Ordenadores vivientes y nanorobots: ADN más allá de la genética

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Ordenadores vivientes y nanorobots: ADN más allá de la genética

Mensaje por sean_troche el Dom Jun 12, 2016 1:19 pm

El ADN es una de las moléculas más impresionantes de la naturaleza al contener en su tamaño microscópico las instrucciones necesarias para crear casi todos los tipo de forma de vida en la Tierra. Los científicos están buscando formas de utilizar el ADN al máximo, no sólo para guardar información, sino también para crear componentes físicos en un conjunto de máquinas biológicas.

Este planteamiento ha abierto nuevas posibilidades para el uso del ADN más allá de su fin genético y biológico, convirtiéndolo en un material tipo lego para construir objetos de solo unos pocos milmillonésimos de metro (nanoescala). Los materiales basados en el ADN están siendo utilizados para varios tipos de ampliaciones, desde plantillas para nanodispositivos electrónicos hasta formas para hacer que los medicamentos lleguen a las células enfermas.


Nanotermómetros basados en el ADN


La posibilidad de crear dispositivos electrónicos de tamaño nanométrico abre las puertas a toda una serie de posibles aplicaciones pero hace que sea más complicado encontrar fallos. Para resolver este problema, investigadores de la Universidad de Montreal han usado ADN para crear termómetros a nanoescala que podrían ayudar a detectar puntos problemáticos en los nanodispositivos y que también se podrían usar para monitorizar la temperatura en el interior de las células vivas.

Los nanotermómetros se crean usando bucles de ADN que actúan como interruptores, moldeándose según los cambios de temperatura. Este movimiento se puede detectar añadiendo pruebas ópticas al ADN. Los investigadores lo que quieren ahora es instalar estos nanotermómetros en dispositivos de ADN más grandes que puedan funcionar dentro del cuerpo humano.


Nanorobots biológicos



Investigadores de la Escuela Médica de Harvard han usado el ADN para diseñar y construir un robot a tamaño nano que actúa como un vehículo de suministro de medicamentos para llegar a células específicas. El nanorobot tiene forma de un barril abierto hecho de ADN en el que las dos mitades están conectadas por una bisagra controlada por manillas especiales de ADN. Estas manillas pueden reconocer combinaciones de proteínas específicas que estén presentes en la superficie de las célulcas, incluyendo aquellas asociadas con alguna enfermedad.

Si el robot llega a las células adecuadas, abre el compartimento y entrega la mercancía. En el caso de una mezcla de glóbulos sanguíneos sanos y cancerígenos, los robots han sido capaces de reconocer y acabar con la mitad de las células cancerígenas, mientras que las células sanas no sufrieron daño alguno.



Barril de ADN.

Ordenadores biológicos en animales vivos


Dado que las estructuras de ADN pueden actuar como interruptores, moviéndose de un lugar a otro, pueden ser usadas para llevar a cabo operaciones lógicas que harían posibles los cálculos informáticos. Investigadores de las Universidad de Harvard y de la Universidad de Bal-Ilan en Israel han usado este principio para construir varios robots a nanoescala que pueden interactuar entre sí utilizando sus interruptores de ADN para reaccionar y producir diferentes señales.

Es más, los científicos implantaron los robots en una cucaracha viva, lo que les permitió desarrollar un novedoso tipo de ordenador biológico que puede controlar la entrega de moléculas terapéuticas en la cucaracha encendiendo o apagando elementos de su estructura. Está previsto que pronto se empiecen a probar estos nanorobots de ADN en humanos.


Antenas de fotosíntesis


Aparte de crear máquinas minúsculas, el ADN puede proporcionar una forma de copiar procesos naturales a nanoescala. Por ejemplo, la naturaleza puede obtener energía del sol con la fotosíntesis, convirtiéndo la luz en energía química que actúa como combustible para las plantas y otros organismos (los animales que se las comen). Investigadores de la Universidad Estatal de Arizona y de la Universidad de British Columbia han creado una estructura de ADN con tres brazos que puede capturar y transferir luz que imita este proceso.

Los fotosíntesis se produce en organismos vivos gracias a las pequeñas antenas formadas por un gran número de moléculas con pigmentos que pueden absorber la luz visible en orientaciones específicas y distanciadas entre sí. Las estructuras artificiales basadas en el ADN actúan de forma parecida a las antenas, controlando la posición de las moléculas de color específicas que absorben la energía de la luz y la llevan un centro de reacción donde se convierte en energía química. Esto podría preparar el camino para otros dispositivos capaces de utilizar la fuente de energía más abundante que tenemos: la luz solar.

¿Qué nos depara la nanotecnología con ADN? Es difícil de predecir pero con el ADN la naturaleza nos ha proporcionado una herramienta muy versátil. Ahora lo que tenemos que hacer es sacarle el máximo partido.



Fuente: www.xataka.com

sean_troche

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Re: Ordenadores vivientes y nanorobots: ADN más allá de la genética

Mensaje por Nito Prado el Lun Jun 13, 2016 12:48 am

Desarrollan y programan en EE. UU. un nanorobot del tamaño de una molécula

Especialistas norteamericanos en nanotecnología de la Universidad de Columbia han desarrollado y programado un robot, cuyo tamaño no supera una sola molécula y que es capaz de moverse sin ayuda en un espacio bidimensional. Según el criterio de estos, al igual que varios más investigado

Especialistas norteamericanos en nanotecnología de la Universidad de Columbia han desarrollado y programado un robot, cuyo tamaño no supera una sola molécula y que es capaz de moverse sin ayuda en un espacio bidimensional.

Según el criterio de estos, al igual que varios más investigadores, el desarrollo de nanotecnologías puede algún día desembocar en la creación de sistemas moleculares que pueden ser usados en dispositivos de tratamiento terapéutico y terminar con el desarrollo de robots reconfigurables de escala molecular –robots hechos de unidades muy simples–, que podrán reposicionar o incluso reconstruirse a sí mismos para realizar distintas tareas.

La descripción detallada de este trabajo aparece en la reciente publicación de la revista Nature.

Según el comunicado, los investigadores trabajaban con cadenas de ADN reprogramadas dotadas con 'patas' que les permiten moverse. El grupo de trabajo, liderado por Milan N. Stojanovic, miembro de la División de Terapia Experimiental de la Universidad de Columbia y conformado también por Winfree and Hao Yan –profesor de química y bioquímica de la Universidad Estatal de Arizona– y Nils G. Walter -profesor asociado de informática, computación y sistemas neurales y bioingeniería de Caltech (Instituto Tecnológico de California)–, pudo demostrar que las 'arañas' de 4 nanometros (un nanometro - la milmillonésima parte de un metro) de tamaño, son capaces de moverse de modo autónomo en un espacio bidimensional especialmente acondicionado para ellos e implementar las funciones de robots sencillos: empezar el movimiento, girar, parar.

En 30-60 minutos estos nanorobots biológicos recorrían la distancia de unos 100 nanometros, es decir adelantaban cientos de pasos –un gran avance–, puesto que hasta hace poco las posibilidades de semejantes bichos biológicos no superaban los 2-3 pasos.

Según Milan Stojanovich, sus estudios se podrán plasmar en la práctica dentro de varios años, pero semejantes trabajos se llevan a cabo en muchos otros centros científicos.

Al parecer, pueden existir otras formas de uso terapéutico de nanorobots, y no son sólo ciencia ficción, son una visión realista de las posibilidades técnicas de no tan lejano futuro.

Así, por ejemplo, en 2008 un equipo de científicos de la Universidad de California, San Diego (EE. UU.) y la Universidad Estatal de Arizona (Tempe, EE. UU.) desarrolló nanorobots que pueden nadar muy rápido. Estos viajan alrededor de 75 veces su propia longitud en un segundo, informó en aquel entonces Joseph Wang y sus compañeros de trabajo en la revista Angewandte Chemie.

La idea de este grupo es desarrollar nanorobots que puedan ser introducidos en un cuerpo humano para erradicar las células tumorales o limpiar las arterias obstruidas. Pero para construir estas nanomáquinas hacen falata eficientes nanomotores.

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Mensaje por DiegoAndres_TapiaSaravia el Miér Jun 15, 2016 2:31 pm

Los nanorobots son robots computarizados extremadamente pequeños que miden menos de un nanómetro, o 1 milmillonésima parte de un metro. Las ventajas de la nanotecnología generalizada darán la capacidad de reorganizar átomos y materia en elementos y compuestos con las propiedades más deseables. Poder manipular moléculas teóricamente significa excelentes ventajas en materia de los campos de la ciencia, el aeroespacio, la medicina, el campo militar y de la computación. La nanotecnología aún no se ha aplicado a grandes escalas porque aún está en desarrollo.

Reorganizar materia
Los nanorobots son 10 veces el tamaño de un átomo de hidrógeno. Teóricamente, podrán reorganizar los átomos para fabricar de forma sintética cualquier material en la Tierra. Por ejemplo, los átomos de carbón pueden reorganizarse en un diamante. La nanotecnología puede permitir que los materiales sean hechos con raciones de fuerza a peso, haciendo materiales fuertes, livianos que son ideales para el transporte y los vehículos aerospaciales.

Campo médico
Los nanorobots son capaces de reorganizar átomos a nivel molecular, permitiendo alterar la célula biológica para que luche contra la enfermedad y trabaje de forma más efectiva. La capacidad para atacar las enfermedades y trastornos a nivel celular elimina los riesgos asociados con las cirugías invasivas o los efectos colaterales de la droga.

Campo militar
Los nanorobots en el campo de batalla podría ser una verdadera ventaja por sobre los enemigos. Las aplicaciones militares incluyen la construcción de armas y balas de materiales virtualmente indestructibles. El poder computacional aumentado podría permitir crear armas más inteligentes con capacidades de focalización precisas, incluyendo bombas inteligentes e incluso balas inteligentes.

Campo de la computación
Las nanocomputadoras y procesadores serán tan pequeños que las computadoras y los servidores de almacenamiento serán más poderosos a una escala mucho más pequeña que los actuales microprocesadores de obleas de silicio. Los dispositivos de almacenamiento con capacidad de cientos de billones y billones de bites con son del volumen de un terrón de azúcar.


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Re: Ordenadores vivientes y nanorobots: ADN más allá de la genética

Mensaje por jorge_quispe_marca el Vie Jun 17, 2016 1:19 am

Desarrollan ‘nanobots’ contra el cáncer

Comienzan los experimentos para destruir células cancerígenas inyectando mini-robots en el torrente sanguíneo.

Entre las diversas estrategias para detener el cáncer, los científicos están experimentando con el último desarrollo tecnológico en el campo de la nanotecnología. En un reciente artículo de la revista “Nature” se presenta el trabajo de Ido Bachelet, joven doctor experto en nanotecnología que lidera departamentos de investigación contra el cáncer en Israel y Estados Unidos. El tratamiento del cáncer que están probando consiste en la inyección de robots diminutos en el torrente sanguíneo, los cuales son capaces de localizar las células dañadas y atacarlas, sin hacer daño a las células sanas. Una vez cumplida la misión, los nanobots se desintegran en la sangre. Estos pequeños ingenios de la técnica solo miden 50 nanómetros de largo y tienen un grosor 2.000 veces más delgado que un cabello humano. El procedimiento ya ha sido probado en insectos vivos.

PRIMERAS PRUEBAS POSITIVAS

Recientemente se anunció el inicio de la fase clínica de las inyecciones de millones de mini-robots para intentar salvar la vida de un paciente con leucemia en etapa avanzada. Se espera también que en dos años se pueda lograr la reparación de médula en estudios preclínicos. Los nanobots están construidos con moléculas de ADN y se pueden cargar con distintos materiales: proteínas, medicamentos, proteínas, etc, según el tipo de terapia y la enfermedad que se quiera tratar. El desarrollo ante el cáncer y otras enfermedades es uno de los retos de la medicina en este próximo 2015.

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Re: Ordenadores vivientes y nanorobots: ADN más allá de la genética

Mensaje por luis_chavez el Vie Jun 17, 2016 4:25 pm


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Re: Ordenadores vivientes y nanorobots: ADN más allá de la genética

Mensaje por Verastegui_Mamani_Milton el Sáb Jun 18, 2016 1:53 pm

Crean un nanotermómetro hecho de moléculas de ADN


Investigadores de Canadá han creado un nanotermómetro de ADN, 20.000 veces más pequeño que un cabello humano, que utiliza la propiedad de las moléculas genéticas de desplegarse o plegarse según la temperatura. Está programado para actuar a temperaturas específicas, y de ese modo dar datos térmicos precisos.


Invetigadores de la Universidad de Montreal (Canadá) han creado un termómetro de ADN programable que es 20.000 veces más pequeño que un cabello humano.

Este avance científico, publicado esta semana en la revista Nano Letters, puede ayudar significativamente a nuestra comprensión sobre las nanotecnologías naturales y humanas destinadas al medir la temperatura en la nanoescala.

Hace más de 60 años, los investigadores descubrieron que las moléculas de ADN que codifican nuestra información genética pueden desplegarse cuando se calientan. "En los últimos años, los bioquímicos también han descubierto que biomoléculas tales como proteínas o ARN (una molécula similar al ADN) se emplean como nanotermómetros en los organismos e informan de variaciones de temperatura plegándose o desplegándose", dice el autor principal, el profesor Alexis Vallée-Bélisle, en la nota de prensa de la universidad.

Termómetros moleculares

"Inspirados por los nanotermómetros naturales, que son típicamente 20.000 veces más pequeños que un cabello humano, hemos creado varias estructuras de ADN que se pueden plegar y desplegar a temperaturas específicamente definidas."

Una de las principales ventajas de la utilización de ADN para diseñar termómetros moleculares es que la química del ADN es relativamente simple y programable.

"El ADN está hecho de cuatro moléculas monómero diferentes llamadas nucleótidos: El nucleótido A (adenina) se une débilmente al nucleótido T (timina), mientras que el nucleótido C (citosina) se une fuertemente al nucleótido G (guanina)", explica David Gareau, primer autor del estudio. "Usando estas simples reglas de diseño somos capaces de crear estructuras de ADN que se pliegan y despliegan a una temperatura específica deseada".

Aplicaciones

"Mediante la adición de informadores ópticos en estas estructuras de ADN, podemos crear termómetros de 5 nanometros de ancho que producen una señal fácilmente detectable como función de la temperatura", añade Arnaud Desrosiers, co-autor del estudio.

Estos termómetros a nanoescala abren muchos caminos interesantes en el campo emergente de la nanotecnología, e incluso pueden ayudar a entender mejor la biología molecular.

"Todavía hay muchas preguntas sin respuesta en la biología", añade el profesor Vallée-Bélisle, "Por ejemplo, sabemos que la temperatura en el interior del cuerpo humano se mantiene a 37 ° C, pero no tenemos idea de si hay una gran variación de temperatura en la nanoescala dentro de cada célula individual."

Una pregunta que está siendo investigada por el equipo es si las nanomáquinas y nanomotores desarrollados por la naturaleza durante millones de años de evolución también se sobrecalientan cuando funcionan a gran velocidad.

"En un futuro próximo, también consideramos que estos nanotermómetros basados ​​en ADN podrán implementarse en dispositivos basados ​​en electrónica con el fin de controlar la variación de la temperatura local en la nanoescala", concluye Vallée-Bélisle.
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Re: Ordenadores vivientes y nanorobots: ADN más allá de la genética

Mensaje por Leonel_Mamani el Sáb Jun 18, 2016 8:57 pm

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA NANOTECNOLOGIA

Las ventajas y desventajas de los nano-bots son:

Ventajas:
*pueden detectar enfermedades en el ámbito molecular.
*podrían evolucionar el tratamiento de los diabéticos
*podrían detectar malformaciones genéticas
*pueden alcanzar lugares que el hombre no puede
*pueden crear energía ilimitada

Desventajas

*Pueden tener una replicación excesiva
*Se pronostica la muerte de la tierra producto de los nano-bots
*La fuente de energía corre peligro a causa de ellos
*¨nuevas tecnologías puede haber riesgos grandes
*Son muy sensibles.

Leonel_Mamani

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Ordenadores vivientes y nanorobots: ADN más allá de la genética

Mensaje por Aldo_Quino el Dom Jun 19, 2016 10:11 pm

Nanotecnología para la detección de contaminantes en agua

Los avances en nanotecnología, aplicables en multitud de sectores, abren puertas a la detección de metales pesados como el cadmio, el plomo, el cobre o el mercurio en el agua, tanto dulce como salada, utilizando nuevas alternativas.

En el Institut Català de Nanotecnologia (ICN) se trabaja en el desarrollo y aplicación de dos técnicas diferentes:

La detección electroquímica utilizando electrodos nanoestructurados de carbono. Estos dispositivos conectados a un potenciostato realizan la medición y mediante una pantalla se puede leer la señal eléctrica o directamente el resultado del análisis. El dispositivo y el instrumento de medida, gracias a su pequeño tamaño, pueden transportarse fácilmente ofreciendo la posibilidad de su utilización sobre el terreno, evitando tener que disponer de los grandes y sofisticados instrumentos de laboratorio utilizados hasta ahora para este fin.



Esta tecnología presenta un gran potencial para ser utilizada en aplicaciones reales como en la medición de la contaminación en el mar, integrando el sensor en una plataforma que vía comunicación sin cable pueda informar sobre posibles contaminaciones accidentales ayudando así a la toma de decisiones de manera más rápida y eficiente.

La detección óptica se basa en el cambio de color de las nanopartículas de oro funcionalizadas al atrapar el metal contaminante. Esta técnica, más sencilla que la anterior, ha sido de momento probada sólo en el laboratorio. No requiere de la fabricación de ningún dispositivo, únicamente la síntesis de las nanopartículas modificadas con una molécula selectiva a la captura del contaminante. Es menos efectiva en cuanto al nivel de sensibilidad pero mucho más fácil de utilizar y por lo tanto tiene altas posibilidades de uso más extendido.

En conclusión, estas nuevas técnicas de detección de contaminantes utilizando nanomateriales resultan más económicas, rápidas y sencillas de utilizar.

Hay varios campos a los cuales se podría extender las técnicas de detección de metales, tales como en aguas de residuos industriales, o el campo clínico (detección de metales en sangre) o alimentario, entre otros.

El desarrollo de esta nueva técnica de detección de metales pesados ha sido el objeto de la tesis doctoral de Gemma Aragay, investigadora del Nanobioelectronics & Biosensors Group del Institut Català de Nanotecnologia liderado por el Prof. Arben Merkoçi, investigador ICREA, trabajo que se ha llevado a cabo en colaboración con la Dra. Josefina Pons de la UAB. Parte de estos estudios, se han publicado recientemente en un artículo en la prestigiosa revista Chemical Reviews, donde los autores hacen una revisión del estado actual del tema

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Re: Ordenadores vivientes y nanorobots: ADN más allá de la genética

Mensaje por Danny_Montaño el Lun Jun 20, 2016 12:18 pm

Nanorobots de ADN
Nanorobots origami




Aunque se llaman “nano robots de ADN”, en realidad sería mas apropiado llamarlos “origami de ADN”. Al igual que en el arte japonés de doblar papel, los científicos doblan cadenas de ADN hasta que queda un cuerpo central con dos tiras compuestas de ciertas cadenas de ADN; dependiendo de estas cadenas la estructura se puede unir a diferentes objetivos, como por ejemplo proteínas asociadas con el cáncer. Cuando las dos cadenas se unen a una proteína, el cuerpo se abre expulsando anticuerpos.




El equipo de Ido Bachelet espera poder eliminar el cáncer del paciente en un mes de tratamiento, basándose en los resultados con animales, aunque el resultado no es seguro teniendo en cuenta la novedad del tratamiento. Otras aplicaciones para el futuro serían la reparación de la espina dorsal y otros tejidos.
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Re: Ordenadores vivientes y nanorobots: ADN más allá de la genética

Mensaje por AntonioEncinasMaida el Lun Jun 20, 2016 3:28 pm


El futuro de la medicina de la mano de los nano-robots



Limpiar con nano-robots en forma de tubo y del tamaño de una bacteria las aguas contaminadas de tanques en países menos desarrollados donde el agua es un bien escaso. Utilizar estos dispositivos microscópicos en forma de esfera -producidos a base de platino, agua oxigenada y enzimas, entre otros-, en el ámbito de la medicina como vehículo de cápsulas que contienen el fármaco de tratamientos contra el cáncer.

Éstos son dos de los proyectos con nano-robots en los que está trabajando el químico Samuel Sánchez Ordoñez (1980) y su equipo en el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (Ibec), en Barcelona, donde también es el profesor investigador más joven de los 250 docentes del Icrea, entidad catalana de investigación y estudios avanzados.

Samuel Sánchez en el laboratorio que tiene en el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (Ibec) en Barcelona. ELENA RAMON EXPANSION

El químico de origen andaluz, reconocido con el Premio Fundación Princesa de Girona a la Investigación Científica 2015, cuenta con el apoyo de la Unión Europea que le otorgó el ERC Starting Grant, valorado en 1,5 millones de euros. Entre los premios que ha recibido está el de innovador de menos de 35 años del año 2014, otorgado por la prestigiosa MIT Technology Review.

"No vamos a limpiar el mar, pero sí un tanque en un lugar donde hay poca agua o las tuberías de casa"

"Ahora hay que trabajar muy duro para demostrar que esto es bueno", explica Sánchez. A corto plazo, el proyecto del agua es comercializable y existen dos empresas interesadas, dice. A su juicio, las ventajas están en que se puede reducir el coste y es posible la producción de masiva de nanorobots.
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