Cientistas criam dispositivos com maior potencial de processamento

Pesquisas recentes revelam potencial da nanotecnologia de DNA e mostram como sequências genéticas podem, um dia, ser usadas para o desenvolvimento de supercomputadores

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postado em 07/09/2015 08:10

Roberta Machado

O código genético carrega as informações que programam o funcionamento de cada organismo vivo, um tipo de máquina mais eficiente e complexa do que qualquer computador construído pelo homem. Com a aproximação iminente do limite evolutivo dos dispositivos feitos de metal, os pesquisadores agora se voltam para essa inteligente engenharia da natureza e buscam usar a matéria-prima da vida para fabricar mecanismos artificiais com grande potencial de processamento e miniaturização. Pesquisas recentes revelam o potencial da nanotecnologia de DNA e mostram como sequências genéticas podem, um dia, ser usadas para o desenvolvimento de supercomputadores e até mesmo de nanorrobôs.

Uma única molécula de DNA tem o poder de guardar mais informação do que qualquer pendrive e é mais compacta do que o mais delicado tipo de transistor já fabricado. Por isso, pesquisadores acreditam que o código genético possa um dia substituir o silício na construção de eletrônicos moleculares. Experimentos mostram que o material genético consegue transmitir pequenas cargas por alguns nanômetros, o que, na teoria, possibilitaria a criação de um nanocircuito programável feito unicamente a partir de moléculas de DNA.

“Esses circuitos têm o potencial de ter um comportamento elétrico e a densidade por dispositivo, isto é, a miniaturização seria muito maior. Quando isso for realizado, sistemas de computação também poderão ser construídos. Eu dediquei a maior parte da minha carreira, até então, para alcançar esse objetivo”, defende Danny Porath, professor de biomedicina molecular na Universidade Hebraica de Jerusalém. Ele demonstrou, no ano passado, as propriedades condutoras de um tipo de sequência artificial similar à que existe nas células humanas e protege o código genético de mutações.

Porath e sua equipe adaptaram o código para criar uma molécula em que todas as fitas são voltadas para a mesma direção, o que facilitaria a aplicação desse material em um dispositivo eletrônico. O transporte de eletricidade do DNA, ressalta o pesquisador, é diferente daquele observado em um semicondutor como o silício. “Um semicondutor normalmente tem duas ou três dimensões, e o seu comportamento é basicamente determinado pelo gap de energia do material. A nossa molécula é um polímero unidimensional”, compara Porath. “O portador da carga, provavelmente elétrons, salta de um lugar para o outro ao longo da molécula, e o comportamento do transporte da carga é basicamente determinado pela forma com que os elétrons se movem ao longo da molécula. Trata-se, de fato, de um caso especial e interessante”, descreve.

Origami
O DNA é o único tipo de molécula que pode ser programada para assumir formas complexas. Por isso, o conceito de um equipamento construído a partir dele fez muito sucesso há cerca de duas décadas. As dificuldades esfriaram os ânimos dos pesquisadores por muitos anos, mas a recente evolução e o barateamento das técnicas de nanoengenharia genética forneceram o tipo de matéria-prima que deu o fôlego para que os cientistas finalmente testassem suas teorias de manipulação e construção a partir de variações artificiais do composto orgânico.

Uma das técnicas que mais têm despertado o interesse de cientistas e investidores é conhecida como origami de DNA, um método que permite a fabricação de máquinas moleculares. Já é possível, por exemplo, programar as sequências genéticas para se dobrarem de diversas formas e assumirem funções específicas. Pesquisas recentes da Universidade Técnica de Munique (TUM) demonstraram o uso da técnica na construção de estruturas complexas e tridimensionais que podem ser controladas a partir de processos químicos, como pequenos motores mais finos que um fio de cabelo.

Armazenamento
Outra linha de pesquisa avança no uso do DNA para o armazenamento de informações digitais. Cientistas trabalham há anos em um código que traduza para a língua dos computadores as cinco letras do alfabeto que representam os blocos que formam uma sequência genética: A, C, T, G e U. O método foi usado para a gravação de livros, imagens e até mesmo arquivos de áudio. As vantagens do material orgânico são claras: uma molécula de DNA artificial pode durar até milhares de anos, além de armazenar até 1 milhão de gigabytes.

Por enquanto, aplicar, medir e combinar as sequências ainda são tarefas complicadas para os engenheiros que pretendem produzir qualquer tipo de equipamento a partir do DNA. Entre os principais desafios que ainda nos separam das máquinas feitas de código genético estão a sintetização de moléculas com determinadas propriedades, longas suficientes ou próprias para a criação de dispositivos híbridos que misturem estruturas genéticas e eletrônicos convencionais.

 

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marcos
marcos - 09 de Setembro às 16:33
Muito legal !! É o avanço inexorável da Ciência tornando nossa vida melhor ... Enquanto isso, na "Pátria Educadora", crianças andam quilômetros para ir à escola, sem merenda, sem cadeiras, sem quadro negro, sem dignidade !!! Este país de governantes incompetentes me dá nojo !!