Brazo robótico a nanoescala con propulsión eléctrica.

Científicos de todo el mundo están trabajando en nuevas tecnologías para las nanofactorías del futuro. Esperan que algún día se utilicen para analizar muestras bioquímicas o producir agentes médicos activos. Las máquinas en miniatura necesarias ya se pueden producir de forma rentable utilizando la técnica de origami de ADN.

La única razón por la cual estas máquinas moleculares no se han implementado en gran escala es por ser demasiado lentas. Los bloques de construcción se activan con enzimas, hebras de ADN o luz para luego realizar tareas específicas, por ejemplo, recolectar y transportar moléculas. 

Investigadores de la Universidad Técnica de Munich (TUM) han desarrollado una novedosa tecnología de propulsión eléctrica para nanorrobots (nanobots). Permite que las máquinas moleculares se muevan 100.000 veces más rápido con relación a los movimientos originados con los procesos bioquímicos utilizados en el presente. Esto hace que los nanobots sean lo suficientemente rápidos como para realizar trabajos de línea de montaje en fábricas moleculares.  

Science, 19 January 2018, Vol 359, pp. 296-301

Construir una línea de ensamblaje nanotecnológico requiere un tipo diferente de tecnología de propulsión. La idea es dejar la completamente la conmutación bioquímica de las nanomáquinas remplazándola  por interacciones entre las estructuras de ADN y los campos eléctricos. El principio detrás de la tecnología de propulsión es simple: como las moléculas de ADN tienen cargas negativas se las  puede mover aplicando campos eléctricos. Teóricamente esto debería permitir que los nanobots de ADN sean dirigidos usando impulsos eléctricos. Cada una de las máquinas en miniatura producidas tiene un brazo de 400 nanómetros unido a una placa base rígida de 55 por 55 nanómetros con una junta flexible hecha de bases separadas. Esta construcción asegura que los brazos puedan girar arbitrariamente en el plano horizontal. Al aplicar campos eléctricos, podemos rotar arbitrariamente sus brazos. Un simple clic del mouse es todo lo que se necesita para moverlos en otra dirección. Con la finalidad de determinar si y con qué rapidez los brazos del robot se alinearían con un campo eléctrico, los investigadores colocaron varios millones de brazos de nanotubos marcando sus puntas con pigmentos fluorescentes y observaron su movimiento usando microscopía de fluorescencia. Al cambiar la dirección del campo eléctrico se modifica orientación de los brazos permitiendo controlar el movimiento. 
Los nanobrazos robóticos accionados con propulsión eléctrica constituyen una interesante contribución al desarrollo de líneas de montaje en  fábricas moleculares.

Lectura complementaria:

A self-assembled nanoscale robotic arm controlled by electric fields.