De los laboratorios: nanotecnología

Computación de nanocables
Un método práctico para circuitos CMOS basados ​​en nanocables

Este circuito CMOS basado en nanocables (los nanocables son demasiado pequeños para verlos) podría dar lugar a computadoras más pequeñas y potentes. (Cortesía de Dunwei Wang)

Fuente: Simetría complementaria Lógica de nanocables de silicio: inversores energéticamente eficientes con ganancia
Dunwei Wang y col.
Pequeña 2(10): 1153-1158

Esta historia fue parte de nuestro número de noviembre de 2006

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Resultados: Los investigadores de Caltech han creado circuitos lógicos basados ​​en nanocables de silicio similares a los circuitos semiconductores complementarios de óxido metálico utilizados en los chips de computadora. Dichos circuitos combinan dos tipos de transistores que responden de manera opuesta a las señales electrónicas, una disposición útil para chips energéticamente eficientes. Debido a que el nuevo método puede producir ambos tipos de transistores en una sola superficie, podría ser adecuado para la producción en masa.

Por qué es importante: Debido a su pequeño tamaño y excelentes propiedades electrónicas, los nanocables de silicio podrían habilitar sensores portátiles ultrasensibles para detectar el cáncer o identificar peligros biológicos. Es más, los nanocables podrían conducir a chips de computadora más potentes y energéticamente eficientes. Pero los prototipos anteriores de circuitos basados ​​en nanocables se hicieron utilizando técnicas que no se prestan al procesamiento por lotes. Los nuevos métodos podrían hacer que los circuitos de nanocables sean prácticos de fabricar.

Métodos: Para hacer transistores de tipo p y n, los dos tipos necesarios en los circuitos CMOS, los investigadores primero crearon un patrón de tablero de ajedrez del silicio de tipo p y n: doparon cuadrados adyacentes con diferentes dopantes, utilizando máscaras producidas por fotolitografía. Luego, utilizando un método que habían desarrollado previamente, los investigadores grabaron selectivamente el silicio para formar matrices ordenadas de nanocables. Finalmente, conectaron estos nanocables usando litografía de haz de electrones para formar transistores y un tipo fundamental de circuito lógico llamado inversor.

Próximos pasos: Para la producción en masa, los investigadores reemplazarán la litografía con haz de electrones por el método más rápido de fotolitografía. También deben demostrar que un proceso experimental para hacer lotes de matrices de nanocables, llamado nanoimpresión, funcionará en la fabricación a gran escala.

Envases inteligentes de tamaño nanométrico
Las nanopartículas podrían indicar cuándo están dentro de tipos específicos de células, lo que da lugar a nuevos métodos de diagnóstico y tratamiento.

Fuente: Toward Intelligent Nanosize Bioreactors: Un nanocontenedor de polímero funcional, equipado con canales y conmutable por pH
Pavel Broz et al.
Nano letras 6(10): 2349-2353

Resultados: Investigadores en Suiza han fabricado recipientes de 200 nanómetros de ancho salpicados de poros cuyas paredes están formadas por proteínas bacterianas. Demostraron que estos nano contenedores pueden controlar la ubicación y la duración de una señal fluorescente, iluminándose solo cuando la acidez de su entorno coincide con las estructuras internas de las células llamadas lisosomas, que digieren materiales extraños que entran en una célula.

Por qué es importante: El trabajo muestra que las nanopartículas que utilizan poros activos pueden responder a señales ambientales, como la acidez, para realizar funciones útiles. En una aplicación, los nanoportadores sensibles al pH se iluminaban solo una vez que encontraban lisosomas, lo que garantizaba que habían llegado al interior de las células. Los investigadores demostraron anteriormente que los portadores pueden adherirse a tipos particulares de células, como los macrófagos, lo que sugiere que dicho sistema podría usarse para identificar células específicas en una muestra de laboratorio. Con algunas modificaciones, también podría usarse para liberar un fármaco solo dentro de las células objetivo, haciendo que el tratamiento farmacológico sea más eficaz y reduciendo los efectos secundarios al proteger el tejido cercano.

Métodos: Los polímeros especialmente diseñados combinados con proteínas bacterianas se autoensamblan para formar los contenedores, mientras que las enzimas agregadas que descomponen ciertos compuestos, provocando que emitan fluorescencia, quedan atrapadas en el interior. El tamaño de los poros evita que las enzimas se escapen, pero permite que los compuestos ingresen gradualmente al recipiente para descomponerse, creando una señal duradera que se limita a los recipientes. La sensibilidad al pH es el resultado de dos factores: las enzimas funcionan mejor en la acidez lisosomal y los poros, que están abiertos en la mayoría de las condiciones, se cierran a concentraciones de ácido demasiado altas.

Próximos pasos : La investigación requiere más pruebas para confirmar que las nanopartículas funcionan en sujetos vivos. Para posibles aplicaciones de administración de fármacos, los investigadores emparejarán fármacos con dianas celulares específicas y desarrollarán un mecanismo de liberación; podría basarse en poros sintéticos que permanecen cerrados en ambientes neutros y alcalinos, así como en los altamente ácidos, abriéndose solo en el rango de pH particular del interior de un lisosoma.

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