Nueva nanotecnología descomprime eficientemente el ADN para realizar pruebas genéticas rápidas y sencillas

Las técnicas tradicionales de desnaturalización del ADN se basan en un calentamiento intenso y procesos químicos que no solo consumen mucha energía, sino que también pueden dañar las delicadas moléculas de ADN. Estos métodos son lentos, requieren calentar toda la muestra y reducen la precisión del análisis posterior. Una descompresión precisa y eficiente del ADN es esencial para la genómica personalizada; sin embargo, las tecnologías actuales no ofrecen soluciones rápidas, no destructivas y energéticamente eficientes. Ahora, una nueva tecnología ofrece una forma de descomprimir el ADN de forma suave y precisa mediante calor localizado, lo que permite la lectura en tiempo real de cadenas individuales de ADN sin dañarlas.

Un sistema basado en nanotecnología, desarrollado por investigadores de la Universidad de Osaka (Osaka, Japón), aborda estos desafíos mediante un calentador microscópico de bobina de platino integrado en un dispositivo de nanoporos. A medida que el ADN se acerca al nanoporo, el voltaje aplicado a la bobina produce calor, abriendo localmente la doble hélice y permitiendo la lectura de la cadena simple. Una ventaja significativa de este enfoque es su eficiencia energética: requiere solo unos pocos milivatios de potencia para funcionar. El dispositivo permite un control preciso del proceso de apertura, incluyendo el tiempo y la velocidad, a la vez que minimiza el daño al ADN. Esto se logra regulando el movimiento de la molécula a través del poro mediante señales eléctricas y observando su interacción con fuerzas circundantes como la fricción del fluido y la temperatura. Estos conocimientos son clave para seguir avanzando en las tecnologías de secuenciación de ADN basadas en nanoporos.

El nuevo método se validó utilizando una molécula larga de ADN viral de casi 50.000 pares de bases y un plásmido circular más pequeño. En ambos casos, solo se necesitó un calor mínimo para iniciar la descompresión. Los resultados, publicados en ACS Nano, demuestran cómo el dispositivo permite un control preciso y en tiempo real de la separación de las cadenas de ADN. Su diseño compacto y de bajo consumo es prometedor para la integración en herramientas de diagnóstico portátiles, allanando el camino para las pruebas genéticas in situ. Estas herramientas podrían revolucionar la medicina personalizada al identificar rápidamente los genes causantes de enfermedades y respaldar las decisiones de tratamiento adaptadas al perfil genético único de cada persona. Los investigadores pretenden refinar el sistema para aplicaciones clínicas y de investigación más amplias, lo que podría transformar la forma en que se accede a los datos genéticos y se utilizan en la atención médica.

“Nuestro dispositivo será fácil de fabricar y esperamos que se convierta en una tecnología clave para la secuenciación rápida y precisa de próxima generación. El dispositivo es microscópico y consume muy poca energía, por lo que podría incorporarse a dispositivos de diagnóstico portátiles, permitiendo el acceso in situ a información genética que puede guiar el diagnóstico y el tratamiento”, afirmó Tomoji Kawai, autor principal y profesor de la Universidad de Osaka.

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Universidad de Osaka