Inventan un material tridimensional que se ensambla solo a partir de... ADN y agua

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Un grupo de científicos de la Universidad de Columbia y el Laboratorio Nacional de Brookhaven ha desarrollado una innovadora técnica para fabricar materiales tridimensionales utilizando ADN como componente estructural y agua como medio de ensamblaje. Este descubrimiento supone un paso adelante hacia la creación de dispositivos complejos sin recurrir a métodos industriales convencionales ni procesos contaminantes.

La investigación, liderada por Oleg Gang, demuestra que es posible autoensamblar estructuras funcionales a partir de bloques de ADN diseñados para encajar entre sí como un puzzle molecular. Gracias a esta técnica, se han fabricado desde sensores de luz hasta prototipos que reflejan la luz de forma precisa, abriendo nuevas posibilidades para sectores como la óptica, la electrónica y la computación.

Una de las claves del proceso es un sistema de diseño denominado MOSES, que permite planificar con exactitud la forma y función de cada estructura. Este algoritmo descompone la figura final en pequeñas unidades llamadas voxels, estructuras octaédricas que se enlazan entre sí mediante puntos de conexión específicos. Estas unidades se ensamblan en paralelo dentro de una solución acuosa, lo que reduce tiempos y costes de fabricación de manera significativa.

El método se basa en la predictibilidad de las uniones del ADN, ya que sus nucleótidos solo pueden combinarse de ciertas formas. Esta propiedad permite obtener estructuras con alta fidelidad respecto al diseño original, verificada mediante técnicas como la microscopía electrónica o la dispersión de rayos X en sincrotrón.

Aplicaciones funcionales y sostenibilidad

Una vez ensambladas, las estructuras pueden incorporar nanopartículas metálicas o elementos funcionales que confieren propiedades específicas, como conductividad o sensibilidad óptica. Además, los investigadores han logrado mineralizar estos dispositivos recubriéndolos con sílice y eliminando el ADN mediante calor, generando una versión inorgánica del diseño original, más resistente y estable.

Este enfoque supone una alternativa sostenible frente a técnicas convencionales como la impresión 3D o la fotolitografía, que requieren equipos costosos y generan residuos. La posibilidad de construir en paralelo y a escala nanométrica ofrece ventajas industriales evidentes, especialmente en dispositivos electrónicos miniaturizados.

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R. Badillo

La combinación de autoensamblaje dirigido, diseño computacional y fabricación en agua podría redefinir los procesos productivos en múltiples industrias. El equipo de Gang ya trabaja en la creación de circuitos tridimensionales capaces de imitar conexiones neuronales, con vistas a desarrollar tecnología para inteligencia artificial de inspiración biológica.

“Podemos fabricar ahora organizaciones tridimensionales complejas a partir de nanoelementos autoensamblados, una especie de versión molecular del Empire State Building”, ha afirmado Gang. Su objetivo es consolidar esta plataforma como una forma de fabricación masiva a escala molecular, útil en campos como la computación neuromórfica o la energía solar.