Investigadores de la Universidad de Osaka han desarrollado poros ultrapequeños en membranas de nitruro de silicio que se acercan a la escala de los canales iónicos naturales. Estas estructuras permiten una apertura y cierre repetibles mediante reacciones químicas controladas por voltaje. Este avance podría ayudar en la secuenciación de ADN y la computación neuromórfica.
Los canales iónicos en los organismos vivos son estructuras proteicas estrechas que regulan el flujo de partículas cargadas, esenciales para funciones como los impulsos nerviosos. Sus secciones más estrechas abarcan solo unos pocos angstroms, comparables a anchos atómicos. Replicar tal precisión ha desafiado a los expertos en nanotecnología. Un equipo dirigido por Makusu Tsutsui y Tomoji Kawai en la Universidad de Osaka abordó esto fabricando nanoporos en membranas de nitruro de silicio. Estos sirvieron como minirreactores electroquímicos. Al aplicar un voltaje negativo se inició una reacción que formó un precipitado sólido, bloqueando el poro. Al invertir el voltaje, el precipitado se disolvió, reabriendo el camino. «Pudimos repetir este proceso de apertura y cierre cientos de veces durante varias horas», dijo Tsutsui. «Esto demuestra que el esquema de reacción es robusto y controlable». La monitorización de corrientes iónicas reveló picos agudos similares a los de los canales biológicos, lo que indica la creación de múltiples poros subnanométricos dentro de la estructura inicial. Los ajustes en la composición y el pH de las soluciones de reactivos permitieron controlar el tamaño del poro y la selectividad iónica. «Pudimos variar el comportamiento y el tamaño efectivo de los poros ultrapequeños cambiando la composición y el pH de las soluciones de reactivos», señaló Kawai. «Esto permitió el transporte selectivo de iones de diferentes tamaños efectivos a través de la membrana ajustando los tamaños de los poros ultrapequeños». El método apoya estudios de materia en espacios confinados a escala atómica y tiene potencial para la detección de moléculas individuales, como la secuenciación de ADN basada en nanoporos, así como para la computación neuromórfica que emula patrones eléctricos neuronales. Los hallazgos aparecen en Nature Communications.
