¿Nanoelectrónica basada en ADN?

La necesidad de reducir el tamaño de los dispositivos electrónicos que forman la base de las tecnologías de la información ha llevado a científicos de todo el mundo a explorar la posibilidad de utilizar moléculas individuales como componentes electrónicos. En particular, en los últimos 20 años, se ha investigado intensamente la posibilidad de utilizar moléculas de ADN como cables moleculares aprovechando sus extraordinarias propiedades de reconocimiento y auto-ensamblaje. El ADN ha resultado ser, sin embargo, un muy mal conductor eléctrico, lo que ha impedido desarrollar una electrónica basada en estas moléculas.

Imagen tomada con un microscopio de fuerzas atómicas de una molécula de G4-ADN depositada sobre una superficie de mica. La estructura atómica del G4-ADN se muestra arriba a la derecha. Crédito: UAM

Imagen tomada con un microscopio de fuerzas atómicas de una molécula de G4-ADN depositada sobre una superficie de mica. La estructura atómica del G4-ADN se muestra arriba a la derecha. Crédito: UAM

Ahora, un equipo internacional ha demostrado que una molécula de G4-ADN (un derivado del ADN) se comporta como un cable molecular que puede transportar la corriente eléctrica a distancias mayores que ninguna otra biomolécula o polímero conocido. El descubrimiento, publicado en la revista Nature Nanotechnology, podría dar lugar a una nueva nanoelectrónica basada en el uso de biomoléculas individuales.

Estos resultados han permitido, además, establecer por primera vez cuál es el mecanismo físico mediante el cual la carga eléctrica se puede transportar a grandes distancias a través de una biomolécula —una de las grandes cuestiones abiertas hasta ahora en el campo de la bioelectrónica—.

Biomolécula de cuatro hélices

“El G4-ADN es un derivado del ADN que tiene una estructura de cuatro hélices, en lugar de dos como el famoso ADN. Esta biomolécula existe en la naturaleza y se encuentran pequeños trozos, por ejemplo, al final de los cromosomas de los humanos”, explica Juan Carlos Cuevas, investigador del Departamento de Física Teórica de la Materia Condensada de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), y firmante del trabajo.

“La primera tarea del equipo fue modificar la estructura química de estas moléculas para hacerlas más largas y robustas —describe el investigador—. Después investigamos sus propiedades eléctricas con la ayuda de un microscopio de fuerzas atómicas (AFM). Así encontramos que cuando una de estas moléculas se deposita en un substrato aislante y se la contacta con un electrodo metálico y la punta conductora del AFM, la molécula es capaz de transportar la corriente eléctrica a distancias incluso superiores a 100 nanómetros, algo de lo que ninguna otra molécula individual es capaz”.

El propio trabajo, que también firman investigadores de la Universidad Hebrea de Jerusalén y la Universidad de Tel Aviv, destaca la posibilidad de utilizar estas biomoléculas para la fabricación de circuitos eléctricos de tamaño nanométrico.

Estudio: G. I. Livshits, A. Stern, D. Rotem, N. Borovok, G. Eidelshtein, A. Migliore, E. Penzo, S. J. Wind, R. Di Felice, S. S. Skourtis, J. C. Cuevas, L. Gurevich, A. B. Kotlyar, D. Porath. Long-range charge transport in single G-quadruplex DNA molecules. Nature Nanotechnology, advanced online publication (October 26th, 2014). DOI: 10.1038/nnano.2014.246.

Fuente: Universidad Autónoma de Madrid (UAM)

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