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Científicos de China y EEUU desarrollan estructuras de sílice inspiradas en diatomeas

WASHINGTON, 16 jul (Xinhua) -- Científicos estadounidenses y chinos diseñaron una nanoestructura similar a una diatomea que está inspirada en la diminuta criatura unicelular con múltiples formas que produce cerca de una carta parte del oxígeno de la Tierra.

Un estudio publicado hoy en la revista Nature reveló que la deposición de sílice podría aplicarse de forma eficaz a arquitectura sintética basada en ADN, ya que mejora su elasticidad y durabilidad.

En última instancia podría tener aplicaciones en nuevos sistemas ópticos, nanolitografía de semiconductores, nanoelectrónica, nanorobótica y aplicaciones médicas, como suministro de medicamento.

Los investigadores de la Universidad Estatal de Arizona, en colaboración con investigadores del Instituto de Física Aplicada de Shanghai de la Academia de Ciencias de China y de la Universidad Jiaotong de Shanghai, tomaron prestadas técnicas que ocurren en las diatomeas para depositar capas de sílice para cultivar armazones intrincados.

Con el uso de la técnica de origami de ADN, diseñaron plataformas a nanoescala de varias formas por el que las partículas de sílice, son atraídas por carga eléctrica y se pueden adherir, según el estudio.

La estructura de escalera de la doble hélice del ADN se forma cuando hilos complementarios de bases de nucleótidos, de modo que este comportamiento previsible puede explotarse para producir una variedad virtualmente ilimitada de diseños de ingeniería.

En el nuevo estudio, los investigadores mostraron que las arquitecturas diseñadas con ADN, cada una de millonésimas de metro de diámetro, podrían utilizarse como marcos estructurales en los que los exoesqueletos de diatomeas compuestos por sílice podrían crecer de forma precisa y controlada.

Una vez que se terminan los marcos de ADN, las agrupaciones de partículas de sílice que portan una carga positiva son atraídas electroestáticamente a la superficie de las formas de ADN con carga negativa, acumulándose en un período de varios días, como pintura aplicada a una cáscara, según el estudio.

Los científicos encontraron que las arquitecturas de sílice de las diatomeas no sólo tienen una elegancia inspiradora, sino que son excepcionalmente duras. Los exoesqueletos de sílice tienen la más alta fortaleza específica de cualquier material producido de forma biológica, incluyendo huesos, cuernos o dientes.

En el estudio, los investigadores midieron la resistencia a la ruptura de las nanoestructuras de ADN de sílicie aumentado.

Al igual que sus homólogos naturales, estas formas mostraron mucha mayor fortaleza y resistencia, y exhibieron un incremento de hasta 10 veces la fuerza que pueden soportar, en comparación con los diseños sin sílice, y también conservaron una flexibilidad considerable.

"Estamos interesados en desarrollar métodos para crear nanoestructuras híbridas de orden superior. Por ejemplo, se podrían lograr materiales híbridos de múltiples capas y varios componentes por una deposición gradual de distintos materiales para expandir la diversidad biomimética", dijo Fan Chunhai de la Universidad Jiaotong de Shanghai, uno de los autores del estudio.