(Los acentos fueron
obviados por cuestiones tecnicas)
La realizacion de calculos utilizando
biomoleculas dentro de celulas es una rama de la ciencia muy
prometedora que se esta desarrollando rapidamente. En ese
escenario, la biocomputacion suele valerse de mecanismos celulares
naturales. Es mucho mas dificil, sin embargo, realizar calculos
fuera de las celulas, donde no existen estructuras naturales que
puedan ayudar a llevarlos a cabo de manera viable. Un nuevo
estudio se centra especificamente en la biocomputacion
extracelular.
Maxim Nikitin, del Instituto de Fisica y
Tecnologia de Moscu en Rusia, y otros cientificos de instituciones
rusas, han dado un importante paso hacia la creacion de
nanorrobots medicos. Descubrieron una forma de permitir que
particulas nanometricas y micrometricas produzcan calculos
logicos usando una serie de reacciones bioquimicas.
En los circuitos electronicos, los
operadores logicos utilizan corriente electrica. Si hay corriente
(o voltaje), el resultado es 1, sino es 0. En la computacion que
utiliza biomoleculas, el resultado puede ser una sustancia dada.
Por ejemplo, las tecnicas de bioingenieria modernas permiten hacer
que una celula se ilumine con diferentes colores (fruto de
sustancias quimicas distintas), o incluso programarla para que
muera, enlazando el inicio de la apoptosis al resultado de
operaciones binarias.
Muchos cientificos creen que las
operaciones logicas en el interior de celulas o en sistemas
biomoleculares artificiales son una forma de controlar procesos
biologicos y de crear micro y nanorrobots completos que puedan,
por ejemplo, suministrar farmacos de forma programada a aquellos
tejidos donde se les necesite.
La linea de investigacion y desarrollo
del equipo de Nikitin abre el camino hacia una serie de
tecnologias biomedicas y difiere de forma notable de trabajos
anteriores sobre biocomputacion, que se centran tanto en el
exterior como en el interior de las celulas. Cientificos de todo
el globo han estado investigando operaciones binarias en ADN, ARN
y proteinas durante al menos una decada, pero Nikitin y sus
colegas fueron los primeros en proponer y confirmar
experimentalmente un metodo para transformar casi cualquier tipo
de nanoparticula o microparticula en estructuras autonomas de
biocomputacion que sean capaces de implementar un grupo
funcionalmente completo de puertas logicas booleanas (operadores
logicos YES, NOT, AND y OR; si, no, y, o) y de enlazarse a un
blanco especifico (como una celula) como resultado de un computo.
Este metodo permite una conexion selectiva a celulas objetivo,
ademas de representar una nueva plataforma para analizar sangre y
otros materiales biologicos.
La realizacion de calculos utilizando biomoleculas
naturales dentro de celulas es una rama muy prometedora de la
ciencia que se esta desarrollando rapidamente. Es mucho mas
dificil, sin embargo, realizar calculos fuera de las celulas,
donde no existen estructuras naturales que puedan ayudar a
llevarlos a cabo de manera viable. (Imagen: Amazings / NCYT / JMC)
Para los enlaces con las nanoparticulas,
los investigadores seleccionaron anticuerpos. Esto tambien
distingue su proyecto de una serie de desarrollos experimentales
anteriores en biocomputacion, que utilizan ADN o ARN para
operaciones logicas. Estas proteinas naturales del sistema
inmunitario tienen una region activa pequeña, que responde solo a
ciertas moleculas; el cuerpo se vale de la elevada selectividad de
los anticuerpos para reconocer y neutralizar bacterias y otros
patogenos.
Asegurandose de que la combinacion de
diferentes tipos de nanoparticulas y anticuerpos hace posible
implementar varios tipos de operaciones logicas, los
investigadores han mostrado que las celulas cancerosas pueden ser
tambien usadas especificamente como blanco. El equipo obtuvo no
simplemente nanoparticulas que pueden unirse a ciertos tipos de
celulas, sino particulas que buscan celulas objetivo cuando se
cumplen dos condiciones simultaneas, o cuando dos moleculas
diferentes estan presentes o ausentes. Este control adicional
puede ser muy util para una destruccion de celulas cancerosas mas
precisa, con un impacto minimo sobre tejidos y organos sanos.
Aunque este es solo un pequeño paso
hacia la creacion de nanobiorrobots eficientes, esta area de la
ciencia abre perspectivas muy prometedoras, en lo que algunos
comparan con la creacion de los primeros diodos y transistores,
que resultaron en el rapido desarrollo de los ordenadores
electronicos.
Fuente: NCyT
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