Microdispositivos construidos genéticamente

Microdispositivos nanoestructurados pronto podrán ser producidos a granel a costos más bajos, y con una variedad más amplia de composiciones y formas que lo que una vez fue posible, resultando en mejoramientos dramáticos en la funcionalidad del dispositivo utilizando estructuras muy pequeñas generadas biológicamente.

Esas técnicas permitidas biológicamente completamente nuevas están descritas en la edición de Julio de 2005 de la revista "International Journal of Applied Ceramic Technology”. Los métodos recientemente diseñados de este estudio para la producción en masa a bajo costo de microdispositivos pueden producir avances sin precedentes en los microdispositivos construidos genéticamente (MCGs) para aplicaciones biomédicas, de computación, ambientes de limpieza, defensa, y muchas otras aplicaciones.

Los procesos de microfabricación tradicionales, similares a las técnicas usadas para crear los microchips de computadores, son costosos y no bien adaptados para producir cantidades grandes de dispositivos nanoestructurados tridimensionales (3D), complicados, con una variedad amplia de características químicas. No obstante, la naturaleza proporciona ejemplos impresionantes de microorganismos que sintetizan corazas nanoestructuradas microscópicas con formas en 3D altamente controladas y muy reproducibles, y características actualmente no alcanzables por procesos hechos por el hombre. Sin embargo, las microcorazas diatómicas que ocurren naturalmente, no tienen las propiedades específicas requeridas para las aplicaciones de dispositivos, como biocompatibilidad, conductividad eléctrica, estabilidad térmica, y compatibilidad química.

De acuerdo con el estudio publicado, la comerciabilidad de tales dispositivos requerirá de la fabricación precisa en 3D de estructuras adaptadas químicamente en una escala fina y la producción en masa de tales estructuras en gran escala. Esos desafíos con frecuencia contradictorios pueden ser abordados con un paradigma nuevo extremadamente novedoso que combine el auto-ensamblaje biológico con la química sintética: conversión inorgánica conservadora de la forma y la conversión bioclástica (BaSIC, por su sigla en inglés). Entre los microorganismos más extraordinarios de la naturaleza están las diatomáceas (algas unicelulares). Cada una de las decenas de miles de especies de diatomáceas ensambla nanopartículas de silice en una microcoraza con un contorno en 3D distintivo y un patrón de características finas (nanoescala). La duplicación repetida asociada con la reproducción biológica permite que sean generadas cantidades enormes de tales microcorazas 3D. Tal precisión genética es altamente atractiva para la fabricación de dispositivos. Sin embargo, los compuestos químicos naturales ensamblados por las diatomáceas (y otros microorganismos) son relativamente limitados. Con el proceso BaSIC, los ensamblajes biogénicos pueden ser convertidos en una variedad amplia de nuevos compuestos químicos funcionales, mientras mantienen las morfologías en 3D. Los desarrollos en progreso en la ingeniería genética tienen el potencial de generar microorganismos ajustados para crear estructuras de nanopartículas con formas específicas de dispositivo. El cultivo a gran escala de tales microorganismos modificados genéticamente, combinado con la conversión química preservadora de la forma (por medio del proceso BaSIC), proporcionaría entonces GEMS 3D de bajo costo.

De acuerdo con el autor principal del estudio, Kenneth Sandhage, Ph.D., del Instituto de Tecnología Georgia del Instituto de Bioingeniería y Biociencias (Atlanta, GA, EUA), Demostrando que las estructuras derivadas biológicamente pueden ser modificadas químicamente sin cambiar las formas iniciales o las características finas, hemos abierto la puerta para la investigación nueva y el desarrollo en el procesamiento y aplicación de muchos dispositivos que por otra parte serían muy difíciles o costosos de producir.



Enlaces relationados:
Georgia Institute of Technology