El motor rotatorio de flujo más pequeño del mundo

Los motores rotatorios de flujo han proporcionado energía a la humanidad desde hace muchos siglos. Los más antiguos son los molinos de viento y los de agua. Entre los nuevos, destacan las turbinas hidroeléctricas y los aerogeneradores.

Estos motores rotativos, impulsados por un flujo, también ocupan un lugar destacado en las células biológicas. Un ejemplo es la FoF1-ATP sintasa, la cual produce el combustible que las células necesitan para funcionar. Pero la construcción sintética a escala nanométrica ha sido hasta ahora una meta inalcanzada.

Ahora, el equipo de Xin Shi y Cees Dekker, del departamento de Bionanociencia en la Universidad Tecnológica de Delft (TU Delft) en los Países Bajos, ha conseguido crear el motor rotatorio de flujo más pequeño del mundo, a escala nanométrica. Está hecho de ADN. Esta estructura se acopla a un nanoporo, una diminuta abertura, en una fina membrana.

Bajo las condiciones adecuadas, el manojo de ADN de solo 7 nanómetros de grosor se autoorganiza en una configuración similar a la de un rotor, y puede moverse a más de 10 revoluciones por segundo.

El rotor es capaz de aprovechar la energía de un flujo de agua o uno de iones establecido a través de un voltaje aplicado. Puede aprovechar incluso la mera diferencia entre la concentración de sal en una cara de la membrana y la concentración en la otra cara.

Recreación artística del motor de ADN alimentado por flujo. (Imagen: Cees Dekker Lab / SciXel)

Este logro de la primera construcción experimental de rotores activos impulsados por el flujo a escala nanométrica llegó por sorpresa. Cuando los investigadores observaron por primera vez las rotaciones, se quedaron perplejos, ya que no entendían cómo podían unas varillas de ADN tan sencillas ejecutar de manera sostenida estas rotaciones tan precisas. El enigma se resolvió en conversaciones con el teórico Ramin Golestanian y su equipo del Instituto Max Planck de Dinámica y Autoorganización en Gotinga (Alemania). Analizaron a fondo el sistema mediante modelos digitales y descubrieron el fascinante proceso de autoorganización en el que los manojos se deforman espontáneamente en rotores quirales que luego se acoplan al flujo de los nanoporos.

El equipo expone los detalles técnicos de su logro en la revista académica Nature Physics, bajo el título “Sustained unidirectional rotation of a self-organized DNA rotor on a nanopore”. (Fuente: NCYT de Amazings)