Nanorobots basados en matrices de origami de ADN logran funcionar de forma autónoma

Los equipos de investigadores en robótica comenzaron a experimentar recientemente con estructuras de origami que se componen de hebras plegadas de ADN, y que podrían permitir el desarrollo de nuevos sistemas a nanoescala para aplicaciones médicas. Ahora, un nuevo estudio ha comprobado que las hebras de ADN podrían suministrar energía a los nanorobots, permitiéndoles trabajar de forma autónoma sin necesidad de fuentes de energía externas, almacenando básicamente energía como tensión.

Un equipo internacional de investigadores de la Universidad Ludwig-Maximilians de Munich, en Alemania, la Universidad Emory y el Instituto Tecnológico de Georgia, en Estados Unidos, ha dado un paso decisivo hacia nanorobots verdaderamente autónomos: los especialistas diseñaron matrices reconfigurables de origami de ADN, que almacenan energía y ejecutan operaciones en múltiples etapas sin requerir suministro continuo externo.

Arte japonés, ADN y tecnología

El trabajo, que se detalla en un nuevo estudio publicado en la revista Science Robotics, presenta una arquitectura modular que combina unidades binarias conectadas, cada una de ellas de carácter programable, en redes capaces de comunicarse, computar y liberar carga cuando corresponde.

La innovación clave es el uso de matrices de origami de ADN, inspiradas en el antiguo arte japonés de plegado de papel y compuestas por múltiples secciones, que actúan como unidades funcionales. Cada fracción puede modificarse para desempeñar funciones concretas: recibir señales, retardar respuestas, transmitir información o soltar cargas energéticas.

Además, los autores lograron demostrar que esas matrices pueden cargarse previamente con hebras de ADN que almacenan energía mecánica, de forma que el nanorobot opera de manera análoga a un mecanismo de reloj y resorte pero a escala molecular, aprovechando la energía de la tensión.

Múltiples aplicaciones y un nuevo concepto

Otro avance clave es que el "hardware", que sería la matriz, se combina con un conjunto de "software" molecular, haciendo posible encadenar operaciones con control de orden y tiempo. En la práctica, esto posibilita la ejecución de los nanorobots en múltiples contextos, como por ejemplo en aplicaciones médicas como el suministro de fármacos en el interior del propio cuerpo humano.

Un diagnóstico molecular más preciso y sensores que responden a proteínas son otras posibles aplicaciones en biomedicina, según una nota de prensa. A diferencia de muchos nanodispositivos que solamente reaccionan a ácidos nucleicos, estas matrices interactúan con diversas moléculas y podrían funcionar en entornos biológicos complejos, si finalmente se adaptan a condiciones reales.

Además de los datos técnicos, este avance representa un cambio conceptual: tratar estructuras de ADN como "hardware programable" capaz de ejecutar instrucciones moleculares complejas, no solo como andamiaje pasivo, y sin depender de energía externa, podría derivar en una nueva generación de máquinas a escala nanométrica con múltiples aplicaciones en terapia, diagnóstico y biotecnología.