{"id":491,"date":"2012-05-25T23:07:40","date_gmt":"2012-05-25T22:07:40","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/ingenieriamateriales\/?p=491"},"modified":"2012-05-25T23:16:37","modified_gmt":"2012-05-25T22:16:37","slug":"nanotecnologia-5-el-sueno-del-autoensamblaje","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/ingenieriamateriales\/2012\/05\/25\/491\/","title":{"rendered":"Nanotecnolog\u00eda (5): el sue\u00f1o del autoensamblaje"},"content":{"rendered":"

Manuel Elices Calafat<\/a><\/strong> (Universidad Polit\u00e9cnica de Madrid; Real Academia de Ciencias Exactas, F\u00edsicas y Naturales; National Academy of Engineering USA)<\/p>\n

Eric Drexler en su provocativo libro Engines of Creation (Nanotecnolog\u00eda<\/em>, 1993) nos describ\u00eda un mundo donde los ordenadores se fabrican ellos mismos. Los componentes nanom\u00e9tricos de estas m\u00e1quinas se disuelven en un medio adecuado y se agita suavemente la mezcla. Toqueteando la qu\u00edmica de los componentes, de forma que unos se atraigan y otros se repelan, las piezas se autoensamblan, como por arte de magia, y acaba surgiendo un ordenador que funciona.<\/p>\n

Este es el tipo de mensajes que lanzan los entusiastas de la nanot\u00e9cnica. Pero los cient\u00edficos que trabajan en este campo saben que esto es un sue\u00f1o lejano. Las posibilidades de inventar un sistema que sea viable comercialmente y capaz de producir dispositivos electr\u00f3nicos sofisticados mediante el autoensamblaje de sus componentes, son muy remotas.<\/p>\n

No obstante, poco a poco \u2014pero mucho antes de lo que los expertos se hab\u00edan atrevido a vaticinar\u2014 han surgido aplicaciones pr\u00e1cticas basadas en el autoensamblaje: en algunos casos ya se combina el autoensamblaje con procedimientos cl\u00e1sicos de fabricaci\u00f3n y tambi\u00e9n existen procedimientos comerciales para seleccionar genes basados en el autoensamblaje guiado por el DNA.<\/p>\n

La idea de fabricar materiales usando procedimientos de autoensamblaje proviene de la biolog\u00eda molecular, donde m\u00e1quinas moleculares muy complejas se autoensamblan sin ning\u00fan control externo. Los ribosomas \u2014las m\u00e1quinas que producen las prote\u00ednas en las c\u00e9lulas\u2014 nos ofrecen un buen ejemplo: Los ribosomas constan de unas 80 prote\u00ednas y cuatro hebras de RNA. Todos los componentes est\u00e1n unidos entre s\u00ed por enlaces d\u00e9biles \u2014fuerzas de van der Wals<\/a> y enlaces de hidr\u00f3geno, pero no enlaces covalentes\u2014. Algunas substancias, como los detergentes, pueden anular estas fuerzas d\u00e9biles y separar los componentes del ribosoma, pero si se elimina el detergente las partes se reagrupan correctamente y se obtiene nuevamente un ribosoma que funciona. Es como si para montar un reloj se mezclaran todas sus piezas en un recipiente con agua y despu\u00e9s se agitara la mezcla.<\/p>\n

Los cient\u00edficos interesados en la fabricaci\u00f3n de nanomateriales a partir de t\u00e9cnicas de autoensamblaje, utilizan sus conocimientos sobre la atracci\u00f3n y repulsi\u00f3n de las mol\u00e9culas para ingeniar sistemas artificiales que funcionen de la misma forma que los ribosomas. De momento, ya han dise\u00f1ado sistemas muy simples que permiten fabricar por autoensamblaje microt\u00fabulos \u2014como\u00a0las prote\u00ednas del esqueleto celular\u2014 o capas de l\u00edpidos \u2014como las membranas celulares.<\/p>\n

Whitesides y sus colaboradores (Gracias D.H. et al<\/em>. (2000) Forming electrical networks in three dimensions by self-assembly. Science<\/em> 289<\/strong>, 1170-1172;\u00a0Clark T.D. et al<\/em>. (2001) Self-assembly of 10-mm-sized objetcs into ordered three-dimensional arrays. J. Am. Chem. Soc.<\/em> 123<\/strong>, 7677-7682;\u00a0Oliver S.R.J. et al<\/em>. (2001) Three-dimensional self-assembly of complex, millimeter-scale structures through capillary bonding. J. Am. Chem. Soc.<\/em> 123<\/strong>, 8119-8120<\/span>) en Harvard han consiguieron fabricar estructuras \u2014filiformes, planas y tridimensionales\u2014 autoensamblando nanopart\u00edculas de oro. Para ello recubrieron peque\u00f1os hex\u00e1gonos de oro \u2014de 10 micras de anchura y 50 nan\u00f3metros de espesor\u2014 con sustancias hidr\u00f3filas o hidr\u00f3fobas (que atraen o repelen el agua). Cuando las part\u00edculas se disuelven en agua, las caras que est\u00e1n recubiertas con sustancias hidr\u00f3fobas tienden a juntarse: Si solamente los bordes de los hex\u00e1gonos son hidr\u00f3fobos se obtienen l\u00e1minas, semejantes a un suelo pavimentado con losetas hexagonales (ver figura, a).<\/p>\n

\"\"<\/a>
Sobre el fondo de la calzada del gigante (Irlanda del Norte) se han insertado estructuras nanom\u00e9tricas planas (a) y filiformes (b) formadas por part\u00edculas de oro autoensambladas.<\/figcaption><\/figure>\n

Si s\u00f3lo son hidr\u00f3fobas las caras, se forman apilamientos de placas que recuerdan peque\u00f1as columnas de monedas (ver figura, b).<\/p>\n

Y si las caras y los bordes son hidr\u00f3fobos se obtienen mazos de columnas, semejantes a las estructuras bas\u00e1lticas de la calzada de los gigantes<\/em> en Antrim, Irlanda. Se dice que la calzada fue construida por el gigante Fionn MacComhal para desafiar a su odiado rival Fingal, que hab\u00eda hecho una carretera parecida en la isla de Staffa.<\/p>\n

Basten estos p\u00e1rrafos para introducir el tema: mi pr\u00f3xima entrada estar\u00e1 dedicada al autoensamblaje en materiales biol\u00f3gicos.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Manuel Elices Calafat (Universidad Polit\u00e9cnica de Madrid; Real Academia de Ciencias Exactas, F\u00edsicas y Naturales; National Academy of Engineering USA) Eric Drexler en su provocativo libro Engines of Creation (Nanotecnolog\u00eda, 1993) nos describ\u00eda un mundo donde los ordenadores se fabrican ellos mismos. Los componentes nanom\u00e9tricos de estas m\u00e1quinas se disuelven en un medio adecuado y se agita suavemente la mezcla. Toqueteando la qu\u00edmica de los componentes, de forma que unos se atraigan y otros se repelan, las piezas se autoensamblan, como por arte de magia, y acaba surgiendo un ordenador que funciona. Este es el tipo de mensajes que lanzan\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":187,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[16827,16825],"tags":[],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/ingenieriamateriales\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/491"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/ingenieriamateriales\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/ingenieriamateriales\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/ingenieriamateriales\/wp-json\/wp\/v2\/users\/187"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/ingenieriamateriales\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=491"}],"version-history":[{"count":7,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/ingenieriamateriales\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/491\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":497,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/ingenieriamateriales\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/491\/revisions\/497"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/ingenieriamateriales\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=491"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/ingenieriamateriales\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=491"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/ingenieriamateriales\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=491"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}