Detectores de gases artificiales que imitan el lenguaje de las células
El nanocubo detector de gas licuado de petróleo es parte de un proyecto de investigación para desarrollar sistemas artificiales que imitan la compleja cadena de eventos dentro de las células vivas.

Los nanocubos detectores de gas licuado de petróleo son parte de un proyecto de investigación para desarrollar sistemas artificiales que imitan la compleja cadena de eventos dentro de las células vivas. Para construir este ingenio que, además de eficaz y simple, es barato, un equipo de científicos japoneses de la Universidad de Tokio se inspiró en la transducción de señales celulares.

El equipo de investigación trabajó en el proyecto de nanocubos durante más de una década, según explican en Communications Chemistry. Una característica clave del nanocubo, de solo dos nanómetros en cada lado, es que se une, intentando imitar la forma en que las proteínas y el ácido desoxirribonucleico (ADN) se unen en las células vivas.

“La gente piensa automáticamente en los dispositivos cuando hablamos de sensores. Pero hay muchos ejemplos de sensores naturales en el cuerpo“, subraya el profesor Shuichi Hiraoka, investigador principal del proyecto, que trabaja en el Departamento de Ciencias Básicas de la Universidad de Tokio.

Este investigador detalla que los sensores de nanocubos envuelven completamente las moléculas que contienen, lo que significa que podrían ser especialmente útiles para distinguir entre moléculas que tienen forma de cadenas simples de diferentes longitudes (alcanos) sin grupos funcionales únicos.

Cuando el cubo se llena de gas, las esquinas se hinchan

El último análisis realizado revela que los nanocubos brillan en azul bajo la luz ultravioleta (UV) cuando se llenan con gas licuado de petróleo (GLP), que es inflamable.

detector de gas licuado de petróleo
Científicos de la Universidad de Tokio han construido un detector de gas licuado de petróleo (GLP) simple, barato, altamente sensible y específico. El gas es detectado por una pequeña caja llamada nanocubo, aproximadamente una cuadragésima parte del tamaño de un glóbulo rojo humano. El nanocubo se ilumina en azul bajo luz fluorescente cuando se llena con el gas. Imagen: Zhan Et Al., Cc-By

El material químico del que está hecho el cubo es un polvo blanco cuando está seco, pero cuando se mezcla con agua, seis moléculas con forma de engranaje o copo de nieve se conectan automáticamente para formar los cubos.

El brillo natural, o fluorescencia, de los nanocubos es un equilibrio de dos características físicas competitivas de esas moléculas: el brillo es limitado cuando las moléculas se apilan como tortitas, pero se mejora cuando las moléculas se bloquean en su lugar y se estiran ligeramente.

Tres moléculas se unen en cada esquina del cubo, por lo que sus bordes se apilan juntos, lo que limita el brillo. Cuando el cubo se llena de gas, las esquinas se hinchan ligeramente y ese estiramiento mejora el brillo.

Detectores de gases, primer paso en el diseño que imita células vivas

Los investigadores construyeron un detector de gas simple y barato utilizando solo los nanocubos, una luz ultravioleta común y un detector de luz fluorescente.

Los nanocubos son tan sensibles como cualquier detector de gas actual, lo que significa que podrían detectar cantidades muy bajas de GLP.

Sin embargo, los nanocubos son increíblemente específicos para el GLP. No detectan otros tipos similares de gases inflamables, como el metano (gas natural) o el dióxido de carbono (CO2). Esta especificidad probablemente ocurre porque exactamente tres moléculas de LPG se colocan en bloques similares, como en el juego de Tetris, para un ajuste perfecto dentro del nanocubo.

Los detectores de gas comunes no tienen esta especificidad y emitirán una alarma para cualquier tipo de gas peligroso. “El hecho de que los sensores comunes no puedan distinguir estos gases similares -dice Hiraoka- no es realmente un problema, porque todos son peligrosos para nosotros”.

En lugar de diseñar nuevos detectores de gas, el verdadero objetivo de los investigadores es imitar la compleja cadena de eventos para detectar e informar señales en las células vivas.

Los investigadores planean proyectos adicionales para alterar los bloques de construcción de los nanocubos para que los cubos puedan detectar diferentes moléculas e informar diferentes señales.

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