Cromosoma inorgánico basado en silicio

Imagen 1 - Unidad Inchrosil o par de nucleótidos electrónicos

Imagen 2 - Circuito completo para resolver el problema del camino Hamiltoniano

Un cromosoma inorgánico basado en silicio (en inglés Inorganic Chromosome based in Silicon (InChroSil)) es un circuito electrónico que emula el comportamiento y la estructura del ADN orgánico, es decir, con componentes electrónicos se reproduce con toda exactitud la estructura de la doble hélice del ADN, siendo las bases de los nucleótidos componentes electrónicos, y los enlaces químicos entre las bases, también son componentes electrónicos. Esto permite tener un ADN artificial construido con silicio (circuito integrado o semiconductor).

Historia

Inchrosil^[1]^[2]^[3]^[4]^[5]^[6]^[7]^[8]^[9]^[10]^[11] fue inventado y patentado en 2006 por tres hermanos (Silvia, Carlos y José Daniel Llopis Llopis) en la habitación de uno de ellos y con pocos recursos. El primer prototipo solo representaba un par nucleótido y tenía una dimensiones de una cuartilla de papel. Hoy en día se ha desarrollado y mejorado el circuito y, con el mismo espacio se pueden almacenar billones de nucleótidos y con un ahorro de espacio de almacenamiento del 88 por cien, con respecto a los sistemas de almacenamiento genético actual.

En la actualidad se construyen los prototipos en la sala blanca de Microsystems Technology Laboratories (MTL) perteneciente al Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y con personal de la compañía Threellop Nanotechnology Inc, siendo esta última la propietaria de la propiedad industrial (patente).

Características de InChroSil

Inchrosil almacena no solo la hebra principal, sino la complementaria, además de poder almacenar cadenas de ADN incompletas, es decir, nucleótidos donde no posean su complementario. Con esta característica se pueden tener muchas combinaciones de una misma cadena de ADN y, realizarse miles de acoplamientos de hebras incompletas necesarias para la computación con ADN.

En la misma posición que se almacena el nucleótido,InChroSil tiene diseñado un sistema de calidad del nucleótido. Este sistema ocupa la misma posición que el nucleótido y permite mostrar la calidad con que se ha tomado el nucleótido en la secuenciación, con esto tenemos 4 niveles que varían en un 25 por cien cada uno.

Cuando se diseñó InChroSil se quería que fuera interoperable con los sistemas informáticos actuales, ya que, hoy en día, existen implementaciones con ADN orgánico, pero no pueden operar con los sistemas convencionales, además de poseer un carácter perecedero.

Reproducción del experimento de Adleman

Los hermanos llopis reprodujeron mediante hebras Inchrosil el experimento del Prof. Leornard Adleman,^[12] el cual demostró que con hebras de ADN orgánico se puede resolver el problema del camino hamiltoniano con ADN (computación basada en ADN).^[13] Desde 1994 se han realizado varios desarrollos con ADN orgánico para construir máquinas con ADN, pero con el inconveniente de que el material era perecedero, es material orgánico, por ese motivo en el 2006 y de la mano de los hermanos Llopis se implementó una versión con circuitos integrados, para que de esta forma fuera infinitamente reprogramable y con una durabilidad de la información de más de 40 años.

Usos de InChroSil

Inchrosil se utiliza sobre todo para almacenamiento masivo de secuencias de ADN, siendo sus usos:

Identificación genética personal, con el almacenamiento de la huella genética. Su invención se debe el doctor Alec Jeffreys en la Universidad de Leicester en 1984.
Estudios genéticos, siendo la herramienta donde se almacenaría secuencias grandes, que se podría comparar y manipular digitalmente.
Bancos genéticos, donde se almacenen cantidades grandes de información genéticas.
Clasificación de especies y animales.
Herramienta para estudios médicos (genéticos).

Cod-InChroSil (Codification InChroSil)

Además de almacenar información genética, InChroSil puede almacenar información no genética, como imágenes, archivos de música o texto. Esto se consigue traduciendo esta información en hebras de ADN, para ello se utiliza un sistema de codificación patentado que traduce esta información heterogénea en ADN (nucleótidos).

Véase también

Enlaces externos

Referencias

↑ Hirsch, Cliff (11/2007). «Inchrosil - Inorganic Chromosome Based in Silicion». Semiconductor Times.
↑ Ministry of justice (Israel) (2009). «ELECTRONIC SYSTEM FOR EMULATING THE CHAIN OF THE DNA STRUCTURE OF A CHROMOSOME». Israel state scientific records.
↑ NanoSapin.org, Spanish Nanotechnology Network; Phantoms foundations (2009). «Threellop: Inorganic Chromosome based in Silicion». Nanoscience and nanotechnology in Spain: 168.
↑ Javier Carazo (26 de agosto de 2009). «Pequeños gigantes: La revolución española en el ADN». Cinco días.
↑ CDTI - Centro de desarrollo tecnológico e innovación, Governamment of Spain; Ministry of Industry (Spain) (julio de 2009). «Innovador sistema de Almacenamiento genético electrónico». Prespectiva 31: 60.
↑ University of Granada, Mando de Adiestramiento y Doctrina (MADOC); El Instituto Español de Estudios Estratégicos (11 de diciembre de 2008). «Identification system by means of InChroSil (Inorganic Chromosome Based in Silicon)». III Congreso Internacional de Seguridad y Defensa. volumen III.
↑ ANTONIO GONZÁLEZ (11 de junio de 2007). «Tarjetas de ADN para identificar soldados». El público.
↑ Generalitat Valenciana, Government of Spain (2008). Capacidades en Biotecnología - VIT SALUD. Valencia: Generalitat Valenciana. p. 143.
↑ de las heras (27 de septiembre de 2009). «DNI genético, identificación segura». Las provincias.
↑ Sanchis, Eva (20 de septiembre de 2009). «Ya es posible comparar el ADN de forma masiva». La Razón - Innovación.
↑ belt.es, El Portal de los Profesionales de la Seguridad. (09/2009). «Threellop Nanotechnology transformará el mundo de la salud, la seguridad y la defensa». Nuevas Tecnologías Aplicadas a la Seguridad.
↑ Leonard M. Adleman (1994-11-11). «Molecular Computation Of Solutions To Combinatorial Problems». Science (journal) 266 (11): 1021-1024. Archivado desde el original el 6 de febrero de 2005. — La primera publicación de computación basada en ADN. Describe una solución Problema del camino Hamiltoniano dirigido.
↑ Martyn Amos (2005-07-26). «Theoretical and Experimental DNA Computation». Springer). — Publicación de computación basada en ADN. Donde se resuelve varios problemas con ADN.

Bibliografía

Rubin, Frank, "A Search Procedure for Hamilton Paths and Circuits'". Journal of the ACM, Volume 21, Issue 4. October 1974. ISSN 0004-5411
M. R. Garey, D. S. Johnson, and L. Stockmeyer. Some simplified NP-complete problems. Proceedings of the sixth annual ACM symposium on Theory of computing, p.47-63. 1974.
Michael R. Garey and David S. Johnson (1979). Computers and Intractability: A Guide to the Theory of NP-Completeness. W.H. Freeman. ISBN 0-7167-1045-5. A1.3: GT37–39, pp.199–200.

Datos: Q181472

[1] Hirsch, Cliff (11/2007). «Inchrosil - Inorganic Chromosome Based in Silicion». Semiconductor Times.

[2] Ministry of justice (Israel) (2009). «ELECTRONIC SYSTEM FOR EMULATING THE CHAIN OF THE DNA STRUCTURE OF A CHROMOSOME». Israel state scientific records.

[3] NanoSapin.org, Spanish Nanotechnology Network; Phantoms foundations (2009). «Threellop: Inorganic Chromosome based in Silicion». Nanoscience and nanotechnology in Spain: 168.

[4] Javier Carazo (26 de agosto de 2009). «Pequeños gigantes: La revolución española en el ADN». Cinco días.

[5] CDTI - Centro de desarrollo tecnológico e innovación, Governamment of Spain; Ministry of Industry (Spain) (julio de 2009). «Innovador sistema de Almacenamiento genético electrónico». Prespectiva 31: 60.

[6] University of Granada, Mando de Adiestramiento y Doctrina (MADOC); El Instituto Español de Estudios Estratégicos (11 de diciembre de 2008). «Identification system by means of InChroSil (Inorganic Chromosome Based in Silicon)». III Congreso Internacional de Seguridad y Defensa. volumen III.

[7] ANTONIO GONZÁLEZ (11 de junio de 2007). «Tarjetas de ADN para identificar soldados». El público.

[8] Generalitat Valenciana, Government of Spain (2008). Capacidades en Biotecnología - VIT SALUD. Valencia: Generalitat Valenciana. p. 143.

[9] s heras (27 de septiembre de 2009). «DNI genético, identificación segura». Las provincias.

[10] Sanchis, Eva (20 de septiembre de 2009). «Ya es posible comparar el ADN de forma masiva». La Razón - Innovación.

[11] t.es, El Portal de los Profesionales de la Seguridad. (09/2009). «Threellop Nanotechnology transformará el mundo de la salud, la seguridad y la defensa». Nuevas Tecnologías Aplicadas a la Seguridad.

[12] Leonard M. Adleman (1994-11-11). «Molecular Computation Of Solutions To Combinatorial Problems». Science (journal) 266 (11): 1021-1024. Archivado desde el original el 6 de febrero de 2005. — La primera publicación de computación basada en ADN. Describe una solución Problema del camino Hamiltoniano dirigido.

[13] Martyn Amos (2005-07-26). «Theoretical and Experimental DNA Computation». Springer). — Publicación de computación basada en ADN. Donde se resuelve varios problemas con ADN.

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