Biocomputacion extracelular para nanorrobots medicos.

Biocomputacion extracelular para nanorrobots medicos.

(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. Informacion adicional Fuente: NCyT