Ensamblador molecular

Un ensamblador molecular, según lo define K. Eric Drexler, «es un dispositivo propuesto capaz de conducir las reacciones químicas mediante el posicionamiento de moléculas reactivas con precisión atómica». Algunas estructuras biológicas tales como los ribosomas se ajustan a esta definición, dado que, mientras trabajaban en el entorno de una célula reciben instrucciones del ARN mensajero y montan secuencias específicas de aminoácidos para constituir proteínas. Sin embargo, el término «ensamblador molecular» generalmente se refiere a dispositivos teóricos artificiales o sintéticos. El desarrollo de los ensambladores moleculares como los ribosomas fue financiado en 2007 por el Consejo de Investigación británico de Ingeniería y Ciencias Físicas. Es evidente que los ensambladores moleculares son posibles en este sentido específico. Un borrador de un plan tecnológico, dirigido por el Battelle Memorial Institute y alojado en varios laboratorios nacionales de EE. UU. ha explorado una amplia gama de tecnologías atómicas de fabricación de precisión, incluyendo la perspectiva de la primera generación y a más largo plazo ensambladores moleculares programables. El informe fue publicado en diciembre de 2007.^[1]​

Sin embargo, el término «ensamblador molecular» también se utiliza en la ficción y la cultura popular para describir una gama de máquinas fantásticas que manipulan átomos, muchas de las cuales pueden ser físicamente imposibles en la realidad. Gran parte de la controversia con respecto a los "ensambladores moleculares" viene de la confusión en el uso del nombre dado por las leyendas populares a los conceptos técnicos. En 1992 Drexler introdujo un término relativo pero más comprensible de «fabricación molecular» (molecular manufacturing) que describió como «síntesis química programada de estructuras complejas a través de las moléculas de reactivos posicionados mecánicamente, no mediante la manipulación de átomos individuales».^[2]​ Estos incluyen máquinas hipotéticas que manipulan átomos individuales y máquinas con la capacidad de auto-replicarse similares a un organismo que tienen la movilidad y la capacidad de consumir alimentos, y así sucesivamente. Son bastante diferentes a dispositivos que se limitan (como se define más arriba) a «guiar la reacción química posicionando la reacción con precisión atómica».

El hecho de por qué los ensambladores moleculares sintéticos nunca se construyeran y el por qué de la confusión sobre el significado del término hubo mucha disputa como si los «ensambladores moleculares» fueran simplemente posibles o fueran ciencia ficción. La confusión y controversia también son el resultado de ser calificados como nanotecnología, que es un área activa de laboratorio de investigación que siempre se ha aplicado para producir productos reales. Sin embargo, hasta hace poco, no hubo ninguna investigación sobre la construcción real de ensambladores moleculares. La crítica principal de la investigación acerca de los productos de cómputo ensambladores moleculares avanzado es que las estructuras son investigadas y como los investigadores no se ponen de acuerdo resulta imposible resumirlo en la actualidad.

A partir de 2007, el Consejo Británico de Investigación en Ingeniería y Ciencias Físicas ha financiado el desarrollo de ensambladores moleculares similares a los ribosomas. Está claro que los ensambladores moleculares son posibles en este sentido limitado. Un proyecto de hoja de ruta tecnológica, dirigido por el Battelle Memorial Institute y auspiciado por varios laboratorios nacionales de Estados Unidos, ha explorado una serie de tecnologías de fabricación de precisión atómica, incluidas las perspectivas de ensamblaje molecular programable tanto de primera generación como a largo plazo; el informe se publicó en diciembre de 2007. En 2008, el Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas aportó una financiación de 1,5 millones de libras a lo largo de seis años para la investigación de la mecanosíntesis mecanizada, en colaboración con el Instituto de Fabricación Molecular, entre otros.

Asimismo, el término "ensamblador molecular" se ha utilizado en la ciencia ficción y la cultura popular para referirse a una amplia gama de fantásticas nanomáquinas que manipulan átomos, muchas de las cuales pueden ser físicamente imposibles en la realidad. Gran parte de la controversia sobre los "ensambladores moleculares" se debe a la confusión en el uso del nombre tanto para conceptos técnicos como para fantasías populares. En 1992, Drexler introdujo el término "fabricación molecular", relacionado pero mejor entendido, que definió como la "síntesis química programada de estructuras complejas mediante el posicionamiento mecánico de moléculas reactivas, no mediante la manipulación de átomos individuales".

En este artículo se habla sobre todo de "ensambladores moleculares" en el sentido popular. Se trata de máquinas hipotéticas que manipulan átomos individuales y de máquinas con capacidades de autorreplicación, movilidad, capacidad de consumir alimentos, etc., similares a las de los organismos. Son bastante diferentes de los dispositivos que simplemente (como se ha definido anteriormente) "guían las reacciones químicas colocando moléculas reactivas con precisión atómica".

Debido a que nunca se han construido ensambladores moleculares sintéticos y a la confusión sobre el significado del término, ha habido mucha controversia sobre si los "ensambladores moleculares" son posibles o simplemente ciencia ficción. La confusión y la controversia también se derivan de su clasificación como nanotecnología, que es un área activa de investigación de laboratorio que ya se ha aplicado a la producción de productos reales; sin embargo, hasta hace poco, no había habido esfuerzos de investigación en la construcción real de "ensambladores moleculares".

No obstante, un trabajo de 2013 del grupo de David Leigh, publicado en la revista Science, detalla un nuevo método para sintetizar un péptido de forma específica para la secuencia mediante el uso de una máquina molecular artificial que se guía por una cadena molecular. Esta máquina funciona del mismo modo que un ribosoma que construye proteínas ensamblando aminoácidos según un plano de ARN mensajero. La estructura de la máquina se basa en un rotaxano, que es un anillo molecular que se desliza por un eje molecular. El anillo lleva un grupo tiolato que retira aminoácidos en secuencia del eje, transfiriéndolos a un sitio de ensamblaje de péptidos. En 2018, el mismo grupo publicó una versión más avanzada de este concepto en la que el anillo molecular se desplaza a lo largo de una pista polimérica para ensamblar un oligopéptido que puede plegarse en una α-hélice que puede realizar la epoxidación enantioselectiva de un derivado de la calcona (de una manera que recuerda al ribosoma ensamblando una enzima). En otro artículo publicado en Science en marzo de 2015, químicos de la Universidad de Illinois informan de una plataforma que automatiza la síntesis de 14 clases de moléculas pequeñas, con miles de bloques de construcción compatibles.

En 2017, el grupo de David Leigh informó de un robot molecular que podía programarse para construir cualquiera de los cuatro estereoisómeros diferentes de un producto molecular mediante el uso de un brazo robótico nanomecánico para mover un sustrato molecular entre diferentes sitios reactivos de una máquina molecular artificial. Un artículo adjunto de News and Views, titulado "Un ensamblador molecular", describía el funcionamiento del robot molecular como un ensamblador molecular prototípico.

1. ↑ «Productive Nanosystems: a technology roadmap» (PDF) (en inglés). 2007. Archivado desde el original el 5 de mayo de 2021. Consultado el 22 de marzo de 2010. 
2. ↑ Kim Eric, Drexler; Richard E. Smalley (1 de diciembre de 2003). Cover Story. Nnanotecnologia. Drexler and Smalley make the case for and against 'molecular assemblers'. (en inglés) 81 (48). p. 37-42. ISSN 0009-2347. Consultado el 22 de marzo de 2010.  La referencia utiliza el parámetro obsoleto |coautor= (ayuda)