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(noticias nanowerk) Un equipo internacional de científicos dirigido por la Universidad de Bonn ha desarrollado un nuevo tipo de nanomotor. Está impulsado por una mecánica inteligente y puede realizar movimientos pulsantes. Ahora los investigadores planean equiparlo con un embrague e instalarlo como propulsor en máquinas complejas.
Las tesis centrales
![un novedoso nanomotor con una ARN polimerasa que junta las dos “asas” y luego las suelta nuevamente. Esto crea un movimiento pulsante.](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/id63890_1.jpg)
Investigación
Los hallazgos del equipo se han publicado ahora en la revista especializada. Nanotecnología de la naturaleza (“Una nanomáquina de origami de ADN con resortes de láminas que pulsa rítmicamente y que conduce un remolque pasivo”).
Este nuevo tipo de motor es similar a un entrenador de agarre manual que fortalece el agarre cuando se usa con regularidad. Sin embargo, el motor es aproximadamente un millón de veces más pequeño. Dos asas están conectadas por un resorte en una estructura en forma de V.
Con un entrenador de empuñadura, presionas las manijas contra la resistencia del resorte. Tan pronto como sueltas el mango, el resorte empuja los mangos a su posición original. «Nuestro motor utiliza un principio muy similar», explica el Prof. Dr. Michael Famulok del Instituto de Ciencias Médicas y de la Vida (LIMES) de la Universidad de Bonn. «Pero las manijas no se presionan entre sí, sino que se juntan».
Para ello, los investigadores reutilizaron un mecanismo sin el cual ni las plantas ni los animales existirían. Cada celda está equipada con una especie de biblioteca. Contiene los planos de todo tipo de proteínas que la célula necesita para cumplir su función. Si la célula quiere producir una proteína específica, solicita una copia del modelo correspondiente. Esta transcripción es producida por ARN polimerasas.
Las ARN polimerasas impulsan los movimientos pulsantes.
El modelo original consta de largas hebras de ADN. Las ARN polimerasas se mueven a lo largo de estas hebras, copiando letra por letra la información almacenada. «Cogimos una ARN polimerasa y la fijamos en uno de los mangos de nuestra nanomáquina», explica Famulok, que también es miembro de las áreas de investigación transdisciplinaria «Vida y Salud» y «Materia» de la Universidad de Bonn. “También estiramos una hebra de ADN entre los dos mangos en las inmediaciones. La polimerasa ataca esta hebra para copiarla. Se extiende a lo largo del soporte y la parte no transcrita se hace cada vez más pequeña. Esto empuja la segunda manija poco a poco hacia la primera y al mismo tiempo comprime el resorte”.
La cadena de ADN entre los mangos contiene una secuencia específica de letras poco antes de su final. Esta llamada secuencia de terminación indica a la polimerasa que suelte el ADN. El resorte ahora puede relajarse nuevamente y separar las manijas. Esto acerca la secuencia inicial de la cadena a la polimerasa y el copiador molecular puede iniciar un nuevo proceso de transcripción: el ciclo se repite.
«De este modo, nuestro nanomotor realiza una acción pulsante», explica Mathias Centola, del grupo de investigación del profesor Famulok, que llevó a cabo gran parte de los experimentos.
Una sopa de letras sirve de combustible
Como cualquier otro tipo de motor, este motor también requiere energía. Esto lo garantiza la “sopa de letras” a partir de la cual la polimerasa produce las transcripciones. Cada una de estas letras (en lenguaje técnico: nucleótidos) tiene una pequeña cola que consta de tres grupos fosfato: un trifosfato. Para agregar una nueva letra a una oración existente, la polimerasa debe eliminar dos de estos grupos fosfato. Esto libera energía que puede utilizar para conectar las letras.
“Por eso nuestro motor utiliza trifosfatos de nucleótidos como combustible”, dice Famulok. «Sólo puede seguir funcionando si hay suficientes».
Uno de los socios cooperantes con sede en Michigan, EE. UU., pudo comprobar mediante el seguimiento de cada nanomotor que realmente realizan el movimiento esperado. Un grupo de investigación de Arizona también simuló el proceso en ordenadores de alta velocidad. Los resultados podrían utilizarse, por ejemplo, para optimizar el motor para que funcione a una frecuencia de pulsación específica.
Además, los investigadores pudieron demostrar que el motor se puede combinar fácilmente con otras estructuras. Esto debería permitirle, por ejemplo, deambular por un área, de forma similar a una oruga que se mueve a lo largo de una rama con su forma característica.
«También planeamos producir un tipo de embrague que nos permitirá utilizar la potencia del motor sólo en ciertos momentos y dejarlo inactivo en otros momentos», explica Famulok. A largo plazo, el motor podría convertirse en el corazón de una nanomáquina compleja. «Sin embargo, aún queda mucho trabajo por hacer antes de llegar a esta etapa».
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