Semiconductores nanométricos para modificar el ADN

Se ha desarrollado recientemente un método nuevo para iniciar y controlar las reacciones químicas en las hebras de ADN, usando semiconductores del tamaño de nanómetros. Los detalles de esta metodología fueron dados a conocer en Octubre 4, 2002 por el Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de los Estados Unidos (Argonne, IL, EUA).
La tecnología se basa en moléculas orgánicas pequeñas que conectan las propiedades electrónicas de los semiconductores a las moléculas orgánicas o biológicas. Se usaron estos "enlazantes conductores” para conectar hebras de ADN a cristales de dióxido de titanio que miden solamente 4.5 nm de diámetro.
En la presencia de luz, los nanocristales de dióxido de titanio actúan como semiconductores generando un fuerte poder oxidante que actúa sobre las moléculas orgánicas. Usando eslabones conductores diferentes, los investigadores lograron controlar selectivamente la oxidación.

Estas nanopartículas tienen una gama amplia de aplicaciones potenciales en los equipos de señales basadas en el ADN. Puesto que las cuatro bases que conforman el ADN se oxidan a velocidades distintas (la guanina es la que se oxida más fácilmente, seguida en orden decreciente de reactividad por la adenina, citosina y timina), es posible determinar la secuencia de bases comparando la velocidad y eficiencia de las reacciones.

Otra aplicación potencial es en el campo de la terapia génica. Las moléculas híbridas ADN-dióxido de titanio, pueden ser usadas como "enzimas artificiales de restricción”, con el fin de eliminar secuencias no deseadas de ADN enfocándolas y controlándolas mediante la luz. Por ejemplo, una hebra simple de ADN sintético que contiene la secuencia de un defecto genético se puede unir al dióxido de titanio. La hebra de ADN llevará el dióxido de titanio unido al núcleo y presumiblemente al sitio del defecto genético en el cromosoma. La luz iniciará la química oxidativa, la cual corta el gen defectuoso y permite la reparación con una secuencia genética sana.



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Argonne National Laboratory