Transistores de tamaño de virus

Imagínese, si lo desea, poder enviar señales a una célula inmune dentro del cuerpo humano para generar anticuerpos que puedan luchar contra un virus, bacteria, cáncer u otros patógenos. Si bien esto puede parecer que sale de las películas de terror de ciencia ficción, esta posibilidad ficticia ha dado un paso más para convertirse en una realidad científica con el desarrollo de transistores biocompatibles que son del tamaño de un pequeño virus. 

El profesor Charles Lieber y sus colegas han usado nanocables para crear un transistor que es tan pequeño que puede usarse para ingresar y sondear células sin interrumpir la maquinaria intracelular; Estos conmutadores semiconductores a nanoescala podrían incluso utilizarse para permitir la comunicación bidireccional con células individuales. 

Lieber lleva más de una década trabajando en el desarrollo, diseño y síntesis de piezas a nanoescala que han permitido la creación de estos pequeños dispositivos electrónicos. La creación de esta interfaz biológica de un dispositivo a nanoescala capaz de comunicarse con un organismo vivo ha sido un proyecto complicado, el problema era poder insertar un transistor construido en un plano en un objeto 3D de una célula, tal vez 10 micras es de tamaño, en donde la perforación la celda no era suficiente porque tales transistores necesitan una fuente de alambre desde la cual fluyen los electrones y drenan una nebulosa a través de la cual se descargan. 

La clave era descubrir cómo introducir dos curvas de 120 grados en un cable lineal para crear una configuración de horquilla con el transistor cerca de la punta. Las sondas de nanocables se integraron con un par de interconexiones bimetálicas en capas; unir tiras de 2 metales diferentes que se expanden a diferentes velocidades cuando las temperaturas cambian a como está en los termostatos, para levantar el transistor y sacarlo del plano en el que se creó. 

Insertar su pequeño dispositivo en una célula no fue tan fácil, ya que presionar lo suficiente como para interrumpir la membrana celular la mató con bastante rapidez. Cuando el dispositivo de nanocables de horquilla se recubrió con una capa de lípidos grasos, el dispositivo se introdujo fácilmente en la célula a través de la fusión de membrana, que es el proceso relacionado con los que las células usan para engullir a los patógenos. Lieber explica que esta innovación es importante porque indica que cuando una estructura hecha por el hombre es tan pequeña como un virus, puede comportarse como lo hacen las estructuras biológicas.

Las pruebas preliminares del pequeño nanodispositivo indican que podría usarse para medir la actividad dentro de las neuronas, las células cardíacas y las fibras musculares, entre otras, y también podría medir dos señales distintas dentro de una sola célula simultáneamente, o incluso el funcionamiento de los orgánulos intracelulares. 

Debido a que un transistor permite la aplicación de un pulso de voltaje, este pequeño dispositivo puede incluso algún día ser capaz de proporcionar una base para un cálculo digital biológico híbrido o una estimulación cerebral profunda para aquellos con afecciones como la enfermedad de Parkinson, o incluso puede servir como un interfaz para una prótesis que requiere procesamiento de información en el punto donde se conecta al usuario. Al igual que con cualquier innovación como esta, los usos de dicho dispositivo solo están limitados por la imaginación, para bien o para mal, en cualquier caso. Indudablemente, será necesario establecer normas de seguridad antes de utilizarlo en el futuro. 

“La electrónica digital es tan poderosa que domina nuestra vida cotidiana. Cuando se reduce, las diferencias entre los sistemas digitales y vivos se desdibujan, por lo que tienes la oportunidad de hacer cosas que suenan a ciencia ficción, cosas que la gente solo ha soñado “, dice Lieber. 

Materiales proporcionados por:

https://harvardmagazine.com/2011/01/virus-sized-transistors

https://cml.harvard.edu/assets/Harvard%20Magazine_Virus-Sized%20Transistors_Jan-Feb2011.pdf

http://cml.harvard.edu/

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