ para referirse a que es algo negativo. Queremos transmitir que se trata de una ciencia exacta con muchas aportaciones”, concluyó.
Créditos: UNAM-DGCS-052-2011/unam.mx