Arte con ADN - Creación digital de 16 millones de colores mediante la química
La anterior limitación a 256 colores superaba con creces
La doble hélice del ADN está compuesta por dos moléculas de ADN cuyas secuencias son complementarias entre sí. La estabilidad del dúplex puede ajustarse en el laboratorio controlando la cantidad y la ubicación de las secuencias complementarias imperfectas. Los marcadores fluorescentes unidos a una de las cadenas de ADN coincidentes hacen visible el dúplex, y la intensidad de la fluorescencia aumenta con el incremento de la estabilidad del dúplex. Ahora, investigadores de la Universidad de Viena han conseguido crear dúplex fluorescentes que pueden generar cualquiera de los 16 millones de colores, una labor que supera la anterior limitación de 256 colores. Esta amplísima paleta puede utilizarse para "pintar" con ADN y reproducir con precisión cualquier imagen digital en una superficie 2D en miniatura con una profundidad de color de 24 bits. Esta investigación se publicó en el Journal of the American Chemical Society.
La capacidad única de las secuencias complementarias de ADN para reconocerse y ensamblarse como dúplex es el mecanismo bioquímico que explica cómo se leen y copian los genes. Las reglas de la formación de dúplex (también llamada hibridación) son simples e invariables, lo que las hace predecibles y también programables. Programar la hibridación del ADN permite ensamblar genes sintéticos y construir nanoestructuras a gran escala. Este proceso depende siempre de una perfecta complementariedad de secuencias. La inestabilidad programable amplía enormemente nuestra capacidad de manipular la estructura molecular y tiene aplicaciones en el campo de la terapéutica del ADN y el ARN. En este novedoso estudio, investigadores del Instituto de Química Inorgánica de la Universidad de Viena demostraron que la hibridación controlada puede dar lugar a la creación de 16 millones de colores y reproducir con precisión cualquier imagen digital en formato de ADN.
Un lienzo del tamaño de una uña
Para crear el color, se hibridan diferentes pequeñas cadenas de ADN unidas a moléculas fluorescentes (marcadores) que pueden emitir color rojo, verde o azul a una larga cadena de ADN complementaria en la superficie. Para variar la intensidad de cada color, se reduce la estabilidad del dúplex eliminando cuidadosamente bases de la cadena de ADN en posiciones predefinidas a lo largo de la secuencia. Una menor estabilidad conlleva un tono de color más oscuro, y el ajuste fino de esta estabilidad da lugar a la creación de 256 tonos para todos los canales de color. Todas las tonalidades pueden mezclarse y combinarse dentro de un mismo dúplex de ADN, generando así 16 millones de combinaciones e igualando la complejidad cromática de las imágenes digitales modernas. Para lograr este nivel de precisión en la conversión de ADN a color, fue necesario sintetizar más de 45.000 secuencias únicas de ADN.
Para ello, el equipo de investigación utilizó un método de síntesis paralela de ADN denominado síntesis de matriz sin máscara (MAS). Con MAS se pueden sintetizar cientos de miles de secuencias únicas de ADN al mismo tiempo y en la misma superficie, un rectángulo en miniatura del tamaño de una uña. Como el método permite al experimentador controlar la ubicación de cualquier secuencia de ADN en esa superficie, también se puede asignar selectivamente el color correspondiente a una ubicación elegida. Automatizando el proceso con guiones informáticos específicos, los autores pudieron transformar cualquier imagen digital en una fotocopia de ADN con una reproducción exacta del color. "Esencialmente, nuestra superficie de síntesis se convierte en un lienzo para pintar con moléculas de ADN a escala micrométrica", afirma Jory Lietard, IP del Instituto de Química Inorgánica.
La resolución se limita actualmente a XGA, pero el proceso de reproducción es aplicable a 1080p, así como a una resolución de imagen potencialmente 4K. "Más allá de la imagen, un código de color del ADN podría tener aplicaciones muy útiles en el almacenamiento de datos en el ADN", dice Tadija Kekić, candidato a doctor en el grupo de Jory Lietard. Como demuestra el Premio Nobel 2023 atribuido al desarrollo de los puntos cuánticos, la química del color tiene un brillante futuro por delante.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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