Los transistores son componentes esenciales en los dispositivos electrónicos de hoy en día. Forman parte indispensable en los ordenadores, en cuyos microchips se cuentan por millones. Su función consiste en controlar el flujo de electrones que pasan por los cables metálicos que conectan las partes. ¿Y si este esquema cambiara, sustituyendo el cableado por una cadena de ADN y los electrones por enzimas?
Esta chocante hipótesis no es tal, realmente. Un equipo de investigadores de Stanford ha logrado sintetizar un transistor con tejido biológico, que precisamente utiliza el ADN para reemplazar la función del cable metálico y las enzimas como electrones. Este dispositivo biológico se comporta como un transistor y lo hace dentro de la batería E. Coli, presente en el proceso digestivo y frecuentemente estudiada en proyectos de ingeniería genética.
Los científicos participantes en el experimento explican a la revista Science cómo la creación de estos transistores biológicos podría propiciar que tuvieran lugar procesos de computación dentro de las células. Conectando estos dispositivos entre sí dentro de los microorganismos, sería posible dar lugar a procesos de cierta complejidad y de gran influencia para la ingeniería genética. Los investigadores citan concretamente, como una de las tareas realizables, el control de cómo se expresan los genes en un organismo.
Los transistores biológicos, a los que sus creadores han llamado ‘transcriptores’, pueden funcionar como un puerta lógica, siendo capaces de recibir señales, procesarlas y enviar la información resultante a continuación. Cada uno de estos dispositivos cuenta con alrededor de 150 piezas de código genético.
Se trata de un gran avance para la ingeniería genética y la biología molecular, que podrá ser utilizado por otros investigadores. Hay que reconocerles un mérito añadido a los científicos de Stanford, ya que han hecho públicos y gratuitos los diseños de este transistor biológico, con el fin de dar un impulso a los experimentos que vayan en la misma línea.
Cuando la electrónica y la biología confluyen
Una de las dificultades que tradicionalmente se viene observando en el campo médico es la integración de dispositivos electrónicos, artificiales, dentro de tejidos humanos. Se trata de una tarea complicada en tanto los chips que deben introducirse en el cuerpo humano están formados por silicio, como material base.
Debido a sus eficientes funciones como semiconductor, el silicio es un material presente en todos los circuitos de los dispositivos electrónicos. Pero su rigidez complica las cosas a la hora de introducirlo en tejidos. Puede rasgar el interior, produciendo heridas, y no se adapta al entorno. La humedad y las altas temperaturas pueden dañar este tipo de estructuras.
Por ello se ha intentado sustituir al silicio por el grafeno, un material mucho más adaptable. Es flexible y, por tanto, no tiene peligro para los tejidos. Pero además también interactúa con los fluidos del interior del cuerpo. Un equipo de la Universidad Técnica de Múnich los está probando actualmente en estructuras neuronales.
Estos esfuerzos por encontrar materiales adaptables al cuerpo humano reflejan la importancia que se les da a los implantes en tejidos, sobre todo sobre las estructuras neuronales. Algunas enfermedades degenerativas, como el Alzheimer, podrían tener su solución en este tipo de tecnología.
Aplicaciones futuras
La adaptación de los componentes electrónicos a los tejidos biológicos es clave para producir avances médicos en este sentido. Así, la investigación que sale de Stanford espera poder crear verdaderos ordenadores dentro de las células. Uno de los objetivos que ven más cercano es el establecimiento de biosensores precisos, para saber a qué efectos químicos está expuesta una célula. Se podrían programar los dispositivos para que enviaran una señal cuando algún indicador se disparara, como por ejemplo la glucosa o la cafeína.
“A largo plazo esperamos que los bio-ordenadores puedan usarse para estudiar y reprogramar los sistemas vivos y mejorar la terapéutica celular”, comenta Jerome Bonnet, quien firma la publicación en Science. Reemplazar tejidos muertos o regenerarlos es una de las aplicaciones más interesantes con las que se especula en el futuro.
Imagen: ssoosay
