ES2283834T3 - Permutacion quimica de elementos de un circuito de acido nucleico. - Google Patents

Permutacion quimica de elementos de un circuito de acido nucleico. Download PDF

Info

Publication number
ES2283834T3
ES2283834T3 ES03769112T ES03769112T ES2283834T3 ES 2283834 T3 ES2283834 T3 ES 2283834T3 ES 03769112 T ES03769112 T ES 03769112T ES 03769112 T ES03769112 T ES 03769112T ES 2283834 T3 ES2283834 T3 ES 2283834T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
electron
acceptor
donor
electric field
nucleic acid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
ES03769112T
Other languages
English (en)
Inventor
Jeremy S. Univ. of Saskatchewan Tech. Inc. LEE
Heinz-Bernhard Kraatz
Shawn D. Wettig
Ryan John Skinner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Saskatchewan
Original Assignee
University of Saskatchewan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Saskatchewan filed Critical University of Saskatchewan
Application granted granted Critical
Publication of ES2283834T3 publication Critical patent/ES2283834T3/es
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N3/00—Computing arrangements based on biological models
    • G06N3/002—Biomolecular computers, i.e. using biomolecules, proteins, cells
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N3/00—Computing arrangements based on biological models
    • G06N3/12—Computing arrangements based on biological models using genetic models
    • G06N3/123—DNA computing
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C13/00—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0009—RRAM elements whose operation depends upon chemical change
    • G11C13/0014—RRAM elements whose operation depends upon chemical change comprising cells based on organic memory material
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C13/00—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0009—RRAM elements whose operation depends upon chemical change
    • G11C13/0014—RRAM elements whose operation depends upon chemical change comprising cells based on organic memory material
    • G11C13/0019—RRAM elements whose operation depends upon chemical change comprising cells based on organic memory material comprising bio-molecules
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
    • H10K10/40—Organic transistors
    • H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
    • H10K10/462—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
    • H10K10/50—Bistable switching devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/761—Biomolecules or bio-macromolecules, e.g. proteins, chlorophyl, lipids or enzymes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
    • H10K10/701—Organic molecular electronic devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30—Coordination compounds

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Computational Linguistics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Evolutionary Biology (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Abstract

Un método para alterar la conductividad de un elemento orgánico de un circuito (100), donde el elemento del circuito orgánico comprende:R (42).cia como mcia de lectrones rones (Eº a) una pluralidad de miembros (102), cada uno de los cuales comprende un doblete oligonucleótido, dicha pluralidad de miembros comprendiendo: i) al menos un miembro donante (104) para recibir electrones conductores a partir de un donante de electrones (200); ii) al menos un miembro aceptor (106) para comunicarse con un aceptor de electrones (220) para proveer una región de atracción para dichos electrones conductores; y iii) al menos un miembro regulador (108) que interseca con al menos uno de dicha pluralidad de miembros (102) para definir al menos una conexión para regulación del campo eléctrico (112), para cooperar con un regulador de campo eléctrico (114) para regular un campo eléctrico en la conexión (112); caracterizado porque la conductividad del elemento orgánico del circuito (100) se altera por medio de la modificación química reversible del donante de electrones (200) o del aceptor de electrones (220) bajo condiciones que preservan la conductividad del elemento orgánico del circuito (100).

Description

Permutación química de elementos de un circuito de ácido nucleico.
1. Campo de la invención
La presente invención se relaciona con ácidos nucleicos, y más particularmente, con elementos de un circuito orgánico y métodos relacionados.
2. Descripción del estado de la técnica relacionado
Se le ha dado una atención creciente al campo de la electrónica orgánica en un esfuerzo por crear elementos económicos para un circuito que operen a nivel molecular para facilitar los requerimientos siempre crecientes de densidad de producir circuitos más pequeños. Los dispositivos microelectrónicos actuales con base en silicio tienen un tamaño mínimo entre los componentes eléctricos de aproximadamente una décima de micra. Pero en electrónica molecular, los componentes con tamaño en nanómetros podrían producir chips exponencialmente más potentes que cualquier dispositivo actual o de cómputo de tamaño comparable, inimaginablemente pequeño para los estándares contemporáneos. Además, la búsqueda de circuitos flexibles que sean compatibles con sustratos plásticos para producir versiones digitalizadas de periódicos, etiquetas de producto y circuitos integrados, por ejemplo, ha conducido a la investigación de materiales orgánicos como dispositivos electrónicos.
En este sentido, materiales biológicos tales como ADN son de interés debido al potencial para reconocimiento molecular y a la capacidad de sintetizarlos utilizando maquinaria biológica. Además, debido a su importancia en organismos vivos, el ADN ha sido sometido a una gran variedad de pruebas estructurales, cinéticas y termodinámicas (Gelbart y colaboradores, 2000). Sin embargo, recientemente, las mediciones de trasporte eléctrico a través de moléculas individuales cortas de ADN indican un comportamiento semiconductor de huecos de banda ancha (Porath y colaboradores, 2000), mientras que otras mediciones de horquillas de ADN han indicado que el ADN es únicamente algo más efectivo que las proteínas como conductoras de electrones (Lewis y colaboradores, 1997; Taubes, 1997). Las patentes estadounidenses Nos. 5.591.578; 5.705.348; 5.770.369; 5.780.234 y 5.824.473 publicadas de Meade y colaboradores, respectivamente, el 7 de enero de 1997, 6 de enero de 1998, 23 de junio de 1998, 14 de julio de 1998 y 20 de octubre de 1998 (e incorporadas aquí como referencia) divulgan los ácidos nucleicos que son modificados en forma covalente con fracciones de transferencia de electrones a lo largo de la columna vertebral de ácido nucleico. Meade y colaboradores sugieren que tales modificaciones son necesarias para que los ácidos nucleicos medien eficientemente la transferencia de electrones.
Se ha encontrado recientemente una nueva forma de ácidos nucleicos conductores que se describe en la Publicación Internacional de Patente WO99/31115, Aich y colaboradores, 1999, y Rakitin y colaboradores, 2000, todas las cuales se incorporan aquí como referencia. M-ADN es una nueva conformación de ADN doble en el cual los protones de imina de cada par de bases son reempleados por un ión metálico (tal como Zn^{2+}, Ni^{2+} o Co^{2+}). Se ha mostrado por medio de dos métodos independientes (Aich y colaboradores, 1999, y Rakitin y colaboradores, 2000) que M-ADN conduce electrones en contraste con al ADN doble normal, que según se informa es en el mejor de los casos un semiconductor. Las mediciones directas de la conductividad del M-ADN fuero llevadas a cabo por medio de estiramiento del \lambda-ADN del fago entre dos electrodos separados por 3 a 10 micras (Rakitin y colaboradores, 2000). Las mediciones indirectas de la conductividad fueron estimadas a partir de mediciones del tiempo de vida de la fluorescencia de dobletes con un fluoróforo donante en un extremo y un fluoróforo aceptor en el otro extremo (Rakitin y colaboradores, 2000, Aich y colaboradores, 1999). Tras la conversión a M-ADN, se extinguió la fluoresceína del donante y el tiempo de vida fue tan corto como para ser únicamente consistente con un mecanismo de transferencia electrónica. La transferencia de electrones a partir de fluoróforos excitados indica que el M-ADN puede ser utilizado por ejemplo en algunas modalidades como un alambre molecular.
WO 02/095840 se relaciona con elementos de un circuito orgánico que incluyen a una pluralidad de miembros dobles de oligonucleótido y un método para regular una señal electrónica entre una primera y una segunda ubicaciones en el material conductor de ácido nucleico.
WO 99/04440 se relaciona con una red microelectrónica fabricada sobre un esqueleto fibroso por medio del enlazamiento o formación de un complejo de sustancias electrónicamente funcionales con el esqueleto de ácido nucleico. El esqueleto comprende fibras con cadenas de nucleótidos.
EP-A-1215199 se relaciona con moléculas enlazantes que comprenden uno o más grupos de enlazamiento de ácido nucleico, y uno o más grupos de enlazamiento de nanopartículas, t de enlazamiento deque se conectan en forma covalente por medio de un grupo espaciador. La invención provee métodos para la metalización selectiva y controlada de ácido nucleicos, y la producción de nanoalambres.
Resumen de la invención
Un elemento de un circuito orgánico incluye una pluralidad de miembros, cada uno de los cuales incluye un doblete oligonucleótido. La pluralidad de miembros incluye al menos un miembro donante para recibir electrones de conducción de un donante de electrones, al menos un miembro aceptor para comunicarse con un aceptor de electrones para proveer una región de atracción par los electrones de conducción, y al menos un miembro regulador que se interseca con al menos uno de una pluralidad de miembros para definir al menos una conexión para la regulación del campo eléctrico, para cooperar con un regulador de campo eléctrico para regular un campo eléctrico en la conexión.
Al menos alguno de la pluralidad de miembros puede incluir un doblete oligonucleótido que contiene metal conductor. Por ejemplo, cada uno de los miembros puede incluir a dicho doblete oligonucleótido que contiene metal conductor. Alternativamente, al menos un miembro donante y al menos un miembro aceptor pueden incluir a dicho doblete oligonucleótido que contiene metal conductor.
El elemento de circuito orgánico puede incluir además al donante de electrones en comunicación eléctrica con el miembro donante. En forma similar, el elemento orgánico del circuito puede incluir al aceptor de electrones en comunicación eléctrica con el miembro aceptor. Alternativamente, o adicionalmente, el elemento orgánico del circuito puede incluir al regulador del campo eléctrico en comunicación eléctrica con el miembro regulador.
El miembro donante, el miembro aceptor y el miembro regulador se pueden intersecar para definir la conexión para la regulación del campo eléctrico.
Alternativamente, el miembro regulador se puede intersecar ya sea con el miembro donante o con el miembro aceptor para definir la conexión para la regulación del campo eléctrico.
Alternativamente, la pluralidad de miembros puede incluir a un miembro común, y el miembro donante, el miembro aceptor y el miembro regulador pueden intersecar al miembro común en la primera, segunda y tercera ubicaciones respectivamente, la tercera ubicación definiendo la conexión para la regulación del campo eléctrico.
Al menos el miembro regulador puede incluir una pluralidad de miembros reguladores, la pluralidad de miembros reguladores intersecando a otros miembros respectivos de la pluralidad de miembros para definir al menos una conexión para la regulación del campo eléctrico.
El doblete oligonucleótido que contiene metal conductor puede incluir una primera hebra de ácido nucleico y una segunda hebra de ácido nucleico, la primera y la segunda hebras de ácido nucleico incluyendo las pluralidades respectivas de bases aromáticas que contienen nitrógeno covalentemente enlazado por medio de una columna vertebral. Las bases aromáticas que contienen nitrógeno de la primera hebra de ácido nucleico pueden unirse por medio de enlaces de hidrógeno a las bases aromáticas que contienen nitrógeno de la segunda hebra de ácido nucleico. Las bases aromáticas que contienen nitrógeno sobre la primera y la segunda hebras de ácido nucleico pueden formar pares de bases enlazadas por hidrógeno en un ordenamiento apilado a todo lo largo del doblete oligonucleótido que contiene al metal conductor. Los pares de bases enlazados por hidrógeno pueden incluir un catión metálico interquelatado coordinado a un átomo de nitrógeno en una de las bases aromáticas que contienen nitrógeno.
El catión metálico interquelatado puede incluir a un catión metálico divalente interquelatado.
El catión metálico divalente se puede seleccionar del grupo que consiste de zinc, cobalto y níquel.
Alternativamente, el catión metálico se puede seleccionar del grupo que consiste de los cationes de Li, Be, Na, Mg, Al, K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, TI, Pb, Bi, Po, Fr, Ra, Ac, Th, Pa, U, Np y Pu.
La primera y la segunda hebras de ácido nucleico pueden incluir ácido desoxirribonucleico y las bases aromáticas que contienen nitrógeno se pueden seleccionar del grupo que consiste de adenina, timina, guanina y citosina.
Los cationes metálicos divalentes pueden ser sustituidos por protones de imina de las bases aromáticas que contienen nitrógeno, y las bases aromáticas que contienen nitrógeno se pueden seleccionar del grupo que consiste de timina y guanina.
Si se desea, al menos una de las bases aromáticas que contienen nitrógeno pueden incluir timina, que tiene un átomo de nitrógeno N3, y el catión metálico divalente puede estar coordinado por medio del átomo de nitrógeno N3.
Alternativamente, si se desea, al menos una de las bases aromáticas que contienen nitrógeno pueden incluir guanina, que tiene un átomo de nitrógeno N1, y el catión metálico divalente se puede coordinar por medio del átomo de nitrógeno N1.
El donante de electrones puede incluir a un electrodo operable para donar un electrón al miembro donante.
Alternativamente, o adicionalmente, el donante del electrón puede incluir a una molécula donante del electrón capaz de donar un electrón al miembro donante. La molécula donante del electrón puede incluir a una molécula fluorescente, tal como fluoresceína, por ejemplo.
El aceptor de electrones puede incluir a un electrodo operable para aceptar un electrón del miembro aceptor.
Alternativamente, o adicionalmente, el aceptor de electrones puede incluir una molécula aceptora de electrones capaz de aceptar un electrón del miembro aceptor. La molécula aceptora de electrones puede incluir a una molécula fluorescente, tal como rodamina, por ejemplo.
El regulador del campo eléctrico puede incluir a un cromóforo regulador. El cromóforo regulador puede absorber radiación dentro de un rango de longitudes de onda.
El regulador de campo eléctrico puede incluir a una molécula fluorescente, tal como fluoresceína o rodamina, por ejemplo.
El aceptor de electrones puede incluir a un cromóforo operable para emitir radiación dentro de un rango de longitudes de onda en respuesta a la aceptación de un electrón por parte del miembro aceptor.
En algunas modalidades, el donante de electrones o las fracciones aceptoras pueden ser químicamente alteradas para cambiar las propiedades eléctricas del elemento del circuito de ácido nucleico. Los donantes o los aceptores pueden ser por ejemplo reducidos en forma reversible u oxidados bajo condiciones que preserven el potencial de conductividad del M-ADN.
El regulador del campo eléctrico puede incluir a un electrodo, que puede ser operado para llevar a cabo al menos la aceptación de un electrón por parte del miembro aceptor y de donación de un electrón al miembro donante.
El regulador del campo eléctrico puede incluir una pluralidad de estados, cada estado de la pluralidad de estados seleccionables para producir un potencial electrostático respectivo en la conexión para regulación del campo eléctrico. Los estados se pueden seleccionar en respuesta a un potencial externo aplicado, o por medio de la irradiación del regulador de campo eléctrico, por ejemplo.
Un sistema que incluye un elemento de un circuito orgánico como se describió anteriormente, puede incluir además un medio conductor para suministrar electrones de conducción al donante de electrones y para recibir electrones de conducción por parte del aceptor de electrones.
El medio de conducción puede ser operado para donar electrones al donante de electrones y puede ser operado para aceptar electrones por parte del aceptor de electrones para proveer un circuito cerrado para que los electrones fluyan desde el donante de electrones, a través del miembro donante, a través de la conexión para regulación del campo eléctrico, a través del miembro aceptor, a través del aceptor de electrones, y de vuelta hasta el donante de electrones.
El medio de conducción puede incluir una solución acuosa. O, el medio de conducción puede incluir un alambre de conducción.
El método para elaborar un elemento así incluye alinear y tratar una pluralidad de oligonucleótidos para formar una pluralidad de miembros, cada miembro de la pluralidad de miembros incluyendo un par de los oligonucleótidos alineados para formar una porción doble. La pluralidad de miembros incluye al menos un miembro donante para recibir los electrones de conducción a partir de un donante de electrones, al menos un miembro aceptor para comunicarse con un aceptor de electrones para proveer una región de atracción para los electrones de conducción, y al menos un miembro regulador se interseca con al menos uno de una pluralidad de miembros para definir al menos una conexión para regulación del campo eléctrico, para cooperar con un regulador de campo eléctrico para regular un campo eléctrico en la conexión.
El método puede incluir además colocar el donante de electrones en comunicación eléctrica con el miembro donante. En forma similar, el método puede incluir colocar el aceptor de electrones en comunicación eléctrica con el miembro aceptor.
Adicionalmente, o alternativamente, el método puede incluir colocar el regulador del campo eléctrico en comunicación eléctrica con el miembro regulador.
La alineación y el tratamiento pueden incluir alinear y tratar la pluralidad de oligonucleótidos para formar la pluralidad de miembros en una configuración en la cual el miembro donante, el miembro aceptor y el miembro regulador se intersecan para definir la conexión para regulación del campo eléctrico.
Alternativamente, la alineación y el tratamiento pueden incluir alinear y tratar la pluralidad de oligonucleótidos para formar la pluralidad de miembros en una configuración en la cual el miembro regulador se interseca con uno de los miembros donantes y el miembro aceptor para definir la conexión para regulación del campo eléctrico.
Alternativamente, la pluralidad de miembros puede incluir a un miembro común, y en donde la alineación y el tratamiento incluyen alinear y tratar la pluralidad de oligonucleótidos para formar la pluralidad de miembros en una configuración en la cual el miembro donante, el miembro aceptor y el miembro regulador intersecan al miembro común en una primera, en una segunda y en una tercera ubicación respectivamente, la tercera ubicación definiendo la conexión para la regulación del campo eléctrico.
La pluralidad de miembros puede incluir una pluralidad de miembros reguladores, en cuyo caso la alineación y el tratamiento pueden incluir la alineación y el tratamiento de la pluralidad de oligonucleótidos para formar los miembros en una configuración en la cual la pluralidad de miembros reguladores intersecan la pluralidad de miembros para definir al menos una conexión para regulación del campo eléctrico.
La alineación puede incluir alinear la pluralidad de oligonucleótidos en condiciones efectivas para formar la porción doble, y el tratamiento puede incluir tratar la pluralidad de oligonucleótidos en condiciones efectivas para formar al menos una conexión para la regulación del campo eléctrico.
Los oligonucleótidos pueden incluir una pluralidad de bases aromáticas que contienen nitrógeno covalentemente enlazadas por medio de una columna vertebral.
Los oligonucleótidos pueden incluir un ácido desoxirribonucleico que incluye bases aromáticas que contienen nitrógeno seleccionadas del grupo que consiste de adenina, timina, guanina, citosina y uracilo.
La porción doble puede incluir a una porción doble de oligonucleótidos que contiene metal conductor, la porción doble de oligonucleótidos que contiene metal conductor incluyendo una primera hebra y una segunda hebra de los oligonucleótidos, las bases aromáticas que contienen nitrógeno de la primera hebra unida por medio de enlaces de hidrógeno a las bases aromáticas que contienen nitrógeno de la segunda hebra, las bases aromáticas que contienen nitrógeno sobre la primera y la segunda hebras formando pares de bases enlazadas por hidrógeno en un ordenamiento apilado a todo lo largo de la porción doble de oligonucleótido que contiene al metal conductor, el par de bases enlazadas por hidrógeno incluyendo un catión metálico interquelatado coordinado a un átomo de nitrógeno en una de las bases aromáticas que contienen nitrógeno.
El catión metálico interquelatado puede incluir a un catión metálico divalente interquelatado.
La alineación puede incluir someter la pluralidad de oligonucleótidos a una solución básica bajo condiciones efectivas para formar la porción doble de oligonucleótido que contiene al metal conductor.
Las condiciones efectivas para formar la porción doble de oligonucleótido que contiene al metal conductor pueden incluir condiciones efectivas para sustituir los cationes del metal divalente por un protón de imina de un nitrógeno que contiene una base aromática en la porción doble de oligonucleótido que contiene al metal conductor.
La solución básica puede tener un pH al menos de 7, y puede tener una proporción de ácido nucleico a ión metálico aproximadamente desde 1:1,5 hasta aproximadamente 1:2,0, por ejemplo.
El catión metálico divalente se puede seleccionar del grupo que consiste de zinc, cobalto y níquel.
Alternativamente, el catión metálico se puede seleccionar del grupo que consiste de los cationes de Li, Be, Na, Mg, Al, K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, TI, Pb, Bi, Po, Fr, Ra, Ac, Th, Pa, U, Np y Pu. Por ejemplo, en algunas modalidades, se pueden incorporar diferentes cantidades de cationes metálicos en un doblete, tal como Zn^{2+}, Ni^{2+}, Co^{2+}, Cd^{2+}, Hg^{2+}, Pt^{2+} y Ag^{1+}, donde iones metálicos tales como Cd^{2+}, Hg^{2+}, Pt^{2+} y Ag^{1+} pueden constituir únicamente una porción de los iones metálicos en el doblete, en efecto "dopaje" del doblete.
Los cationes metálicos divalentes pueden ser sustituidos por protones de imina de las bases aromáticas que contienen nitrógeno, y las bases aromáticas que contienen nitrógeno se pueden seleccionar del grupo que consiste de timina y guanina.
Si se desea, al menos una de las bases aromáticas que contiene nitrógeno puede incluir timina, que tiene un átomo de nitrógeno N3, y el catión metálico divalente puede ser coordinado por el átomo de nitrógeno N3.
En forma similar, al menos una de las bases aromáticas que contiene nitrógeno puede incluir guanina, que tiene un átomo de nitrógeno N1, y el catión metálico divalente puede ser coordinado por el átomo de nitrógeno N1.
El donante de electrones puede incluir a una molécula donante de electrones capaz de donar un electrón al miembro donante. En forma similar, el aceptor de electrones puede incluir una molécula aceptora de electrones capaz de aceptar un electrón del miembro aceptor.
La molécula donante de electrones puede incluir a una molécula fluorescente, tal como fluoresceína, por ejemplo.
En forma similar, la molécula aceptora de electrones puede incluir a una molécula fluorescente, tal como rodamina, por ejemplo.
Alternativamente, el donante de electrones puede incluir a un electrodo que puede operar para donar un electrón del miembro donante.
En forma similar, el aceptor de electrones puede incluir a un electrodo que puede operar para aceptar un electrón del miembro aceptor.
El regulador de campo eléctrico puede incluir una molécula fluorescente, tal como fluoresceína o rodamina, por ejemplo.
El regulador de campo eléctrico puede incluir a un cromóforo regulador. En este caso, el cromóforo regulador puede absorber la radiación dentro de un rango de longitudes de onda.
El aceptor de electrones puede incluir a un cromóforo que puede ser operado para emitir radiación dentro de longitudes de onda en respuesta a la aceptación de un electrón a partir del miembro aceptor.
El tratamiento puede incluir someter la pluralidad de oligonucleótidos a una solución básica bajo condiciones efectivas para formar la conexión para regulación del campo eléctrico.
El regulador del campo eléctrico puede incluir un electrodo, que puede ser operado para llevar a cabo al menos la aceptación de un electrón a partir del miembro aceptor y donar un electrón al miembro donante.
El regulador del campo eléctrico puede incluir una pluralidad de estados, cada estado de la pluralidad de estados siendo seleccionable para producir el potencial electrostático respectivo en la conexión para la regulación del campo eléctrico.
De acuerdo con la invención como se definió en la reivindicación anexa, se provee un método para regular una señal electrónica entre la primera y la segunda ubicaciones en un material conductor de ácido nucleico. El método incluye variar un potencial electrostático en una tercera ubicación en el material de ácido nucleico interpuesto entre la primera y la segunda ubicación.
Variar puede incluir seccionar uno de una pluralidad de estados de un regulador de campo eléctrico en comunicación con la tercera ubicación, cada uno de los estados correspondiendo al potencial electrostático respectivo en la tercera ubicación.
Seleccionar puede incluir irradiar al regulador de campo eléctrico. Por ejemplo, si el regulador de campo eléctrico incluye un cromóforo, o se selecciona del grupo que consiste de moléculas fluorescentes y cromóforos, seleccionar puede incluir irradiar al regulador de campo eléctrico.
La irradiación pude incluir irradiar al cromóforo para causar la aplicación de un potencial eléctrico negativo en la tercera ubicación.
Alternativamente, seleccionar puede incluir aplicar un potencial externo al regulador de campo eléctrico. Por ejemplo, si el regulador de campo eléctrico incluye un electrodo, y la selección puede incluir aplicar un potencial externo al electrodo.
Aplicar puede incluir depositar al menos un electrón sobre el electrodo para aplicar un potencial electrostático negativo a la tercera ubicación.
Contrariamente, aplicar puede incluir remover al menos un electrón del electrodo para aplicar un potencial electrostático positivo en la tercera ubicación.
El método puede incluir además producir la señal electrónica. Esto puede incluir causar que los electrones fluyan desde la primera ubicación hasta la segunda ubicación, y puede incluir además suministrar electrones a la primera ubicación y recibir electrones desde la segunda ubicación, por ejemplo.
La primera ubicación puede incluir una ubicación en un miembro donante de electrones de ácido nucleico conductor, la segunda ubicación puede incluir una ubicación en un miembro aceptor de electrones de ácido nucleico conductor, y la tercera ubicación puede incluir al menos una conexión para la regulación del campo eléctrico en comunicación eléctrica con el miembro donante y el miembro aceptor. En este caso, entonces la variación puede incluir variar el potencial electrostático en al menos una conexión para la regulación del campo eléctrico.
Al menos la conexión para la regulación del campo eléctrico puede estar en comunicación eléctrica con un miembro regulador del campo eléctrico de ácido nucleico conductor. En tal caso, la variación puede incluir seleccionar uno entre una pluralidad de estados de un regulador de campo eléctrico en comunicación eléctrica con el miembro regulador, cada uno de los estados correspondiendo a un potencial electrostático respectivo en al menos una conexión para la regulación del campo eléctrico.
Como se observó anteriormente, seleccionar puede incluir irradiar al regulador de campo eléctrico, por ejemplo, donde el regulador se selecciona del grupo que consiste de moléculas fluorescentes y cromóforos, o es un cromóforo. En este caso, la irradiación puede incluir irradiar al cromóforo para causar que se aplique un potencial electrostático negativo a la conexión para regulación del campo eléctrico, disminuyendo el potencial electrostático negativo la capacidad de un electrón para viajar desde el miembro donante hasta el miembro aceptor.
Alternativamente, seleccionar puede incluir aplicar un potencial externo al regulador de campo eléctrico, por ejemplo, donde el regulador incluye un electrodo. En este caso, aplicar puede incluir depositar al menos un electrón sobre el electrodo para aplicar un potencial electrostático negativo a una conexión para la regulación del campo eléctrico, disminuyendo el potencial electrostático negativo la habilidad de un electrón para viajar desde el miembro donante hasta el miembro aceptor. Contrariamente, aplicar puede incluir remover al menos un electrón desde el electrodo para aplicar un potencial electrostático positivo a la conexión para la regulación del campo eléctrico, incrementando el potencial electrostático positivo la habilidad de un electrón para viajar desde el miembro donante hasta el miembro aceptor.
El método puede incluir además colocar el miembro donante de electrones, el miembro aceptor de electrones, y el miembro regulador en comunicación eléctrica con un donante de electrones, un aceptor de electrones, y el regulador del campo eléctrico, respectivamente.
El método puede incluir además producir la señal electrónica. La producción puede incluir causar que los electrones fluyan desde un donante de electrones en comunicación con el miembro donante de electrones, hasta un aceptor de electrones en comunicación con el miembro aceptor de electrones. El método puede incluir además suministrar electrones al donante de electrones y recibir electrones desde el aceptor de electrones.
Al menos una conexión para regulación del campo eléctrico puede incluir al menos dos conexiones para regulación del campo eléctrico en comunicación eléctrica con al menos dos reguladores respectivos del campo eléctrico. En este caso, entonces en donde variar puede incluir seleccionar uno de una pluralidad de estados de menos uno de al menos dos reguladores del campo eléctrico, cada uno de los estados correspondiendo a un potencial electrostático respectivo en la conexión para regulación del campo eléctrico que corresponde al menos a uno de al menos dos de los reguladores del campo eléctrico.
El material conductor de ácido nucleico puede incluir una pluralidad de miembros, cada uno de los cuales puede incluir un doblete oligonucleótido que contiene un metal conductor. La pluralidad de miembros puede incluir al menos un miembro donante para recibir a los electrones de la conducción desde un donante de electrones, al menos un miembro aceptor para comunicación con un aceptor de electrones para proveer una región de atracción para los electrones de la conducción, y al menos un miembro regulador que interseca con al menos uno de una pluralidad de miembros para definir al menos una conexión para regulación de campo eléctrico, para cooperar con un regulador del campo eléctrico para regular a un campo eléctrico en la conexión. En tal caso, variar puede incluir seleccionar uno de una pluralidad de estados del regulador del campo eléctrico, cada uno de los estados correspondiendo a un potencial electrostático respectivo en la conexión para la regulación del campo eléctrico.
El material conductor de ácido nucleico puede incluir un doblete de ácido nucleico que contiene un metal conductor. El doblete puede incluir un miembro regulador en comunicación eléctrica con un regulador del campo eléctrico, un miembro donante en comunicación eléctrica con un donante de electrones, y un miembro aceptor en comunicación eléctrica con un aceptor de electrones. En tal caso, variar puede incluir cambiar el estado de regulador de campo eléctrico para variar un potencial electrostático en una conexión para la regulación del campo eléctrico uniendo al miembro regulador, al miembro donante, y al miembro aceptor, para regular la señal.
El doblete de ácido nucleico que contiene un metal conductor puede incluir a un doblete de ácido nucleico que incluye a una primera hebra de ácido nucleico y a una segunda hebra de ácido nucleico. La primera y la segunda hebras de ácido nucleico pueden incluir las pluralidades respectivas de bases aromáticas que contiene nitrógeno, covalentemente enlazadas por medio de una columna vertebral. Las bases aromáticas que contiene nitrógeno de la primera hebra de ácido nucleico se pueden unir por medio de un enlace de hidrógeno a las bases aromáticas que contienen nitrógeno de la segunda hebra de ácido nucleico. Las bases aromáticas que contienen nitrógeno sobre la primera y la segunda hebras de ácido nucleico, pueden formar pares de bases enlazadas por hidrógeno en un ordenamiento apilado a todo lo largo del doblete de ácido nucleico.
El método puede incluir además producir al doblete de ácido nucleico que contiene al metal conductor. Producir puede incluir someter al doblete de ácido nucleico a una solución básica en presencia de un catión metálico bajo condiciones efectivas para formar al doblete de ácido nucleico que contienen al metal conductor, en donde los pares de bases enlazados por hidrógeno del doblete de ácido nucleico que contienen al metal conductor incluyen a un catión metálico interquelatado coordinado a un átomo nitrógeno en una de las bases aromáticas que contienen nitrógeno.
Más particularmente, producir puede incluir someter al doblete de ácido nucleico a una solución básica en presencia de un catión metálico divalente bajo condiciones efectivas para formar al doblete de ácido nucleico que contienen al metal conductor, en donde los pares de bases enlazados por hidrógeno del doblete de ácido nucleico que contienen al metal conductor incluyen a un catión metálico divalente interquelatado coordinado a un átomo nitrógeno en una de las bases aromáticas que contienen nitrógeno.
El doblete de ácido nucleico puede incluir a un doblete de ácido desoxirribonucleico que incluye bases aromáticas que contienen nitrógeno seleccionadas del grupo que consiste de adenina, timina, guanina y citosina.
Las condiciones efectivas para formar al doblete de ácido nucleico que contiene metal conductor pueden ser efectivas para sustituir a los cationes de metal divalente por un protón de imina de una base aromática que contiene nitrógeno en el doblete de ácido nucleico.
El catión de metal divalente se puede seleccionar del grupo que consiste de zinc, cobalto y níquel. Alternativamente, el catión metálico se puede seleccionar del grupo que consiste de los cationes de Li, Be, Na, Mg, Al, K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, TI, Pb, Bi, Po, Fr, Ra, Ac, Th, Pa, U, Np y Pu.
La solución básica puede tener un pH de al menos 7, y puede tener una relación de ácido nucleico a ión metálico de 1:1,5 hasta aproximadamente 1:2,0, por ejemplo.
La molécula donante de electrones puede incluir a una molécula fluorescente, tal como fluoresceína, por ejemplo.
En forma similar, el aceptor de electrones puede incluir a una molécula aceptora de electrones capaz de aceptar a un electrón del miembro aceptor. La molécula aceptora de electrones puede incluir a una molécula de fluoresceína, tal como rodamina, por ejemplo.
Alternativamente, o adicionalmente, el donante de electrones puede incluir a un electrodo que puede ser operado para donar un electrón al miembro donante. En forma similar, el aceptor de electrones puede incluir a un electrodo que puede ser operado para aceptar un electrón del miembro aceptor.
El regulador del campo eléctrico puede incluir a un cromóforo regulador, o una fluoresceína, o una rodamina, por ejemplo. El cromóforo regulador puede absorber radiación dentro de un rango de longitudes de onda.
El aceptor de electrones puede incluir a un cromóforo que puede ser operado para emitir radiación dentro de un rango de longitudes de onda en respuesta a la aceptación de un electrón por parte del miembro aceptor. La radiación puede irradiar a un segundo cromóforo en serie.
Cualquiera o todo el miembro regulador, el miembro donante y el miembro aceptor pueden incluir una porción de un doblete de ácido nucleico que contienen un metal conductor.
El método puede incluir además suministrar electrones de conducción desde un medio conductor hasta el doblete de ácido nucleico que contiene un metal conductor, y recibir los electores de conducción del doblete en el medio conductor. Suministrar puede incluir donar electrones del medio conductor al donante de electrones, y recibir puede incluir aceptar electrones del aceptor de electrones al medio conductor, para proveer un circuito cerrado para que los electrones fluyan desde el donante de electrones, a través del miembro donante, a través de la conexión para regulación del campo eléctrico, a través del miembro aceptor, a través del aceptor de electrones, y a través del medio conductor hasta el donante de electrones. El medio conductor puede incluir una solución acuosa, o puede incluir un alambre conductor, por ejemplo.
El cambio de estado del regulador del campo eléctrico puede incluir irradiar al cromóforo regulador para provocar que se produzca un potencial electrostático negativo y sea aplicado a la conexión para regulación del campo eléctrico, disminuyendo el potencial electrostático negativo la habilidad de un electrón para viajar desde el miembro donante hasta el miembro aceptor.
El regulador de campo eléctrico puede incluir un electrodo, que puede ser operado para llevar a cabo al menos la aceptación de un electrón del miembro aceptor y donar un electrón al miembro donante.
El cambio de estado de regulador de campo eléctrico puede incluir depositar un electrón sobre el electrodo para producir un potencial electrostático negativo aplicado a la conexión para regulación de campo eléctrico, disminuyendo el potencial electrostático negativo la habilidad de un electrón para viajar desde el miembro donante hasta el miembro aceptor.
Contrariamente, cambiar el estado del regulador de campo eléctrico puede incluir remover un electrón del electrodo para producir un potencial electrostático positivo aplicado a la conexión para regulación de campo eléctrico, incrementando el potencial electrostático positivo la habilidad de un electrón para viajar desde el miembro donante hasta el miembro aceptor.
El regulador de campo eléctrico puede incluir una pluralidad de estados, siendo cada estado de la pluralidad de estados seleccionable en respuesta a un potencial externo aplicado para producir el potencial electrostático respectivo en la conexión para regulación del campo eléctrico.
De acuerdo con otro aspecto de la inversión, se suministra un aparato para regular una señal electrónica entre una primera y una segunda ubicaciones en un material conductor de ácido nucleico. El aparato incluye al material conductor de ácido nucleico que tiene la primera y la segunda ubicaciones, y además incluye medios para variar un potencial electrostático en una tercera ubicación en el material de ácido nucleico interpuesto entre la primera y la segunda ubicaciones.
Los medios para hacer las variaciones pueden incluir medios para seleccionar uno de una pluralidad de estados de un regulador de campo eléctrico en comunicación con la tercera ubicación, cada uno de los estados correspondiendo a un potencial electrostático respectivo en la tercera ubicación.
Los medios para hacer selección pueden incluir medios para irradiar al regulador de campo eléctrico.
Alternativamente, para seleccionar puede incluir medios para aplicar un potencial externo al regulador del campo eléctrico.
El regulador de campo eléctrico puede incluir un electrodo, en cuyo caso los medios para la aplicación pueden incluir medios para depositar al menos un electrón sobre el electrodo para aplicar un potencial electrostático negativo a la tercera ubicación.
Alternativamente, o adicionalmente, los medios para aplicación pueden incluir medios para remover al menos un electrón de electrodo para aplicar un potencial electrostático positivo en la tercera ubicación.
El aparato puede incluir además medios para producir la señal electrónica.
La primera ubicación puede incluir una ubicación en un miembro donante de electrones del ácido nucleico conductor, la segunda ubicación puede incluir una ubicación en un miembro aceptor de electrones del ácido nucleico conductor y la tercera ubicación puede incluir al menos una conexión para la regulación del campo eléctrico en comunicación eléctrica con el miembro donante y el miembro aceptor. En tal caso, los medios para variación pueden incluir medios para variación del potencial electrostático en al menos una conexión para regulación del campo eléctrico.
Al menos una conexión para regulación del campo eléctrico puede estar en comunicación eléctrica con un miembro regulador del campo eléctrico de ácido nucleico conductor. En este caso, los medios para variación pueden incluir medios para seleccionar uno de una pluralidad de estados de un regulador de campo eléctrico en comunicación eléctrica con el miembro regulador, cada uno de los estados correspondiendo al potencial electrostático respectivo en al menos una conexión para la regulación del campo eléctrico.
Al menos una conexión para regulación del campo eléctrico puede estar en comunicación eléctrica con un miembro regulador del campo eléctrico de ácido nucleico conductor. En este caso, los medios para variación pueden incluir medios para seleccionar uno de una pluralidad de estados de un regulador de campo eléctrico en comunicación eléctrica con el miembro regulador, cada uno de los estados correspondiendo a un potencial eléctrico respectivo en al menos una conexión para regulación de campo eléctrico.
Los medios de selección pueden incluir medios para irradiar al regulador de campo eléctrico.
Alternativamente, los medios de selección pueden incluir medios para aplicar un potencial externo al regulador de campo eléctrico. Por ejemplo, el regulador de campo eléctrico puede incluir un electrodo, y los medios para aplicación pueden incluir medios para depositar al menos un electrón sobre el electrodo para aplicar un potencial electrostático negativo a la conexión para regulación del campo eléctrico, disminuyendo el potencial electrostático negativo la habilidad de un electrón para viajar desde el miembro donante hasta el miembro aceptor. Alternativamente, o adicionalmente, los medios para aplicación pueden incluir medios para remover al menos un electrón del electrodo para aplicar un potencial electrostático positivo a la conexión para regulación del campo eléctrico, incrementando el potencial electrostático positivo la habilidad de un electrón para viajar desde miembro donante hasta el miembro aceptor.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, se suministra un aparato para regular una señal electrónica entre una primera y una segunda ubicaciones en un material conductor queleto de nalesun complejo microelectrcircuito orga partir de fluoransferencia electr partir de mediciones del tiempo de vida de la fluorescencde ácido nucleico ia . El aparato incluye un regulador de campo eléctrico que puede ser operado para variar un potencial electrostático en una tercera ubicación en el material de ácido nucleico interpuesto entre la primera y la segunda ubicaciones.
El regulador de campo eléctrico puede tener una pluralidad de estados seleccionables, cada uno de los estados correspondiendo a un potencial electrostático respectivo en una tercera ubicación.
El regulador de campo eléctrico puede incluir un electrodo. Alternativamente, el regulador de campo eléctrico puede incluir a un cromóforo, o puede incluir a una molécula fluorescente tal como por ejemplo fluoresceína o rodamina, o se la puede seleccionar a partir del grupo que consiste de moléculas fluorescentes y cromóforos, por ejemplo.
Una primera ubicación puede incluir una ubicación en un miembro donante de electrones de ácido nucleico conductor, la segunda ubicación puede incluir una ubicación en un miembro aceptor de electrones de ácido nucleico conductor, y la tercera ubicación puede incluir al menos una conexión para regulación del campo eléctrico en comunicación eléctrica con el miembro donante, el miembro aceptor, y el regulador de campo eléctrico.
El aparato puede incluir además un miembro regulador que una al regulador de campo eléctrico con la conexión para regulación del campo eléctrico.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, se provee un método para regular una señal electrónica en un material conductor de ácido nucleico. El método incluye variar el grado de regulación del campo eléctrico en una conexión para regulación de campo eléctrico en la cual el miembro regulador interseca al menos uno de una pluralidad de miembros. Cada miembro regulador y la pluralidad de miembros incluyen un doblete oligonucleótido, y al menos alguno entre el miembro regulador y la pluralidad de miembros incluye un doblete oligonucleótido que contiene un metal conductor. La pluralidad de miembros incluye al menos un miembro donante para recibir a los electrones de la conducción de un donante de electrones, y al menos un miembro aceptor para comunicarse con un aceptor de electrones para proveer una región de atracción para los electrones de la conducción.
La variación puede incluir variar un potencial electrostático en la conexión para regulación del campo eléctrico.
La variación puede incluir seleccionar uno de una pluralidad de estados de un regulador de campo eléctrico en comunicación con la conexión para regulación de campo eléctrico a través del miembro regulador.
La selección puede incluir irradiar al regulador del campo eléctrico, o puede incluir aplicar un potencial externo al regulador de campo eléctrico, por ejemplo.
A continuación se describe un método de almacenamiento de datos. El método incluye seleccionar al menos uno de dos estados de un regulador de campo eléctrico de un elemento del circuito de ácido nucleico, cada uno de los al menos dos estados correspondiendo al grado de regulación respectivo del campo eléctrico en una conexión para regulación del campo eléctrico en el elemento del circuito, cada grado de regulación del campo eléctrico correspondiendo a un valor de datos respectivo.
La selección puede incluir irradiar al regulador de campo eléctrico, o puede incluir aplicar un potencial externo al regulador de campo eléctrico, por ejemplo.
El elemento del circuito de ácido nucleico puede incluir una pluralidad de miembros, al menos algunos de los cuales puede incluir un doblete oligonucleótido que contiene un metal conductor. La pluralidad de miembros puede incluir al menos un miembro donante para recibir a los electrones de la conducción de un donante de electrones, al menos un miembro aceptor para comunicarse con un aceptor de electrones para proveer una región de atracción para los electrones de la conducción, y al menos un miembro regulador que se interseca con al menos uno de la pluralidad de miembros para definir la conexión para regulación del campo eléctrico, estando el miembro regulador en comunicación con el regulador del campo eléctrico. En tal caso, la selección puede incluir provocar que la conexión para regulación del campo eléctrico aplique el grado de regulación del campo eléctrico a la conexión para regulación del campo eléctrico, para representar los valores de los datos.
Un medio para almacenar datos orgánicos, un regulador de campo eléctrico que tiene al menos dos estados seleccionables, cada uno de los estados correspondiendo a un grado de regulación respectivo del campo eléctrico en una conexión para regulación del campo eléctrico de un elemento del circuito de ácido nucleico, cada grado de regulación del campo eléctrico correspondiendo a un valor de datos respectivo.
El medio par almacenar datos orgánicos puede incluir además al elemento del circuito de ácido nucleico, que a su vez puede incluir a una pluralidad de miembros, al menos algunos de los cuales pueden incluir un doblete oligonucleótido que contiene un metal conductor. La pluralidad de miembros puede incluir al menos un miembro donante para recibir electrones de conducción de un donante de electrones, al menos un miembro aceptor para comunicarse con un aceptor de electrones para proveer una región de atracción para los electrones de conducción, y al menos un miembro regulador que interseca con al menos uno de una pluralidad de miembros para definir la conexión para regulación del campo eléctrico, para cooperar con el regulador de campo eléctrico para aplicar el grado de regulación del campo eléctrico a la conexión, para representar el valor de los datos.
Al menos los dos estados se puede seleccionar por medio de irradiación del regulador de campo eléctrico, o aplicando un potencial externo al regulador de campo eléctrico, por ejemplo.
Cada uno de los al menos dos estados puede corresponder a un potencial electrostático respectivo en la conexión para regulación del campo eléctrico.
Un aparato para almacenamiento de datos incluye a un elemento conductor del circuito de ácido nucleico que comprende una conexión para regulación del campo eléctrico, e incluye además medios para variar un grado de regulación del campo eléctrico en la conexión para regulación de campo eléctrico en el elemento del circuito, cada grado de regulación del campo eléctrico correspondiendo a un valor de datos respectivo.
Los medios para variación pueden incluir medios para variar un potencial electrostático en la conexión para regulación del campo eléctrico.
Breve descripción de los dibujos
En los dibujos que ilustran a las modalidades de la invención,
La Figura 1 es una representación gráfica de un elemento orgánico del circuito.
La Figura 2 es una representación pictórica de una estructura modelada de M-ADN como parte del elemento orgánico del circuito descrito en la Figura 1.
La Figura 3 es una descripción pictórica de un esquema de un par de bases para mostrar al M-ADN y la Figura 2 como parte del elemento orgánico del circuito de la Figura 1.
La Figura 4 es una descripción pictórica de un esquema de apareamiento de bases para mostrar al M-ADN en la Figura 2 como parte del elemento orgánico del circuito mostrado en la Figura 1.
La Figura 5 es una representación gráfica de las características del voltaje actual medidas sobre el M-ADN mostrado en la Figura 2 y del B-ADN a temperatura ambiente. La inserción inferior muestra un diagrama esquemático de un arreglo experimental utilizado para producir características de I-V.
La Figura 6 es una representación gráfica de un elemento orgánico del circuito.
La Figura 7 es una representación gráfica de un elemento orgánico del circuito.
La Figura 8 es una representación gráfica de un elemento orgánico del circuito.
La Figura 9 es una representación gráfica de un elemento orgánico del circuito.
La Figura 10 es una representación gráfica de un elemento orgánico del circuito, de acuerdo con a
La Figura 11: a) Estructuras del ácido 9,10-antraquinona-2-carboxílico y del ácido 9,10-dihidroantraquinona-2-carboxílico, y b) es una representación esquemática de las conexiones ramificadas en forma de Y.
La Figura 12: Espectro de absorbancia de AQ-NHS 30 \muM es Tris-HCl 20 mM, amortiguador de pH 8,5; NaBH_{4} 0 mM (línea sólida), NaBH_{4} 2,5 mM (línea quebrada), O_{2} mM (línea punteada). Se incluye el espectro normalizado de emisión de la fluoresceína (línea de rayas y puntos) como referencia.
La Figura 13: Electroferograma que demuestra el efecto de la reducción de la antraquinona sobre el doblete FI-30-Aq. Senda 1, Marcador VIII del Peso Molecular del ADN; senda 2, vacía; sendas 3 y 6, NaBH_{4} 2,5 mM; senda 4, NaBH_{4} 25 mM; sendas 5 y 7, NaBH_{4} 0 mM. Para la sendas 3-5, reducción llevada a cabo antes de la hibridación; para las sendas 6-7, reducción llevada a cabo después de la hibridación.
La Figura 14: Fluorescencia normalizada para la Fluoresceína/Antraquinona marcada 30-mer como función del NaBH_{4} utilizado para reducir a la hebra sencilla marcada como AQ. El procedimiento de reducción se llevó a cabo antes de la hibridación.
Para todas las mediciones [ADN] = 0,5 \mug mL^{-1}; [Zn^{2+}] = 0,2 mM; pH 8,49 en amortiguador Tris-HCl 20 mM.
Descripción detallada
Con referencia a la Figura 1, un elemento de un circuito orgánico de acuerdo a una primera modalidad de la invención se muestra generalmente como (100). En esta modalidad, el elemento orgánico del circuito (100) incluye una pluralidad (102) de miembros, incluye al menos un miembro donante (104) para recibir electrones de conducción de un donante de electrones (200), y al menos un miembro aceptor (106) para comunicación con un aceptor electrones (220) para proveer una región de atracción para los electrones de conducción. En esta modalidad, la pluralidad (102) de miembros incluye además al menos un miembro regulador (108) que interseca con al menos uno de la pluralidad (102) de miembros para definir al menos una conexión para regulación del campo eléctrico (112), para cooperar con un regulador de campo eléctrico (114) para regular un campo eléctrico en la conexión para regulación del campo eléctrico (112).
En esta modalidad, al menos alguno de la pluralidad de miembros incluye un doblete oligonucleótido que contiene un metal conductor. Más particularmente, en esta modalidad, cada uno de la pluralidad de miembros incluye un doblete oligonucleótido que contiene un metal conductor.
En la presente modalidad, la pluralidad (102) de miembros incluye una pluralidad de brazos. Más particularmente, en esta modalidad el miembro donante (104) incluye un brazo donante (160) eléctricamente acoplado al donante de electrones (200) ("D") para proveer una fuente de electrones de conducción. El miembro aceptor 106 de la presente modalidad incluye un brazo aceptor (140) eléctricamente acoplado al aceptor de electrones (220) ("A") para proveer una región de atracción para los electrones de conducción. En esta modalidad, el miembro regulador (108) incluye un brazo hemos modulador (120) eléctricamente acoplado al regulador de campo eléctrico (114), que en esta modalidad incluye un modulador de flujo electrones (240) ("M") para regular el flujo de los electrones de conducción desde el donante de electrones, a través de la conexión para regulación del campo eléctrico (112), hasta el aceptor de electrones (220).
En esta modalidad, el miembro donante (104), el miembro aceptor (106) y el miembro regulador (108) se intersecan para definir la conexión para regulación del campo eléctrico (112). Por lo tanto, en la presente modalidad la conexión para regulación del campo eléctrico (112) incluye una conexión conductora 180, que forma una conexión de tres brazos que conecta los brazos (120, 140, y 160), que se extiende desde la conexión conductora. Sin embargo, la conexión conductora puede incluir más de tres miembros en modalidades alternativas.
En esta modalidad, el elemento orgánico del circuito (100) incluye al regulador del campo eléctrico (114) en comunicación eléctrica con el miembro regulador (108), al donante de electrones (200) en comunicación eléctrica con el miembro donante (104), y al aceptor de electrones (220) en comunicación eléctrica con el miembro aceptor (106).
En la presente modalidad, el regulador de campo eléctrico (114) incluye una pluralidad de estados seleccionables, cada uno de los estados correspondiendo a un potencial electrostático respectivo en al menos una conexión para regulación del campo eléctrico (112). Más particularmente, en la presente modalidad, el regulador de campo eléctrico (114), que en esta modalidad incluye al modulador del flujo electrones (240), tiene diferentes estados, cada estado de la pluralidad de estados siendo seleccionable en respuesta a un potencial externo aplicado para producir un potencial electrostático respectivo en la conexión para regulación del campo eléctrico (112). Alternativamente, los estados del modulador del flujo de electrones se pueden seleccionar o cambiar en cualquier otra forma adecuada, tal como por medio de irradiación del modulador del flujo de electrones por ejemplo, como se discute con más detalle más
adelante.
En diferentes ejemplos de modalidades, el estado del modulador de flujo de electrones (240) puede ser por ejemplo cualquier variable macroscópica o microscópica efectiva para determinar la función de onda mecánica del cuanto del modulador de flujo del electrón. Por ejemplo, el estado del modulador de flujo del electrón (240) puede representar el número de electrones añadidos a, o removidos del modulador de flujo de electrones, o la magnitud y/o la dirección de un potencial externo aplicado al modulador de flujo de electrones. Además, el estado del modulador de flujo de electrones (240) puede representar el nivel orbital de un electrón de valencia sobre el modulador de flujo de electrones, o propiedades adicionales del orbital, tales como un nivel degenerado. Alternativamente o adicionalmente, el estado del modulador de flujo de electrones 240 puede incluir un espín total de los electrones sobre el modulador de flujo de electrones o el establecimiento de cualquier otro parámetro que indique la función de onda mecánica del cuanto identificando el estado del modulador de flujo de electrones.
El estado del modulador de flujo de electrones (240) puede ser seleccionado o cambiado para variar un potencial electrostático en la conexión conductora (180), conectando al brazo del modulador (120), al brazo del donante (160), y al brazo que aceptor (140), para regular el flujo de electrones o la conductividad desde el donante de electrones (200) hasta el aceptor de electrones (220). El estado del modulador de flujo de electrones (240) puede ser cambiado, por ejemplo, por medio de la aplicación de un potencial externo al modulador de flujo de electrones o depositando o removiendo electrones a, o desde sus orbitales de valencia exteriores. El flujo de electrones puede representar una señal electrónica, tal como el transporte de electrones como en una señal DC, o un voltaje modulado o señal actual, o cualquier otra señal modulada para transportar información. Por lo tanto, cuando se cambia el estado del modulador de flujo de electrones (240) para variar el potencial electrostático en la conexión conductora (180), el flujo de electrones o la conductividad desde el donante de electrones (200) hasta el aceptor de electrones (220) a través de la conexión conductora (180) pueden ser modulados para regular así una señal pasada desde el brazo del donante de electrones hasta el brazo aceptor de electrones.
En esta modalidad, el elemento orgánico del circuito (100) incluye un material conductor de ácido nucleico. Más particularmente, en la presente modalidad, cada miembro donante (104), el miembro regulador (108) y el miembro aceptor (106) incluyen una porción de un doblete de ácido nucleico que contiene metal conductor. Más particularmente aún, en esta modalidad el brazo donante (160), el brazo modulador (120) y el brazo aceptor (140) incluyen cada uno un doblete oligonucleótido que contiene metal conductor que es capaz de conducir electrones.
Un ejemplo de un doblete oligonucleótido que contiene metal conductor ("M-ADN") es mostrado como (300) en la Figura 2. En esta modalidad, el M-ADN (300) incluye una primera hebra de ácido nucleico (320) y una segunda hebra de ácido nucleico (340). La primera y la segunda hebra de ácido nucleico (320) y (340) incluyen las respectivas pluralidades de las bases aromáticas que contiene nitrógeno (350) y (360), enlazadas, lentamente por medio de una columna vertebral (380). Las bases aromáticas que contiene nitrógeno (350) de la primera hebra de ácido nucleico (320) están unidas por medio de enlaces este hidrógeno a las bases aromáticas que contiene nitrógeno (360) de la segunda hebra de ácido nucleico (340). Las bases aromáticas que contiene nitrógeno (350) y (360) sobre la primera y la segunda hebras de ácido nucleico (320) y (340), respectivamente, forman pares de bases enlazadas por hidrógeno (400) en un ordenamiento apilado a todo lo largo del doblete oligonucleótido (300) que contiene al metal conductor. Los pares de bases (400) enlazados por hidrógeno incluyen a un catión metálico interquelatado (420) coordinado a un átomo de nitrógeno en una de las bases aromáticas que contiene nitrógeno (350) o (360). Más particularmente, en esta modalidad el catión metálico interquelatado incluye a un catión metálico divalente interquelatado. En la presente modalidad, la primera y la segunda hebras de ácido nucleico (320) y (340) respectivamente incluyen ácido desoxirribonucleico y las bases aromáticas que contienen nitrógeno (350) y (360) se seleccionan del grupo que consiste de adenina, timina, guanina y citosina.
Alternativamente, otras estructuras como columna vertebral (380) pueden ser efectivas para alinear apropiadamente a las bases aromáticas que contienen nitrógeno (350), (360) en un ordenamiento apilado capaz de quelatar iones metálicos (420) y electrones de conducción. Por ejemplo, fosforamida, fosforotioato, fosforoditioato, O-metilfosforoamidita o enlaces de ácido nucleico peptídico pueden ser efectivos para formar tale columna vertebral. En forma similar, otros componentes de la columna vertebral (380) pueden variar, abarcando a las fracciones de desoxirribosa, fracciones que ribosa, es o combinaciones de las mismas, por ejemplo.
Alternativamente, se pueden sustituir otros tipos de bases. Por ejemplo, las bases aromáticas que contienen nitrógeno (350) y (360) pueden ser aquéllas están presentes en ADN y ARN nativo, y así, las bases aromáticas que contienen nitrógeno se pueden seleccionar del grupo que consiste de adenina, timina, citosina, guanina o uracilo, o variantes de las mismas tales como 5-fluorouracilo o 5-bromouracilo. Se pueden utilizar compuestos aromáticos alternativos, tales como compuestos aromáticos capaces de interquelatar a un ión metálico divalente coordinado a un átomo en el compuesto aromático, y capaz de apilarse, para producir un doblete oligonucleótido que contiene un metal conductor. Los compuestos aromáticos alternativos pueden incluir por ejemplo: 4-acetilcitidina; 5-(carboxihidroximetil)uridina; 2'-O-metilcitidina; 5-carboximetilaminometil-2-tiouridina; 5-carboximetilaminometiluridina; dihidrouridina; 2'-O-metilpseudouridina; beta, D-galactosilqueuosina; 2'-O-metilguanosina; inosina; N6-isopenteniladenosina; 1-metiladenosina; 1-metilpseudouridina; 1-metilguanosina; 1-metilinosina; 2,2-dimetilguanosina; 2-metiladenosina; 2-metilguanosina; 3-metilcitidina; 5-metilcitidina; N6-metiladenosina; 7-metilguanosina; 5-metilaminometiluridina; 5-metoxiaminometil-2-tiouridina; beta, D-manosilqueuosina; 5-metoxicarbonilmetil-2-tiouridina; 5-metoxicarbonilmetiluridina; 5-metoxiuridina; 2-metiltio-N6-isopenteniladenosina; N-((9-beta-D-ribofuranosil-2-metiltiopurina-6-il)carbamoil)treonina; N-((9-beta-D-ribofuranosilpurina-6-il) N-meticarbamoil)treonina; uridina-5-ácido oxiacético-metiléster-, uridina-5-ácido oxiacético; pseudouridina; queuosina; 2-tiocitidina; 5-metil-2-tiouridina; 2-tiouridina; 4-tiouridina; 5-metiluridina; N-((9-beta-D-ribofuranosilpurina-6-il)-carbamoil)treonina; 2'-O-metil-5-metiluridina; y 2'-O-metiluridina; 3-(3-amino-3-carboxipropil)uridina; hipoxantina, 6-metiladenina, 5-me pirimidinas, particularmente 5-metilcitosina (también denominada 5-metil-2'-desoxicitosina y a menudo mencionada en el arte como 5-me-C), 5-hidroximetilcitosina (HMC), glicosil HMC y gentobiosil HMC, así como nucleobases sintéticas, por ejemplo, 2-aminoadenina, 2-tiouracilo, 2-tiotimina, 5-bromouracilo, 5-hidroximetiluracilo, 8-azaguanina, 7-desazaguanina, N^{6} (6-aminohexil)adenina y 2,6-diaminopurina.
En algunas modalidades, como por ejemplo las ilustradas en la Figura 2, el espaciamiento estimado entre los iones metálicos divalentes (420) puede ser aproximadamente de 3, 4 ó 5 Å (Ángstroms).
Los oligonucleótidos pueden incluir a aquellos que contienen columnas vertebrales modificadas, por ejemplo, fosforotioatos, fosfotriésteres, metil fosfonatos, alquilo de cadena corta o enlaces cicloalquilo interazúcar o una cadena corta heteroatómica o enlaces heterocíclicos interazúcar. En algunas modalidades, la columna vertebral de fosfodiéster del oligonucleótido puede ser reemplazada con una columna vertebral de poliamida, estando las nucleobases unidades directa o indirectamente a los átomos de nitrógeno aza de la columna vertebral de poliamida (Nielsen y colaboradores, Science, 1991, 254, 1497). Los oligonucleótidos pueden contener también una o más fracciones de azúcar sustituidas, tal como las fracciones en la posición 2': OH, SH, SCH_{3}, F, OCN, OCH_{3} OCH_{3}, OCH_{3} O(CH_{2})_{n}, CH_{3}, O(CH_{2})_{n}, NH_{2} o O(CH_{2})_{n}, CH_{3} donde n puede ser por ejemplo desde 1 hasta aproximadamente 10; alquilo inferior C_{1} a C_{10}, alcoxialcoxi, alquilo inferior sustituido, alcarilo o aralquilo; Cl; Br; CN; CF_{3}; OCF_{3}; O-, S-, o N-alquilo; O-, S-, o N-alquenilo; SOCH_{3}; SO_{2} CH_{3}; ONO_{2}; NO_{2}; N_{3}; NH_{2}; heterocicloalquilo; heterocicloalcarilo; aminoalquilamino; polialquilamino; silil sustituido; un grupo de escisión de ARN, un grupo reportero, un intercalador; y otros sustituyentes que tienen propiedades similares. Se pueden hacer también modificaciones similares en otras posiciones sobre el oligonucleótido, particularmente en la posición 3' del azúcar sobre el nucleótido 3' terminal y en la posición 5' del nucleótido 5' terminal. Los oligonucleótidos pueden tener también imitaciones de azúcar tales como ciclobutilos en lugar del grupo pentofuranosilo. Los oligonucleótidos pueden incluir también, adicionalmente o alternativamente, modificaciones o sustituciones de nucleobase (a menudo denominadas en el arte simplemente como "base").
Si se desea, los iones de metal divalente pueden ser sustituidos por protones de imina de las bases aromáticas que contienen nitrógeno, y las bases aromáticas que contienen nitrógeno se seleccionan del grupo que consiste de timina y guanina. Actos.
Con referencia a la Figura 3, se muestra generalmente en (520) un esquema de apareamiento de bases para el M-ADN (300) de acuerdo con la presente modalidad. En el esquema de apareamiento de bases (520), al menos una de las bases aromáticas que contienen nitrógeno incluye timina, que tiene un átomo de nitrógeno N3, y el catión metálico divalente se coordina por medio del átomo de nitrógeno N3. Más particularmente, en esta modalidad el esquema de apareamiento de bases (520) incluye a un par de bases timina-adenina, y el catión metálico divalente (420) es zinc. Alternativamente, el catión metálico divalente (420) se puede seleccionar del grupo de consiste de zinc (Zn^{2+}), cobalto (Co^{2+}) y níquel (Ni^{2+}). Alternativamente, se pueden sustituir otros iones metálicos divalentes dependiendo de la habilidad de los iones para participar con los otros sustituyentes en la formación de un doblete oligonucleótido que contienen metal conductor. Alternativamente, el catión metálico se puede seleccionar del grupo que consiste de los cationes de Li, Be, Na, Mg, Al, K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, TI, Pb, Bi, Po, Fr, Ra, Ac, Th, Pa, U, Np y Pu. Por ejemplo, en algunas modalidades, se pueden incorporar diferentes cantidades de cationes metálicos en un doblete, tales como Zn^{2+}, Ni^{2+}, Co^{2+}, Cd^{2+}, Hg^{2+}, Pt^{2+} y Ag^{1+}, donde los iones metálicos tales como Cd^{2+}, Hg^{2+}, Pt^{2+} y Ag^{1+} pueden constituir únicamente una porción de los iones metálicos en el doblete, en efecto "dopaje" del doblete. La formación de un doblete sustituido por metal utilizado cationes alternativos bajo condiciones alternas se puede monitorear, por ejemplo, utilizando un ensayo de fluorescencia con bromuro de etidio.
En esta modalidad, en el par de bases timina-adenina del esquema de apareamiento de bases 520 mostrado en la Figura 3, una base aromática que contienen nitrógeno es timina (550) que posee un átomo de nitrógeno N3 (600). El catión metálico divalente (420) (que tiene esta modalidad es zinc) está coordinado por el átomo de nitrógeno N3 (600) de la timina (550), donde el catión metálico divalente zinc se sustituye por un protón de imina de la base aromática que contienen nitrógeno.
Con referencia a la Figura 4, un esquema de apareamiento de bases para el M-ADN de acuerdo a una segunda modalidad de la invención se muestra generalmente en (540). En la modalidad mostrada en la Figura 4, al menos una de las bases aromáticas que contiene nitrógeno incluye guanina, que tiene un átomo de nitrógeno N1, y el catión metálico divalente está coordinado por el átomo de nitrógeno N1. Más particularmente, en esta modalidad el esquema de apareamiento de bases (540) incluye a un par de bases citosina-guanina, en el cual una de las bases aromáticas que contiene nitrógeno es guanina (580), que tiene un átomo de nitrógeno N1 (620). Como con la modalidad mostrada en la Figura 3, en esta modalidad el catión metálico divalente (420) es zinc. Alternativamente, el catión metálico divalente (420) puede ser seleccionado del grupo que consiste de zinc (Zn^{2+}), cobalto (Co^{2+}) y Níquel (Ni^{2+}), o puede incluir a otros cationes adecuados. En esta modalidad el catión metálico divalente (420), que en esta modalidad es zinc, está coordinado por el átomo de nitrógeno N1. Alternativamente, el catión metálico divalente (420) puede ser acomplejado entre las fracciones aromáticas en conformaciones alternativas. En algunas modalidades, como se ilustra, los protones de imino de cada par de bases pueden ser reemplazados por un ión metálico.
Con referencia a la Figura 5, las características eléctricas (I-V) de un M-ADN pueden ser medidas como se muestra en la Figura 5, y como lo divulgan Rakitin y colaboradores, 2000. Por ejemplo, el M-ADN se puede preparar, tal como el M-ADN preparado por Rakitin y colaboradores, a partir de una forma de B-ADN del \lambda-ADN del fago en Zn^{2+} 0,1 mM a un pH de 9,0, que tiene extremos pegajosos que pueden ser utilizados para unir cada extremo en torno a un electrodo metálico individual, tal como un electrodo fuente (810) y un electrodo de drenaje (820), que en esta modalidad incluye electrodos de oro (Braun y colaboradores, 1998).
Una disposición esquemática de prueba para proveer las mediciones de conductividad del M-ADN se muestra generalmente en (780) en la inserción en la Figura 5. En esta disposición, se coloca un ácido nucleico (800) entre el electrodo fuente (810) y el electrodo de drenaje (820) separado por un espacio físico profundo (840), que pueden tener por ejemplo un ancho de 1-30 micras.
Ejemplos de características I-V medidas al vacío (10^{-3} torr) a temperatura ambiente sobre muestras de M-ADN y B-ADN se muestran juntas generalmente en (700) en la Figura 5. Una curva correspondiente a B-ADN (720) muestra una meseta tipo semiconductor (una brecha en la banda o brecha de conductividad 740) de aproximadamente (200) meV. En contraste, la característica I-V para el M-ADN 760 no muestra una brecha de conductividad. Esta es una diferencia característica entre el comportamiento metálico y de aislamiento mostrando que los electrones en el M-ADN pueden conducir corriente desde voltajes bajos hasta extremadamente bajos mientras que el B-ADN no puede. Por lo tanto, la diferencia cualitativa en las características I-V del M-ADN (760) y del B-ADN (720) con bajos voltajes de polarización es indicativa de una diferencia en sus mecanismos de conducción.
En esta modalidad, el M-ADN (300) ser forma alineando y tratando una pluralidad de oligonucleótidos para formar una pluralidad de miembros, cada miembro de la pluralidad de miembros incluyendo un par de los oligonucleótido alineados para formar una porción doble. Más particularmente, en esta modalidad la pluralidad de miembros incluye al miembro donante (104), al miembro aceptor (106), y al miembro regulador (108), y la alineación y el tratamiento de la pluralidad de oligonucleótidos forma a los miembros en una configuración en la cual el miembro donante, el miembro aceptor y el miembro regulador se intersecan para definir la conexión para regulación del campo eléctrico (112).
En la presente modalidad, los oligonucleótidos se alinean en condiciones efectivas para formar la porción doble, y son tratados en condiciones efectivas para formar la conexión para regulación del campo eléctrico. Más particularmente, en esta modalidad alinear incluye someter a la pluralidad de oligonucleótidos a una solución básica bajo condiciones efectivas para formar la porción doble de oligonucleótido que contiene metal conductor. En esta modalidad, las condiciones efectivas para formar la porción doble de ácido nucleico o de oligonucleótido que contiene metal conductor son efectivas para sustituir los cationes de metal divalente por un protón de imina de una base aromática que contiene nitrógeno en la porción doble de oligonucleótido que contiene metal conductor. Por lo tanto, en esta modalidad, producir al doblete de ácido nucleico que contiene metal conductor incluye someter al doblete de ácido nucleico a una solución básica en presencia de un catión metálico (que en esta modalidad es un catión metálico divalente) bajo condiciones efectivas para formar al doblete de ácido nucleico de contiene metal conductor, en donde los pares de bases enlazados por hidrógeno del doblete de ácido nucleico que contiene metal conductor incluyen a un catión metálico interquelatado coordinado a un átomo de nitrógeno en una de las bases aromáticas que contiene nitrógeno. En forma similar, en esta modalidad, tratar a la pluralidad de oligonucleótidos incluye someter a los nucleótidos a la solución básica bajo condiciones efectivas para formar la conexión para regulación del campo eléctrico. En la presente modalidad, la solución básica tiene un pH de al menos 7.
Más generalmente, las condiciones efectivas para formar al M-ADN (300) variarán dependiendo del catión metálico divalene (420) o de los iones utilizados y de la naturaleza de las hebras de ácido nucleico (320) y (340). Se pueden llevar a cabo ensayos de rutina para determinar las condiciones apropiadas efectivas para la formación del doblete conductor, por ejemplo variando parámetros tales como el pH, la concentración de ácido nucleico, la concentración de ión metálico, y la relación de la concentración de ión metálico con la concentración de ácido nucleico. En algunas modalidades, puede ser deseable un pH igual o superior a 7; 7,5; 8; 8,5 ó 9, y una relación adecuada de ácido nucleico a ión metálico puede ser aproximadamente desde 1:1,5 hasta aproximadamente 1:2,0, por ejemplo.
En algunas modalidades, el M-ADN (300) se puede formar a partir del B-ADN por medio de la adición de iones metálicos, tales como Zn^{2+} 0,1 mM o NiCl_{2} mM con un pH aproximado, tal como un pH de 9,0. Puede existir una liberación concomitante de protones, para que una base tal como KOH pueda ser añadida para mantener el pH en un nivel deseado, tal como 8.
Como es evidente por medio el comportamiento conductor mostrado en la Figura 5, las configuraciones del M-ADN conductor pueden proveer funcionalidad de cambio de corriente y/o de voltaje a señales electrónicas reguladas.
Con referencia nuevamente a la Figura 1, en esta modalidad los tres brazos (20), (140) y (160) se intersecan para definir la conexión conductora (180) que permite que el elemento orgánico del circuito 100 funcione como un regulador de la señal eléctrica. Las conexiones de tres vías tales como la conexión conductora (180) se pueden preparar por ejemplo a partir de tres hebras de oligonucleótidos (1140), (1160) y (1180), teniendo cada una extremos 5' y 3', cuyas secuencias pueden ser escogidas para que ellas únicamente puedan alinearse en la configuración deseada. En la modalidad mostrada en la Figura 1, la conexión conductora de tres vías (180) se construyó a partir de tres hebras de oligonucleótidos (1140), (1160) y (1180), que en esta modalidad incluyen tres oligonucleótidos de 60-mer, formando porciones dobles (principalmente, el brazo modulador 120, el brazo receptor 140, y el brazo donante 160) fuera de los pares de oligonucleótidos antiparalelos.
Con referencia aún a la Figura 1, en esta modalidad, el donante de electrones (200) incluye un primer electrodo (202) que puede ser operado para donar un electrón al miembro donante (104), y el aceptor de electrones (220) incluye un segundo electrodo (222) que puede ser operado para aceptar un electrón del miembro aceptor (106). También en esta modalidad, el regulador de campo eléctrico (114), o más particularmente el modulador de flujo electrones (240), incluye un tercer electrodo (242). Si se desea, el tercer electrodo puede ser operado para aceptar un electrón del miembro aceptor o para donar un electrón al miembro donante. Los electrodos (202), (222) y (242) pueden incluir electrodos de oro, por ejemplo. Los electrodos de oro pueden estar unidos al ADN por ejemplo promedio de la incorporación de un tiol en el extremo 5' en lugar del cromóforo (Wang y colaboradores, 1999). Se pueden aplicar externamente una corriente o un voltaje al elemento orgánico del circuito (100) a través del brazo del donante (160) y del brazo de aceptor (140).
Alternativamente, el donante de electrones, el aceptor de electrones y el regulador de campo eléctrico no necesitan incluir electrodos.
Por ejemplo, con relación a las Figuras 1 y 6, se muestra generalmente en (900) un elemento orgánico del circuito de acuerdo a una tercera modalidad de la invención en la Figura 6. El elemento orgánico del circuito (900) es generalmente similar al elemento orgánico del circuito (100) mostrado la Figura 1, sin embargo, en la modalidad mostrada en la Figura 6, el donante de electrones (200) del elemento orgánico del circuito (900) incluye a una molécula donante de electrones (204) capaz de donar un electrón al miembro donante (104) (que en esta modalidad incluye al brazo donante 160). En la presente modalidad la molécula donante de electrones (204) incluye a una molécula fluorescente, o más particularmente, una fluoresceína. En forma similar, el aceptor de electrones (220) del elemento orgánico del circuito (900) incluye una molécula aceptora de electrones (224) capaz de aceptar un electrón del miembro aceptor (106) (que en esta modalidad incluye al brazo aceptor 140). En la presente modalidad, la molécula aceptora de electrones (224) también incluye una molécula fluorescente, o más particularmente, una rodamina. También en esta modalidad, el regulador de campo eléctrico (114), o más particularmente el modulador de flujo de electrones (240), incluye a una molécula reguladora (244) seleccionada de grupo que consiste de moléculas fluorescentes y cromóforos. Por lo tanto, en esta modalidad, los estados del regulador de campo eléctrico (114) se pueden seleccionar por medio de irradiación del regulador de campo eléctrico. Más particularmente, en esta modalidad la molécula reguladora (244) incluye una molécula fluorescente, tal como una fluoresceína o una rodamina, por ejemplo. Alternativamente, otras moléculas reguladoras adecuadas pueden ser sustituidas.
En forma similar, con referencia las Figuras 1 y 7, un elemento orgánico del circuito de acuerdo a una cuarta modalidad de la invención se muestra generalmente como (950) en la Figura 7. En esta modalidad, el regulador de campo eléctrico (114), o más particularmente, el modulador de flujo de electrones (240), incluye a un cromóforo regulador o modulador (256), que en ésta modalidad absorbe radiación dentro de un rango de longitudes de onda. Por lo tanto, los estados del regulador de campo eléctrico (114) se pueden seleccionar por medio de irradiación del regulador de campo eléctrico. En esta modalidad, la irradiación del cromóforo modulador (246) provoca que se aplique un potencial electrostático negativo a la conexión para regulación del campo eléctrico (112), disminuyendo el potencial electrostático negativo la habilidad de un electrón para viajar desde el miembro donante (104) hasta el miembro aceptor (106). En forma similar, en esta modalidad el aceptor de electrones (220) incluye un cromóforo (226) que puede ser operado para emitir radiación dentro de un rango de longitudes de onda en respuesta a la aceptación de un electrón desde el miembro aceptor (106).
En forma similar, en otras modalidades, el regulador de campo eléctrico (114), el donante de electrones (200) y el aceptor de electrones (220) pueden incluir a cualquier otra combinación o permutación adecuada de electrodos, moléculas fluorescentes, cromóforos, u otras moléculas adecuadas. En este sentido, las moléculas fluorescentes y los electrodos pueden ser particularmente útiles en combinación para algunas aplicaciones de modalidades de la presente invención, debido a la habilidad de las moléculas fluorescentes para generar fotocorrientes cuando son irradiados y sometidos a un potencial aplicado. Por ejemplo, se ha encontrado que el M-ADN marcado con fluoresceína ensamblado sobre un electrodo de oro y sometido a un potencial aplicado de 0,2 voltios genera una fotocorriente apreciable aproximadamente de 0,03 mA cuando se irradia la fluoresceína, pero no genera ninguna fotocorriente foto corriente apreciable cuando la fluoresceína no está siendo irradiada. (A potenciales más altos, sin embargo, se puede observar alguna corriente a pesar de la irradiación, debida a electrólisis). En forma similar, la irradiación del M-ADN marcado con un cromóforo y unido a un electrodo de oro también produce una corriente apreciable.
En algunos de tales ejemplos de modalidades, el extremo 5' de cada brazo (120), (140) y (160) estaba unido ya sea a fluoresceína, a rodamina o a un control, no marcado. Como se la utiliza aquí, una nomenclatura para elementos marcados del circuito se puede basar en la identificación de cada brazo (120), (140) y (160) con una letra (F, R o C) para especificar si ese brazo contiene, respectivamente, fluoresceína (F), rodamina (R) o un control (C, no marcado). Así, por ejemplo, (160F:120C140R-60) representa tres hebras de oligonucleótido de 60-mer (1140), (1160) y (1180) ensambladas para formar la conexión conductora (180), donde la fluoresceína es el donante de electrones (200) unida al brazo donante (160), la rodamina es el aceptor de electrones (220) conectada al brazo aceptor (140), y el modulador de flujo de electrones (240) está ausente y por lo tanto no conectado al brazo modulador (120).
La florescencia del donante de electrones (200) del elemento orgánico del circuito (100) puede ser medida entonces por medio de un ensayo de florescencia para confirmar la conductividad de la conexión (180). Durante tal ensayo, la florescencia se extinguirá si existe transferencia electrones a lo largo del M-ADM, a través de la conexión. Si, por otro lado, existe una pequeña conducción a lo largo del brazo del donante (160) y del brazo del aceptor (140) (como sería el caso si estos brazos hubieran estado formados por B-ADN en vez de por M-ADN por ejemplo), la fluorescencia del donante de electrones (200) no se extinguirá en la misma medida. En uno de tales ejemplos de modalidad, la fluorescencia de la fluoresceína actuando como el donante de electrones (200) fue medida para el M-ADN (160F:120C:140R-60) y comparada con otro ejemplo de modalidad, (160F:120C:140C-60), que tiene la misma configuración excepto porque esta modalidad no incluye rodamina actuando como el aceptor de electrones (220) conectada al brazo aceptor (140). La fluorescencia de la fluoresceína se extinguió en un 40% para la modalidad anterior (160F:120C:140R-60) comparada con esta modalidad (160F:120C:140C-60), confirmando que los electrones se transfieren desde el donante de electrones de la fluoresceína (200) a través del brazo del donante (160) y de la conexión conductora (180) hasta el brazo del aceptor (140) y el aceptor de electrones de la rodamina (220).
Otras de tales modalidades como ejemplo que emplean una molécula fluorescente como el donante de electrones (200) pueden ser utilizadas en forma similar para confirmar la habilidad del regulador de campo eléctrico (114) para regular el campo eléctrico en la conexión para regulación del campo eléctrico (112). Por ejemplo, dos ejemplos de modalidades, (160F:120R:140R-60) y (160F:120F:140R-60), que tienen una rodamina o una fluoresceína como el modulador de flujo de electrones de sus (240) conectados al brazo modulador (120), fueron comparados separadamente con una muestra de control, (160F:120C:140R-60). Durante los respectivos ensayos de florescencia, se extinguió la fluorescencia de la fluoresceína en un 60% (160F:120R:140R-60) y en un 35% (160F:120F:140R-60) con relación a la muestra de control. Por lo tanto, un aceptor o un donante de electrones, tales como la fluoresceína o la rodamina, unidas al brazo modulador (120) pueden alterar la conductividad entre el brazo del donante (160) a través de la conexión conductora (180) y hasta el brazo del aceptor (140). Así, el elemento del circuito (100) puede actuar un interruptor que tiene estados alternativos.
Más generalmente, con referencia a las Figuras 1, 6 y 7, cualquiera de los elementos orgánicos del circuito (100), (900) y (950) (o los otros elementos orgánicos del circuito descritos con más detalle, por ejemplo) puede ser utilizado para regular una señal electrónica entre una primera y una segunda ubicaciones en un material conductor de ácido nucleico. En esta modalidad, la primera ubicación puede incluir al donante de electrones (200), o alternativamente, se puede considerar que incluye a cualquier ubicación sobre el miembro donante (104) entre el donante de electrones (200) y la conexión para regulación del campo eléctrico (112). En forma similar, en esta modalidad la segunda ubicación puede incluir al aceptor de electrones (220), o a cualquier ubicación sobre el miembro aceptor (106) entre el aceptor de electrones (220) y la conexión para regulación del campo eléctrico (112). La señal electrónica por sí misma puede ser producida provocando que los electrones fluyan desde la primera ubicación hasta la segunda ubicación, en cualquier forma adecuada, tal como por medio de la aplicación de un voltaje entre el donante de electrones y el aceptor de electrones, irradiando al donante y al aceptor, y/o suministrando electrones a la primera ubicación y recibiendo electrones desde la segunda ubicación.
La regulación de la señal electrónica entre la primera y la segunda ubicaciones se puede lograr variando un potencial electrostático en una tercera ubicación en el material de ácido nucleico interpuesto entre la primera y la segunda ubicaciones. En las modalidades mostradas en las Figuras 1, 6 y 7, la tercera ubicación incluye a la conexión para regulación del campo eléctrico (112). La variación del potencial electrostático se puede lograr seleccionando uno entre una pluralidad de estados del regulador del campo eléctrico (114), que esta en comunicación con la tercera ubicación, correspondiendo cada uno de los estados a un potencial electrostático respectivo en la tercera ubicación. En el caso de los elementos orgánicos del circuito (900) y (950) mostrados en las Figuras 6 y 7, se puede lograr la selección de uno de los estados por medio de irradiación del regulador de campo eléctrico. Esto puede provocar que se aplique un potencial electrostático negativo a la tercera ubicación, por ejemplo. En el caso del elemento orgánico del circuito 100 mostrado en la Figura 1, la selección de uno de los estados se puede lograr por medio de la aplicación de un potencial externo al regulador de campo eléctrico (114), o más particularmente, al electrodo (242). Esto puede incluir depositar al menos un electrón sobre el electrodo (242) para aplicar un potencial electrostático negativo a la tercera ubicación, o alternativamente, remover al menos un electrón del electrodo (242) para aplicar un potencial electrostático positivo a la tercera ubicación. Un potencial electrostático negativo en la conexión para regulación del campo eléctrico (112) tiende a disminuir la habilidad de un electrón para viajar desde el miembro donante hasta el miembro aceptor, mientras que un potencial electrostático positivo en la conexión tiende incrementar su habilidad para hacerlo. Por lo tanto, cualquiera de los elementos del circuito mostrado en las Figuras 1, 6 y 7 actúa como un aparato para regular una señal electrónica entre la primera y la segunda ubicaciones en un material conductor de ácido nucleico, incluyendo el aparato un regulador de campo eléctrico se puede ser operado para variar un potencial electrostático es una tercera ubicación en el material de ácido nucleico interpuesto entre la primera y la segunda ubicaciones.
Con referencia nuevamente a la Figura 7, en modalidades alternativas, se puede seleccionar un cromóforo modulador (246) como el regulador de campo eléctrico (114), para que absorba la irradiación a una longitud de onda que sea diferente de las longitudes de onda a las cuales tanto el donante electrones como el aceptor de electrones, tales como fluoresceína y rodamina, absorben irradiación. Por medio de irradiación selectiva del cromóforo modulador (246), se excita un electrón hasta un estado de energía mayor sobre el cromóforo modulador que produce así un cambio en la conductividad o el potencial electrostático (voltaje) en la conexión conductora (180). En algunas modalidades, se puede establecer un potencial electrostático negativo en la conexión conductora (180) que puede impedir la conductividad o el paso de electrones a través de la conexión conductora (180). Después de algún tiempo, el cromóforo modulador (246) puede retornar a un estado diferente, por ejemplo un electrón excitado en el cromóforo (246) puede emitir un fotón y caer de nuevo es estado basal, retornando así el potencial electrostático o la conductividad en la conexión conductora (180) a su valor original (o a un valor alternativo adicional). De esta forma, la conexión conductora (180) puede actuar como una compuerta para regular el flujo de señales o de electrones desde el brazo donante (160) hasta el brazo aceptor (140). En una modalidad, por ejemplo, la conexión conductora (180) puede actuar como un interruptor de compuerta que puede estar en estado "encendido" cuando el cromóforo modulador no es irradiado y por lo tanto permite que los electrones o una señal fluyan desde el brazo donante (160) hasta el brazo aceptor (140), y la compuerta puede estar en estado "apagado" cuando el cromóforo modulador (246) es irradiado y su electrón se excita hasta un estado de energía más alto. Por lo tanto, en tales modalidades, el elemento orgánico del circuito (100) se comporta en algunos casos en forma análoga a un transistor de efecto de campo en el cual el donante de electrones (200) actúa como un electrodo fuente, el aceptor de electrones (220) actúa como un electrodo de drenaje, y el regulador de campo eléctrico (114) (tal como el cromóforo modulador 246) actúa como un electrodo de compuerta. El regulador de campo eléctrico (114), actuando como un electrodo de compuerta, puede actuar para controlar el diámetro efectivo del electrón de un canal de flujo de electrones que fluye desde el brazo donante (160) a través de la conexión conductora (180) hasta el brazo aceptor (140). Efectivamente, el flujo de electrones desde el donante de electrones (200) (electrodo fuente) es controlado por medio del voltaje o del cambio en el potencial electrostático aplicado por medio del regulador de campo eléctrico (114) hasta la conexión conductora (180). El voltaje aplicado a la conexión conductora (compuerta) puede ser regulado o modulado por medio del modulador de flujo de electrones (240) y por medio del brazo modulador (120). Por medio de la regulación del estado de "encendido" y "apagado" del "interruptor de compuerta" en esta forma, para variar el potencial electrostático en la conexión conductora (180), el elemento orgánico del circuito (100) puede ser utilizado para crear, almacenar y borrar memoria representando los ceros y los unos en los estados alternativos.
Por lo tanto, con referencia a la Figura 7 por ejemplo, se observa generalmente en (960) un medio orgánico para almacenamiento de datos. El medio para almacenamiento (960) incluye al regulador de campo eléctrico (114), que tiene al menos dos estados seleccionables, cada uno de los estados correspondiendo a un grado respectivo de regulación de campo eléctrico en una conexión para regulación del campo eléctrico de un elemento del circuito de ácido nucleico, cada grado de regulación del campo eléctrico correspondiendo a un valor respectivo de datos. En esta modalidad, el medio orgánico para almacenar datos (960) incluye además al elemento orgánico del circuito de ácido nucleico (950), que a su vez incluye al miembro donante (104), al miembro aceptor (106), y al miembro regulador (108) que se intersecan con al menos uno de la pluralidad de miembros (en esta modalidad, intersecando tanto al miembro donante como al miembro aceptor) para definir la conexión para regulación del campo eléctrico (112), por cooperación con el regulador de campo eléctrico (114) para aplicar el grado de regulación del campo eléctrico a la conexión, para representar los valores de los datos.
En esta modalidad, cada uno de al menos dos estados del regulador de campo eléctrico corresponde a un potencial electrostático respectivo en la conexión para regulación del campo eléctrico.
En la presente modalidad, al menos los dos estados se seleccionan por medio de irradiación del regulador de campo eléctrico. Más particularmente, en esta modalidad, al menos los dos estados seleccionables incluyen un estado excitado y un estado basal del valor tal como el "1" binario, por ejemplo, y se le puede permitir devolverse a su estado basal suspendiendo dicha irradiación, para representar un valor de datos tales como el "0" binario, por ejemplo. Como se discutió anteriormente, cuando el cromóforo esta en el estado excitado, el potencial electrostático en la conexión para regulación del campo eléctrico (112) sea altera o varía, alterando por lo tanto la conductividad en la conexión conductora (180). El valor de los datos así almacenados puede ser "leído" entonces en cualquier forma adecuada. Por ejemplo, se puede aplicar un potencial externo entre el donante de electrones (200) y el aceptor de electrones (220), y la corriente resultante puede ser medida, siendo un primer valor de la corriente medida indicativo del estado excitado representado por un "1" binario, siendo un segundo valor de la corriente medida indicativo del estado basal representado por un "0" binario.
Nuevamente con relación a la Figura 1, un medio alternativo de almacenamiento orgánico de datos puede incluir al elemento orgánico del circuito (100), en el cual al menos los dos estados son seleccionables por medio de la aplicación de un potencial externo al regulador de campo eléctrico (114), que en la modalidad mostrada en la figura 1 incluye al electrodo (242).
Más generalmente, sin embargo, existen muchas aplicaciones útiles distintas a la existencia de almacenamiento de datos por tales métodos de regular una señal electrónica en un material conductor de ácido nucleico variando el grado de regulación del campo eléctrico en una conexión para regulación del campo eléctrico, como se describió anteriormente.
Nuevamente con relación a la Figura 1, se puede proveer un sistema, el sistema incluyendo al elemento orgánico del circuito (100) e incluyendo además un medio conductor (1190) para suministrar electrones de conducción al donante de electrones (200) y para recibir los electrones de conducción del aceptor de electrones (220). En algunas de tales modalidades, puede fluir una corriente cuando un elemento orgánico del circuito tal como el elemento orgánico (100) esta incluido en el medio conductor (1190). El medio conductor (1190) puede ser cualquier medio que pueda ser operado para donar electrones al donante de electrones (200) y aceptar electrones del aceptor de electrones (220) para proveer un circuito cerrado para que los electrones fluyan desde el donante de electrones (200), a través del miembro donante (104) (en esta modalidad, el brazo donante 160), a través de la conexión para regulación del campo eléctrico (112) (que en esta modalidad incluye a la conexión conductora 180), a través del miembro aceptor (106) (que en esta modalidad incluye al brazo aceptor 140), a través del aceptor de electrones (220), y volver al donante de electrones. El medio conductor (1190) puede incluir una solución acuosa, por ejemplo, para proveer una conducción entre el donante electrones (200) y el aceptor de electrones (220). Alternativamente, el medio conductor (1190) puede incluir un alambre conductor, por ejemplo, o puede ser sustituido cualquier otro medio conductor adecuado.
Nuevamente con relación a la Figura 1, en modalidades alternativas, no toda la pluralidad (102) de miembros incluye necesariamente un doblete oligonucleótido que contiene metal conductor. Más particularmente, uno o más de los brazos (120), (140) ó (160) pueden no formar un doblete conductor bajo condiciones donde uno o más de los brazos restantes, (120), (140) ó (160) forman un doblete conductor. En una modalidad así, el miembro donante (104) y el miembro aceptor (106) pueden incluir a tal doblete oligonucleótido que contiene metal conductor, mientras que uno o más de los otros miembros no lo hacen. Por ejemplo, el brazo modulador (120) puede tener una composición que no formará un doblete conductor cuando el brazo donante (160) y el brazo aceptor (140) forman un doblete conductor. De esta forma, se pueden utilizar combinaciones de B-ADN y M-ADN para porciones de los brazos (120), (140) ó (160). Por ejemplo, los dobletes que contienen 5-fluorouracilo pueden formar M-ADN mientras que los dobletes que carecen de esta base no pueden, de modo que la composición de hebras de ácido nucleico (1140), (1160) y (1180) se pueden adaptar de modo que el brazo donante (160) y el brazo aceptor (140) contienen una alta proporción de 5-fluorouracilo. De esta forma, puede hacerse que el efecto del modulador (240) sobre la conexión conductora (180) dependa de las condiciones a las cuales el elemento (100) es sometido (dictando si un brazo está en la forma de B-ADN o de M-ADN). En forma similar, pueden utilizarse proteínas que se enlazan al ácido nucleico para modular la conductividad de los brazos (120), (140) y (160).
En modalidades alternativas, el modulador de flujo de electrones (240) puede ser capaz de absorber o donar electrones de un medio conductor, mientras esté eléctricamente aislado de la conexión conductora (180) por un brazo modulador no conductor (120). Un brazo modulador no conductor (120) puede estar formado por ejemplo, como se describió anteriormente, bajo condiciones donde se forma un doblete conductor sobre el brazo donante (160) y el brazo aceptor (140), pero no sobre el brazo modulador (120).
En modalidades alternativas, se puede construir el elemento orgánico del circuito (100) para proveer diferentes formas de funcionalidad. El aceptor de electrones (220) puede, por ejemplo, actuar como una marca detectable para conductividad del elemento del circuito (100). Por ejemplo, el aceptor de electrones (220) puede ser un cromóforo, que por la aceptación de un electrón, puede emitir un fotón a una longitud de onda característica o diferente, de modo que se puede detectar el fotón emitido.
En modalidades alternativas, los elementos orgánicos del circuito pueden incluir una pluralidad de brazos donantes, brazos aceptores, o brazos moduladores.
Por ejemplo, con referencia a la Figura 8, un elemento orgánico del circuito de acuerdo con una quinta modalidad de la invención se muestra generalmente en (1200). En esta modalidad, la pluralidad (102) de miembros incluye una pluralidad (1220) de miembros reguladores, formados en una configuración en la cual la pluralidad (1220) de miembros reguladores interseca la pluralidad (102) de miembros para definir al menos una conexión para regulación del campo eléctrico (112). Más particularmente, en esta modalidad, el elemento orgánico del circuito (1200) incluye al brazo donante (160) y al brazo aceptor (140), ambos intersecan a una conexión conductora (180) con una pluralidad (1222) de brazos moduladores de flujo de electrones, que a su vez se conectan a los respectivos moduladores de flujo de electrones. Las hebras de oligonucleótidos utilizadas para formar al elemento orgánico del circuito (1200) se pueden escoger en las secuencias apropiadas de modo que ellas solamente se puedan alinear en la configuración deseada, cada hebra de oligonucleótidos formando los dobletes que integran a los brazos moduladores (1222), estando la hebra el brazo donante (1160) y la hebra del brazo aceptor (1140) típicamente alineadas en forma antiparalela. Convenientemente, los moduladores separados de flujo de electrones M_{1}, M_{2}, M_{3},… pueden ser utilizados para que sean cada uno separadamente responsables por una condición diferente o señal, tal como una longitud de onda particular de luz. De esta forma, se pueden utilizar el elemento orgánico del circuito (1200) como detector para detectar una señal particular, tal como una señal con condición dentro de sistemas biológicos.
Con referencia a la Figura 9, un elemento orgánico del circuito de acuerdo con una sexta modalidad de la invención es mostrado generalmente como (1300). En esta modalidad, la pluralidad (102) de miembros incluye a un miembro común (1302), que en esta modalidad incluye una porción de ADN circular (1360). En la presente modalidad, el miembro donante (104), el miembro aceptor (106) y el miembro regulador (108) intersecan al miembro común (1302) en la primera, segunda y tercera ubicaciones (o conexiones) (1320), (1340) y (1380) respectivamente, la tercera ubicación (1380) definiendo la conexión para regulación del campo eléctrico (112). Por lo tanto, en esta modalidad, el brazo donante (160) y el brazo aceptor (140) se conectan en ubicaciones separadas o conexiones (1320) y (1340) respectivamente a la porción de ADN circular (1360). También en esta modalidad, un segundo miembro regulador (1304), que en esta modalidad incluye un segundo brazo modulador (1306), interseca al miembro común (1302) en una cuarta ubicación (1308) definiendo una segunda conexión para regulación del campo eléctrico. Por lo tanto, en esta modalidad el elemento orgánico del circuito (1300) incluye conexiones múltiples en las ubicaciones (1380) y (1308) que conectan a múltiples modulares particulares de flujo de electrones M_{1} y M_{2} que pueden ser el mismo o diferente. Por lo tanto, en esta modalidad al menos una conexión para regulación del campo eléctrico incluye al menos dos conexiones para regulación del campo eléctrico (en las ubicaciones 1308 y 1380) en comunicación eléctrica con al menos dos reguladores particulares de campo eléctrico, y la regulación o modulación se puede lograr por medio de la selección de una pluralidad de estados y al menos uno de los dos reguladores del campo eléctrico, cada uno de los estados correspondiendo a un potencial electrostático respectivo en la conexión para regulación del campo eléctrico correspondiente al menos a uno de los dos reguladores.
Un elemento orgánico del circuito de acuerdo a una séptima modalidad es mostrado generalmente como (1500) en la Figura 10. En esta modalidad, al menos un miembro regulador incluye una pluralidad de miembros reguladores, que intersecan a otros miembros particulares de la pluralidad (102) de miembros para definir una pluralidad de conexiones particulares para regulación del campo eléctrico. En esta modalidad, cada miembro regulador se interseca con uno de los miembros donantes y aceptor para definir la conexión para regulación del campo eléctrico, en vez de intersecar tanto con el miembro donante como con el miembro aceptor. Más particularmente, en esta modalidad el elemento orgánico del circuito (1500) incluye al primero, al segundo y al tercer miembros reguladores (1502), (1504) y (1506), que a su vez incluyen a los respectivos brazos moduladores (1508), (1510) y (1512). En esta modalidad, las conexiones para regulación del campo eléctrico (1514), (1516) y (1518). Los brazos aceptores (1520), (1540) y (1560) se intersecan entre sí e intersecan a un brazo donante de electrones (160) para definir una conexión conductora (1800). Por lo tanto, el elemento orgánico del circuito (1500) incluye múltiples modulares de flujo de electrones M_{1}, M_{2}, M_{3} y brazos moduladores del flujo de electrones (1508), (1510) y (1512) conectados a cada brazo aceptor de la pluralidad de brazos aceptores. Se apreciará que las variaciones en el potencial electrostático en cualquiera de las conexiones para regulación del campo eléctrico (1514), (1516) y (1518) también resultarán en variaciones en el potencial electrostático en la conexión conductora (1800), que por lo tanto también actúa efectivamente como una conexión para regulación del campo eléctrico.
Se observa que los elementos orgánicos del circuito de acuerdo con algunas modalidades de la invención pueden ser utilizados para detectar la presencia de un ácido nucleico particular homólogo a un componente monocatenario de un brazo modulador de electrones. Un ácido nucleico en una muestra puede ser marcado por ejemplo para incluir un modulador de flujo de electrones, tal como fluoresceína, y la muestra puede ser mezclada con elementos orgánicos del circuito que tienen brazos moduladores de electrones monocatenarios, de modo que si un ácido nucleico está presente en la muestra que es homóloga al brazo modulador monocatenario, hibridará. Después de la hibridación, se pueden ajustar las condiciones para favorecer la formación de un doblete conductor en el brazo modulador de electrones, para poner a la marca unida a la muestra de ácido nucleico en comunicación eléctrica con el resto del elemento orgánico del circuito. La presencia del brazo modulador conductor de electrones en el elemento del circuito se puede detectar por medio de un cambio en la conductividad entre el brazo donante de electrones y el brazo aceptor de electrones.
Aunque se divulgan aquí diferentes modalidades de la invención, se pueden hacer muchas adaptaciones y modificaciones dentro del alcance de la invención de acuerdo con el conocimiento general común de aquellos capacitados esta materia. Tales modificaciones incluyen la sustitución de equivalentes conocidos para cualquier aspecto de la invención con el propósito de lograr el mismo resultado sustancialmente en la misma forma. Los rangos numéricos son inclusive de los números que definen el rango. En las especificaciones, la expresión "que comprende" se la utiliza como un término ampliable, sustancialmente equivalente a la frase "que incluye, pero no se limita a", y la palabra "comprende" tiene un significado correspondiente. La citación de referencias aquí no se debe interpretar como una admisión de que tales referencias son arte previo para la presente invención. Todas las publicaciones, incluyendo pero no limitándose a las patentes y a las solicitudes de patente, citadas en estas especificaciones se incorporan aquí como referencia como si cada publicación individual estuviera específica e individualmente indicada para ser incorporada aquí como referencia y como si se expusiera completamente aquí.
Ejemplo
Resumen: En este ejemplo, se formó un complejo M-ADN entre un ADN doble y iones metálicos divalentes en un pH aproximadamente de 8,5. Se prepararon dobletes lineales de 30 pares de bases con fluoresceína unida a un extremo, y antraquinona al otro. La extinción de la emisión de fluorescencia a partir de la fluoresceína por antraquinona fue bajo condiciones correspondientes a las del M-ADN, pero no las del B-ADN. La extinción, que se atribuye a un proceso de transferencia de electrones, fue bloqueada por medio de reducción química utilizando NaBH_{4} de antraquinona a la dihidroantraquinona quien no es una aceptora de electrones. Por la reoxidación de la dihidroquinona por exposición al oxígeno se restableció la extinción. La extinción de la fluorescencia de la fluoresceína se observó también en un doblete ramificado en Y de 90 pares de bases, en el cual la rodamina o la antraquinona estaban unidas a uno de los dos brazos restantes. Por lo tanto el proceso de transferencia electrones no está obstaculizado por la presencia de una conexión en el doblete, contrario a los resultados previamente reportados por las muestras de B-ADN. Nuevamente la fluorescencia de la fluoresceína podía ser modulada por la reducción del grupo antraquinona en los dobletes ramificados en Y, imitando a un interruptor químico simple. Por lo tanto, M-ADN puede tener un extraordinario potencial para el desarrollo de dispositivos nanoelectrónicos.
Descripción Detallada: Los colorantes como la antraquinona (15,26-28) (y los derivados de la misma) han sido extensamente utilizados para investigar los procesos de transferencia de carga que ocurren en el ADN, con el colorante (en su estado excitado) sirviendo como un aceptor de electrones de la guanina; sin embargo, ellos no han sido estudiados en combinaciones donante/aceptor separadas por un doblete de ADN. Estos colorantes, y las quinonas importantes biológicamente relacionadas, son de particular interés a la luz de su íntima participación en el transporte de electrones y en la ruta fotosintética, y están siendo estudiados en el desarrollo de imitadores fotosintéticos (29). Aquí reportamos los resultados de un estudio de extinción de fluorescencia de la fluoresceína por la antraquinona en M-ADN utilizando dobletes lineales de 30 pares de bases. Se observa que la antraquinona extingue la fluorescencia de la fluoresceína bajo condiciones de M-ADN para ambas estructuras; sin embargo, por reducción del colorante antraquinona a la hidroquinona (Figura 11a), se reduce significativamente la extinción. En efecto, el proceso de transferencia de electrones se bloquea por medio de la reducción química del grupo aceptor.
Los dobletes ramificados se pueden construir a partir de tres hebras sencillas distintas que tienen secciones complementarias apropiadas, como se muestra en la Figura 11b. Estudios previos han mostrado que los dobletes ramificados son una molécula con forma de Y con tres brazos en una geometría esencialmente plana con ángulos iguales entre cada brazo (30,31). La adición de cationes metálicos no resulta en el apilamiento hélice-hélice observado en las conexiones de 4 vías, por el contrario la conexión de 3 vías permanece en una conformación extendida con forma de Y (30,31). Tales conexiones, en B-ADN, resultan típicamente en una transferencia de electrones menos eficiente (32-34). Aquí, se observa que ocurre la transferencia eficiente de electrones entre la fluoresceína y los aceptores antraquinona y/o rodamina, a través de la conexión ramificada en Y.
Materiales y Métodos: Las mediciones de fluorescencia se llevaron a cabo inicialmente utilizando una secuencia de 30 pares de bases, con el propósito de evaluar la eficiencia de la antraquinona (AQ) como extintor de la fluoresceína. Se utilizaron tres cadenas sencillas con 60 bases para formar un doblete, de un tamaño total de 90 pares de bases, conteniendo una conexión en Y (ver más adelante), teniendo en cuenta un número de combinaciones donante-aceptor. Las secuencias utilizadas en este estudio se dan en la Tabla 1. Las conexiones en Y se prepararon por medio de la incubación de tres hebras sencillas en la oscuridad, en Tris-HCl 10 mM (pH 8) y NaCl 10 mM a 65ºC durante dos horas, seguido de un enfriamiento lento hasta temperatura ambiente (31). La electroforesis en gel de agarosa (4%) de los dobletes ramificado en Y demostró la formación de una especie única con una movilidad correspondiente a 110-124 pares de bases (datos no mostrados). Esto está de acuerdo con los reportes previos, y sugiere que la estructura con forma de Y retarda la migración del doblete (31).
Las hebras donantes fueron marcadas y la posición 5' con 5-carboxifluoresceína. (FI) y las hebras complementarias (aceptor) fueron marcadas en la posición 5' con ácido 2-antraquinonacarboxílico (Aldrich) ó 5(6)-carboxitetrametirodamina (Rh). Las moléculas colorantes se unieron covalentemente utilizando un enlazador estándar 6-aminohexilo. En donde fue necesario, se convirtieron los derivados de ácido carboxílico en ésteres activados antes de la unión. Las secuencias fueron obtenidas o bien con Calgary Regional DNA Synthesis Facility o con DNA/Peptide Synthesis Lab en el National Research Council Plan Biotechnology Institute (Saskatoon). Las mediciones de fluorescencia se llevaron a cabo utilizando un fluorómetro modelo F2500 de Hitachi con concentraciones de ADN de 1,5 \muM (en bases), a menos que se especifique otra cosa, en amortiguador Tris-HCl 20 mM ya sea con condiciones de pH 7,5 para B-ADN o condiciones de pH 8,5 para M-ADN. La fluoresceína fue excitada a 490 nm, y el espectro de emisión registrado desde 500-800 nm. La conversión a M-ADN se logró por medio de la adición de una solución patrón de ZnCl_{2} 20 mM, hasta una concentración final de 0,2 mM (24).
La reducción de AQ se llevó a cabo utilizando una solución patrón de 0,5 mM de NaBH_{4} (elaborada en forma fresca antes de la reducción) (35). En resumen, se añadió la solución patrón de NaBH_{4} a una solución de ADN monocatenario marcado con AQ (en bases) de 150 \muM, y se incubó a temperatura ambiente durante 2 horas. Se hibridó luego la hebra reducida con la hebra sencilla complementaria marcada con fluoresceína para producir el doblete marcado con fluoresceína/dihidroantraquinona. Como experimento de control, tanto la hebra sencilla marcada con fluoresceína como, el doblete marcado con fluoresceína/antraquinona fueron sometidos también al mismo proceso de reducción. Donde fue necesario, las muestras fueron desoxigenadas por medio del burbujeo con gas nitrógeno durante un mínimo de 30 minutos.
Con el propósito de garantizar que el procedimiento anterior resultará en una reducción del grupo AQ, se llevó a cabo el mismo procedimiento utilizando 2-antraquinona N-hidroxisuccinimidil éster (AQ-NHS) 34 \muM en pH 8,0, Tris-HCl 10 mM, amortiguador NaCl 10 mM. Esta solución se desgasificó por medio del burbujeo con nitrógeno durante ½ horas antes de la reducción. La reducción se llevó a cabo utilizando NaBH_{4} 0,5 M, hasta una concentración final de 1,9 mM. Se midieron los espectros que absorbancia UV-vis antes y después del procedimiento de reducción con un espectrómetro Gilford 600. Finalmente, con el propósito de determinar si el procedimiento de reducción resulta en daño o no para las hebras en si mismas, se llevó a cabo un análisis por medio de electroforésis en gel de poliacrilamida (PAGE) del doblete reducido FI-30-AQ utilizando un gel de poliacrilamida al 20%.
Resultados y Discusión: Los espectros de absorbancia de AQ-NHS (en solución amortiguadora desoxigenada) antes y después de la reducción, y tras reoxidación se muestran en la Figura 12. Tras la adición de NaBH_{4} 3 mM desaparece la absorción característica a 335 nm con una nueva absorción a 388 nm, que corresponde a la hidroquinona (35). Infortunadamente, debido a la alta concentración de ADN requerido, no fue posible llevar a cabo un experimento similar utilizando al ADN marcado con AQ. Sin embargo se espera que la reducción no se impactará por la unión al ADN.
Se llevaron a cabo diferentes experimentos de control con el propósito de garantizar que la adición de NaBH_{4} no resultaría en ningún daño para el ADN. La Figura 13 ilustra los resultados del análisis PAGE de los dobletes FI-30-Aq tanto el reducido como el nativo. En todos los casos la migración del doblete FI-30-Aq se compara bien con los marcadores correspondientes de ADN. Comparando la senda 5 (NaBH_{4} 0 mM) con las sendas 3 y 4 (NaBH_{4} 2,5 y 25 mM, respectivamente) del gel, se puede observar que el procedimiento de reducción no resulta en ningún daño para la hebra sencilla marcada; específicamente, los dobletes tratado y no tratado migraron hasta el mismo nivel. Además, comparando las sendas 3 y 6, se puede observar que la reducción de la marca de antraquinona después de la hibridación (sendas 6) en comparación con antes de la hibridación (senda 3) no resulta tampoco en ningún daño para el doblete en si mismo.
En forma similar, el ensayo de fluorescencia con bromuro de etidio mostró el enlazamiento del etidio al doblete tratado en el mismo nivel que el ADN no tratado. Cualquier daño al doblete resultaría en una pérdida de fluorescencia debida a la disminución en el enlazamiento, que no se observó. Finalmente, la excitación de la fluorescencia y el espectro de emisión para la fluoresceína y la rodamina permanecen sin cambio después del tratamiento con NaBH_{4}, indicando que la adición de NaBH_{4} no resultó en su reducción.
La unión del grupo antraquinona a una 30-mer marcada con fluoresceína resulta en una extinción significativa de la fluorescencia de la fluoresceína tras la formación del M-ADN, como se observa en la Tabla 2. Bajo las condiciones estándar utilizadas para formar M-ADN (24), concretamente una concentración de Zn^{2+} de 0,2 mM, la rodamina y la antraquinona extinguen la fluorescencia de la fluoresceína hasta el 86% y el 59%, respectivamente. Como se observó previamente (24, 37) el grado de extinción depende de la naturaleza del aceptor y, como se observará más adelante, la longitud del doblete. Debido a la carencia se solapamiento espectral (ver Figura 12) entre fluoresceína y antraquinona, la transferencia de energía de resonancia no es un mecanismo posible para la desactivación de la fluoresceína en estado excitado (38). Además, considerando los potenciales redox de la fluoresceína como donante de electrones (Eº_{OX}= 0,96 V (39), \DeltaE_{0.0} = 2,46 eV) y de la antraquinona como aceptor de electrones (Eº_{Red} = -0,94 V) (40), la ecuación Rehm-Weller (41) predice un proceso de transferencia de electrones exergónicamente favorable con \DeltaG = -0,56 eV. En realidad, se había observado previamente la transferencia de electrones fotoinducida de la fluoresceína a la antraquinona (en parejas moleculares) utilizando tanto extinción de fluorescencia como métodos ESR (42). En esta pareja, se observó que la antraquinona extingue la fluorescencia de la fluoresceína en un 98%, atribuido a un proceso de transferencia de electrones con k_{ET} = 4 x 10^{9}s^{-1}. Por lo tanto, la reducción química de la antraquinona en los sistemas de M-ADN debería resultar en una disminución en la extinción de la fluorescencia de la fluoresceína, ya que no será capaz de aceptar un electrón transferido desde la fluoresceína.
La Figura 14 muestra que este es en realidad el caso, con la intensidad normalizada a partir del incremento de fluoresceína, con una concentración creciente de borhidruro. Como control, los dobletes marcados con fluoresceína (FI-30), y tanto con fluoresceína como con rodamina (FI-30Rh) fueron tratados en la misma forma que el doblete FI-30-AQ. Como se muestra en la Tabla 2, para el doblete FI-30, no se observó efecto, y no se alteró la emisión de la fluoresceína. En forma similar, se encontró también que la extinción observada para el doblete FI-30-Rh no se alteró por el procedimiento de reducción. Los resultados dados en la Tabla 2 muestran que la reducción de AQ por NaBH_{4} 2,5 mM resulta en un incremento en la fluorescencia normalizada desde 0,41 \pm 0,04 para FI-30-AQ hasta 0,71 \pm 0,01 para FI-30-AQ reducido. Como se observó para AQ-NHS en amortiguador, el efecto de NaBH_{4} sobre el doblete FI-30-AQ es reversible con oxígeno. Tras la exposición deliberada de la muestra reducida al aire (esto es, oxígeno) la fluorescencia normalizada disminuyó hasta 0,42 \pm 0,03.
Con el propósito de poder diseñar dispositivos seudoelectrónicos más complicados de ADN, es necesario no solamente sintetizar estructuras ramificadas, sino también demostrar la transferencia de electrones a través de las conexiones resultantes. Se preparó una conexión de ADN de tres vías ramificada en forma de Y de 90 pares de bases a partir de tres oligonucleótidos complementarios de 60 bases de tal manera que cada brazo de la conexión es un doblete de 30 pares de bases. La Tabla 3 da la fluorescencia observada para diferentes combinaciones donante-aceptor para los dobletes de ADN ramificados en Y bajo condiciones de M-ADN. La combinación de un donante con dos aceptores resulta en la mayor cantidad de extinción, a pesar de la combinación aceptora, esto es, dos grupos rodamina (58%) o uno de rodamina y uno de antraquinona (63%), y es comparable con aquella observada para un doblete no ramificado marcado con fluoresceína/rodamina de 54 pares de bases (57% (24)). Esto implica que el mecanismo de extinción, específicamente la transferencia de electrones, no es obstaculizado de ninguna forma por una conexión ramificada en M-ADN. En contraste, la transferencia de carga a través de bases no apiladas o a través de una conexión o ramificación en el B-ADN está o bien obstaculizada (32-34), o no se presenta (43).
Se observó menos extinción para el caso de un aceptor sencillo (en promedio el 36%), que combinado con los resultados obtenidos por dos moléculas aceptoras tiene dos implicaciones importantes. La primera es que considerando el caso de dos moléculas aceptoras, existe una probabilidad igual para la transferencia de electrones a cualquier brazo aceptor. Sin embargo, el segundo resultado, concretamente siendo la extinción observada para un aceptor sencillo menor a la mitad que para dos aceptores, indica que para el caso de una molécula aceptora existe una probabilidad mayor para la transferencia al brazo marcado del aceptor. Si fuera el caso que la probabilidad de transferencia al brazo no marcado fuera cero, uno esperaría que la extinción observada sea similar nuevamente a aquella observada para el doblete no ramificado de 54 pares de bases marcado en forma doble. Sin embargo, si existe una probabilidad igual de transferencia de electrones al brazo no marcado, esto pide la pregunta: cuál es la suerte del electrón una vez que alcanza al brazo no marcado? O está el caso que para que una molécula aceptora sencilla exista hay una reducida probabilidad para la fluoresceína done un electrón como resultado de efectos de cuantos aún no considerados? A pesar de la respuesta a estas preguntas, los resultados indican un enorme potencial para la aplicación de estos sistemas al diseño de dispositivos electrónicos a escala molecular.
La antraquinona extingue la fluoresceína en un 23% en los dobletes ramificados en Y, comparado con la rodamina que extingue, en promedio, el 38% (independiente de que hebra tiene al cromóforo donante y aceptor). Por lo tanto, como para los dobletes de 30 pares de bases, en los dobletes de ADN ramificado en Y la antraquinona no es tan eficiente como aceptor como la rodamina. Sin embargo, la adición de NaBH_{4} resulta de nuevo en un incremento en la emisión de fluorescencia a partir de la fluoresceína, esto es, el mecanismo de extinción se bloquea nuevamente, con la emisión normalizada incrementándose hasta cerca de 1. Para los sistemas doblemente marcados la adición de NaBH_{4} resulta en una disminución en la extinción del 63% al 38%. Esto provee un medio para modular la fluorescencia del doblete ramificado en Y, imitando en efecto al transistor clásico, que consta de una fuente, una compuerta, y un drenaje. La fuente y los electrodos de drenaje se separan por medio de un canal semiconductor, a través del cual se controla el potencial por medio del voltaje de compuerta. En los dobletes ramificados en Y, el brazo marcado con fluoresceína actúa como la fuente, y el brazo marcado con rodamina puede ser pensado como el drenaje con el brazo marcado con antraquinona actuando como la compuerta. El estado del grupo de la antraquinona, esto es, reducido o no reducido, provee el medio de modulación de la señal resultante, en este caso la intensidad de la emisión de la
fluoresceína.
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 1 Secuencias de 30 y de 60 pares de bases
1
TABLA 2 Fluorescencia Normalizada (\lambda_{EM} = 520 nm) para diferentes combinaciones donante-aceptor para los dobletes de ADN de 30 pares de bases; [Zn^{2+}] = 0,2 mM, pH 8,5, amortiguador Tris-HCl 20 mM
2 
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 3 Fluorescencia Normalizada (\lambda_{EM} = 520 nm) para diferentes combinaciones donante-aceptor para las conexiones de ADN ramificado en Y; [Zn^{2+}] = 0,2 mM, pH 8,5, amortiguador Tris-HCl 20 mM
3 
\vskip1.000000\baselineskip
Conclusiones: Se ha mostrado que la antraquinona, covalentemente unida al ADN es un eficiente extintor de la fluorescencia de la fluoresceína en sistemas M-ADN. Una buena extinción se observa en distancias superiores a 60 pares de bases, a través de una conexión ramificada en Y. Por lo tanto, como se ha sugerido previamente (9,23,24), la conformación del M-ADN ofrece una ruta mejorada para la conducción eficiente en ADN, un aspecto crítico para el desarrollo futuro de dispositivos electrónicos a escala manométrica. La intensidad de la emisión de la fluoresceína fue modulada por medio de reducción química del grupo antraquinona que era reversible por reoxidación con oxígeno, proveyendo un interruptor químico sencillo. La aplicación de estos resultados a las conexiones ramificadas en Y que contienen 1 donante y dos aceptores resulta en un sistema que imita ópticamente a un transistor electrónico. Como tal estos sistemas son una primera etapa crítica en el desarrollo futuro de dispositivos nanoelectrónicos más
complejos.
Referencias
1. Mao, C., Sun, W., Shen, Z. y Seeman, N. C. (1999) A nanomechanical device based on the B-Z transition of DNA. Nature, 397, 144-146.
2. Yan, H., Zhang, X., Shen, Z. y Seeman, N. C. (2002) A robust DNA mechanical device controlled by hybridization topology. Nature, 415, 62-65.
3. Zhang, X., Yan, H., Shen, Z. y Seeman, N. C. (2002) Paranemic cohesion of topologically-closed DNA molecules. J. Am. Chem. Soc., 124, 12940-12941.
4. Niemeyer, C. M. y Adler, M. (2002) Nanomechanical devices based on DNA. Angew. Chem. Int. Ed., 41(20), 3779-3783.
5. Arkin, M. R., Stemp, E. D. A., Holmin, R. E., Barton, J. K., Hormann, A., Olson, E. J. C. y Barbara, P. F. (1996) Rates of DNA-mediated electron transfer between metallointercalators. Science, 273, 475-479.
6. Hall, D. B., Holmlin, R. E. y Branton, J. K. (1996) Oxidative DNA damage through long-range electron transfer. Nature, 382, 731-735.
7. Dandliker, P. J., Holmlin, R. E. y Barton, J. K. (1997) Oxidative thymine dimer repair in the DNA helix. Science, 275, 1465-1468.
8. Porath, D., Bezryadin, A., de Vries, S. y Dekker, C. (2000) Direct measurement of electrical transport through DNA molecules. Nature, 403, 635-638.
9. Rakitin, A., Aich, P., Papadopoulos, C., Kobzar, Y., Vedeneev, A. S., Lee, J. S. y Xu, J. M. (2001) Metallic conduction through engineered DNA: DNA nanoelectronic building blocks. Phys. Rev. Lett., 86(16), 3670-3673.
10. Storm, A. J., van Noort, J., de Vries, S. y Dekker, C. (2001) Insulating behavior for DNA molecules between nanoelectrodes at the 100 nm length scale. Appl. Phys. Lett., 79, 3881-3883.
11. Gomez-Navarro, C., Moreno-Herrero, F., de Pablo, P. J., Gomez-Herrero, J. y Baro, A. M. (2002) Contactless experiments on individual DNA molecules show no evidence for molecular wire behavior. Proc. Nat. Acad. Sci. (USA), 99(13), 8484-8487.
12. Braun, E., Eichen, Y., Sivan, U. y Ben-Yoseph, G. (1998) DNA-templated assembly and electrode attachment of a conducting silver wire. Nature, 391, 775-778.
13. Hurley, D. J. y Tor, Y. (2002) Donor/Acceptor interactions in systematically modified Ru"-Os" oligonucleotides. J. Am. Chem. Soc., 124, 13231-13241.
14. O'Neill, M. A. y Barton, J. K. (2002) 2-Aminopurine: A probe of structural dynamic and charge transfer in DNA and DNA:RNA hybrids. J. Am. Chem. Soc., 124, 13053-13066.
15. Henderson, P. T., Jones, D., Hampikian, G., Kan, Y. y Schuster, G. B. (1999) Long-distance charge transport in duplex DNA: The phonon assisted polaron-like hopping mechanism. Proc. Nat. Acad. Sci. (USA), 96, 8353-8358.
16. Jortner, J., Bixon, M., Langenbacher, T. y Michel-Beyerle, M. E. (1998) Charge transfer and transport in DNA. Proc. Nat. Acad. Sci. (USA), 95, 12759-12765.
17. Bixon, M. y Jortner, J. (2001) Charge transport in DNA via thermally induced hopping. J. Am. Chem. Soc., 123, 12556-12567.
18. Bixon, M., Giese, B., Wessely, S., Langenbacher, T., Michel-Beyerle, M. E. y Jortner, J. (1999) Long-range charge hopping in DNA. Proc. Nat. Acad. Sci. (USA), 96(21), 11713-11716.
19. Meggers, E., Michel-Beyerle, M. E. y Giese, B. (1998) Sequence dependent long range hole transport in DNA. J. Am. Chem. Soc., 120, 12950-12955.
20. Giese, B., Amaudrut, J., Kohler, A.-K., Spormann, M. y Wessely, S. (2001) Direct observation of hole transfer between adenine bases and by tunnelling. Nature, 412(318-320).
21. Hess, S., Gotz, M., Davis, W. B. y Michel-Beyerle, M.-E. (2001) On the apparently anomalous distance dependence of charge-transfer rates in 9-amino-6-chloro-2-methoxyacridine-modified DNA. J. Am. Chem. Soc., 123, 10046-10055.
\newpage
22. Pascaly, M., Yoo, J. y Barton, J., K. (2002) DNA mediated charge transport: Characteristics of a DNA radial localised at an artificial nucleic acid base. J. Am. Chem. Soc., 124(9083-9092).
23. Aich, P., Labiuk, S., L., Tari, L., W., Delbaere, L., J. T., Roesler, W., J., Falk, K. J., Steer, R. P. y Lee, J. S. (1999) M-DNA: A complex between divalent metal ions and DNA which behaves as a molecular Wire. J. Mol. Biol., 294, 477-485.
24. Aich, P., Skinner, R. J. S., Wettig, S. D., Steer, R. P. y Lee, J. S. (2002) Long range molecular wire behaviour in a metal complex of DNA. J. Biomol. Struct. Dynamics, 20, 1-6.
25. Lee, J. S., Latimer, L., J.P. y Reid, R. S. (1993) A cooperative conformational change in duplex DNA induced by Zn2+ and other divalent metal ions. Biochem. Cell Bio., 71, 162-168.
26. Gasper, S. M. (1997) Intramolecular photoinduced electron transfer to anthraquinones linked to duplex DNA: The effect of gaps and traps on long-range radical cation migration. J. Am. Chem. Soc., 119, 12762-12771.
27. Ly, D., Kan, Y., Armitage, B. y Schuster, G. B. (1996) Cleavage of DNA by irradiation of substituted
anthraquinones: Intercalation promotes electron transfer and efficient raction at GG steps. J. Am. Chem. Soc., 118(8747-8748).
28. Armitage, B., Yu, C., Devadoss, C. y Schuster, G., B. (1994) Cationic anthraquinone derivatives as catalytic DNA photonucleases: Mechanism for DNA damage and quinone recycling. J. Am. Chem. Soc., 116, 9487-9859.
29. Rajesh, C. S., Capitosti, G. J., Cramer, S. J. y Modarelli, D. A. (2001) Photoinduced Electron-Transfer within Free Base and Zinc Porphyrin Containing Poly(Amide) Dendrimers. J. Phys. Chem. B, 105, 10175-10188.
30. Lilley, D. M. J. (2000) Structures of helical junctions in nucleic acids. Quart. Rev. Biophys., 33, 109-159.
31. Duckett, D. R. y Lilley, D. M. J. (1990) The three-way DNA junction is a Y-shaped molecule in which there is no helix-helix stacking. EMBO Journal, 9, 1659-1664.
32. Fahlman, R. P. y Sen, D. (2002) DNA conformational switches as sensitive electronic sensors of analytes. J. Am. Chem. Soc., 124, 4610-4616.
33. Giese, B. y Wessely, S. (2000) The Influence of Mismatches on Long-Distance Charge Transport through DNA. Angew. Chem. Int. Ed., 39, 3490-3491.
34. Kelley, S. O., Holmlin, R. E., Stemp, E. D. A. y K., B. J. (1997) Photoinduced Electron Transfer in Ethidium-Modified DNA Duplexes: Dependence on Distance and Base Stacking. J. Am. Chem. Soc., 117, 9861-9870.
35. Wightman, R. M., Cockrell, J. R., Murray, R., W., Burnett, J. N. y Jones, S. B. (1976) Protonation kinetics and mechanisms for 1,8-dihydroxyanthraquinone and anthraquinone anion radicals in dimethylformamide solvent. J. Am. Chem. Soc., 98(9), 2562-2570.
36. Liu, M. D., Patterson, D. H., Jones, C. R. y Leidner, C. R. (1991) Redox and structural properties of quinone functionalized phosphatidylcholine liposomes. J. Phys. Chem., 95, 1858-1865.
37. Wettig, S. D., Li, C., Long, Y., Kraatz, H.-B. y Lee, J. S. (2002) "21 st century bioanalysis" M-DNA: a self-assembling molecular wire for nanoelectronics and biosensing. Anal. Sci., Accepted.
38. Lakowicz, J. R. (1999) Principles of fluorescence spectroscopy, 2 Ed., Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York.
39. Loufty, R. O. y Sharp, J. H. (1976) Correlation between photographic properties of dyes and their electrochemical and spectroscopic parameters. Photographic Science and Engineering, 20, 165-174.
40. Chanon, M. y Eberson, L. (1988) Photochemistry of homogeneous and heterogeneous chemical gears involving electron transfer catalysis: Chains, catalysts and sensitization. Relations to electrochemistry, synthetic applications and mechanistic basis for selectivity. In Fox, M. A., and Chanon, M. (eds.), Photoinduced Electron Transfer Part A: Conceptual Basis. Elsevier, New York, pp. 409-597.
41. Fox, M. A. (1990) Photoinduced electron transfer. Photochem. Photobiol., 52(3), 617-627.
42. Zhang, H., Zhou, Y., Zhang, M., Shen, T., Li, Y. y Zhu, D. (2002) A Comparative Study on Photo-Induced Electron Transfer from Fluorescein to Anthraquinone and Injection into Colloidal TiO2. J. Colloid Interface Sci., 251, 443-446.
\newpage
43. Fahlman, R. P., Sharma, R. D. y Sen, D. (2002) The charge conduction properties of DNA Holliday junctions depend critically on the identity of the tethered photooxidant. J. Am. Chem. Soc., 24, 12477-12485.
\vskip1.000000\baselineskip
Referencias adicionales
a. Gelbart, W.M., Bruinsma, R.F., Pinkcus, P.A., y Parsegian, V.A. Physics Today 53, September 2000, 38-44 (2000).
b. Porath, D, Bezryadin, A., de Vries, S., y Dekker, C. Nature 403, 635-638 (2000).
c. Lewis, F.D., Wu, T., Zhang, Y., Letsinger, R.L., Greenfield, S.R., y Wasielewski, M.R. Science 277, 673-676 (1997).
d. Taubes, G. Science 275, 1420-1421 (1997).
e. Aich, P., Labiuk, S.L., Tarl L.W., Delbaere, L.J.T., Roesler, W.J., Faulk, K.J., Steer, R.P., y Lee, J.S. Journal of Molecular Biology 294, 477-485 (1999).
f. Lee, J.S., Latimer, L.J.P., y Reid, R.S. Biochem. Cell Biol. 71, 162-168 (1993).
g. Braun, E., Eicher, Y., Sivan, U., y Ber-Yoseph, G. ature 391, 775-778 (1998).
h. Lines, M.E., and Glass, A.M. Principles & Applications of Ferroelectrics & Related Materials (Clarendon Press, Oxford, 1977).
i. Sponer, J., Burda, J.V., Leszczynski, J., y Hobza, P.J. Biomol. Struct. Dyn. 17, 61 (1999).
j. Seeman, N.C., y Kallenback, N.R. Ann. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 23, 53-86 (1994).
k. Wang, J., Rivas, G., Jiang, M., y Zhang, X. Langmuir. 15, 6541-6545 (1999).
I. Aich y Lee (1999) WO 99/31115

Claims (37)

1. Un método para alterar la conductividad de un elemento orgánico de un circuito (100), donde el elemento del circuito orgánico comprende:
a)
una pluralidad de miembros (102), cada uno de los cuales comprende un doblete oligonucleótido, dicha pluralidad de miembros comprendiendo:
i)
al menos un miembro donante (104) para recibir electrones conductores a partir de un donante de electrones (200);
ii)
al menos un miembro aceptor (106) para comunicarse con un aceptor de electrones (220) para proveer una región de atracción para dichos electrones conductores; y
iii)
al menos un miembro regulador (108) que interseca con al menos uno de dicha pluralidad de miembros (102) para definir al menos una conexión para regulación del campo eléctrico (112), para cooperar con un regulador de campo eléctrico (114) para regular un campo eléctrico en la conexión (112);
caracterizado porque la conductividad del elemento orgánico del circuito (100) se altera por medio de la modificación química reversible del donante de electrones (200) o del aceptor de electrones (220) bajo condiciones que preservan la conductividad del elemento orgánico del circuito (100).
2. El método de la reivindicación 1 en donde al menos uno de dichos miembros (102) comprende un doblete oligonucleótido que contiene un metal conductor.
3. El método de la reivindicación 1 ó 2 en donde dicho donante de electrones (200) está en comunicación eléctrica con dicho miembro donante (104).
4. El método de la reivindicación 3 en donde dicho aceptor de electrones (220) está en comunicación eléctrica con dicho miembro aceptor (106).
5. El método de la reivindicación 4 en donde dicho regulador del campo eléctrico (114) está en comunicación eléctrica con dicho miembro regulador (708).
6. El método de cualquiera de las eivindicaciones 1-5 en donde dicho miembro donante (104), dicho miembro aceptor (106) y dicho miembro regulador (108) se intersecan para definir a dicha conexión para regulación del campo eléctrico (102).
7. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1-5 en donde dicho miembro regulador (108) se interseca con uno de dicho miembro donante (104) y de dicho miembro aceptor (106) para definir dicha conexión para regulación del campo eléctrico (112).
8. El método de cualquiera de la reivindicaciones 1-7 en donde dicho doblete oligonucleótido que contiene metal conductor comprende una primera hebra de ácido nucleico (320) y una segunda hebra de ácido nucleico (340), dicha primera y segunda hebras de ácido nucleico comprendiendo las respectivas pluralidades de bases aromáticas que contienen nitrógeno (350, 360), covalentemente enlazadas por medio de una columna vertebral (380), dichas bases aromáticas que contienen nitrógeno de dicha primera hebra de ácido nucleico estando unidas por medio de un enlace de hidrógeno a dichas bases aromáticas que contienen nitrógeno de dicha segunda hebra de ácido nucleico, dichas bases aromáticas que contienen nitrógeno sobre dicha primera y dicha segunda hebras de ácido nucleico formando pares de bases enlazados por hidrógeno (400) en un ordenamiento apilado a todo lo largo de dichoadas por la hebra era 7cos doblete oligonucleótido que contiene al metal conductor (300), dichos pares de bases enlazados por hidrógeno comprendiendo un catión metálico interquelatado (420) coordinado a un átomo de hidrógeno en una de dichas bases aromáticas que contienen nitrógeno (350, 360).
9. El método de la reivindicación 8 en donde dicho catión metálico interquelatado comprende un catión metálico divalente interquelatado.
10. El método de la reivindicación 9 en donde dicho catión metálico divalente se selecciona del grupo que consiste de zinc, cobalto y níquel.
11. El método de la reivindicación 8, 9 ó 10 en donde dicha primera y dicha segunda hebras de ácido nucleico comprendiendo ácido desoxirribonucleico y dichas bases aromáticas que contienen nitrógeno se seleccionan del grupo que consiste de adenina, timina, guanina y citosina.
12. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 en donde dicho donante de electrones comprende un electrodo que puede ser operado para donar un electrón a dicho miembro donante.
13. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 en donde dicho aceptor de electrones comprende un electrodo que puede ser operado para aceptar un electrón de dicho miembro aceptor.
14. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 en donde dicho donante de electrones comprende una molécula donante de electrones capaz de donar un electrón a dicho miembro donante.
15. El método de la reivindicación 14 en donde dicha molécula donante de electrones comprende una molécula fluorescente.
16. El método de la reivindicación 14 en donde dicha molécula donante de electrones comprende fluoresceína.
17. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16 en donde dicho aceptor de electrones comprende una molécula aceptora de electrones capaz de aceptar un electrón de dicho miembro aceptor.
18. El método de la reivindicación 17 en donde dicha molécula aceptora de electrones comprende una molécula fluorescente.
19. El método de la reivindicación 17 en donde dicha molécula aceptora de electrones comprende rodamina.
20. El método de la reivindicación 17, en donde dicha molécula aceptora de electrones comprende antraquinona.
21. El método de la reivindicación 20, en donde la conductividad del elemento orgánico del circuito se altera reduciendo químicamente en forma reversible la antraquinona hasta dihidroantraquinona.
22. El método de cualquiera de la reivindicaciones 1 a 21 en donde dicho regulador de campo eléctrico comprende un cromóforo regulador.
23. El método de cualquiera de la reivindicaciones 1 a 21 en donde dicho regulador de campo eléctrico comprende una rodamina.
24. El método de cualquiera de la reivindicaciones 1 a 21 en donde dicho regulador de campo eléctrico comprende un electrodo.
25. El método de cualquiera de la reivindicaciones 1 a 24 en donde dicho regulador de campo eléctrico comprende una pluralidad de estados, cada estado de dicha pluralidad de estados siendo seleccionable para producir un respectivo potencial electrostático en dicha conexión para regulación del campo eléctrico.
26. El método de la reivindicación 25 en donde dichos estados se seleccionan en respuesta a un potencial externo aplicado.
27. El método de cualquiera de reivindicaciones 1 a 26 en donde el elemento orgánico del circuito es proveído en un medio conductor que suministra los electrones conductores a dicho donante de electrones y recibe los electrones conductores de dicho aceptor de electrones.
28. El método de la reivindicación 27 en donde dicho medio conductor se puede operar para donar electrones a dicho donante de electrones, y puede ser operado para aceptar electrones de dicho aceptor de electrones para proveer un circuito cerrado para que los electrones fluyan desde dicho donante de electrones, a través de dicho miembro donante, a través de dicha conexión para regulación del campo eléctrico, a través de dicho miembro aceptor, a través de dicho aceptor de electrones, y regresar a dicho donante de electrones.
29. El método de la reivindicación 27 ó 28 en donde dicho medio conductor comprende una solución acuosa.
30. Un método de alterar la conductividad de un conductor de electrones, en donde:
el conductor eléctrico comprende una fuente de electrones eléctricamente acoplada a un doblete de ácido nucleico que contiene metal conductor, el doblete de ácido nucleico que contiene metal conductor comprendiendo una primera hebra de ácido nucleico y una segunda hebra de ácido nucleico, la primera y la segunda hebras de ácido nucleico comprendiendo una pluralidad de bases aromáticas que contienen nitrógeno covalentemente enlazadas por medio de una columna vertebral, las bases aromáticas que contienen nitrógeno de la primera hebra de ácido nucleico estando unidas por medio de enlaces de hidrógeno a las bases aromáticas que contienen nitrógeno de la segunda hebra de ácido nucleico, las bases aromáticas que contienen nitrógeno sobre la primera y la segunda hebras de ácido nucleico formando pares de bases enlazadas por hidrógeno en un ordenamiento apilado a todo lo largo deladas por la hebra era 7cos doblete de ácido nucleico que contiene al metal conductor, los pares de bases enlazados por hidrógeno comprendiendo un catión metálico divalente interquelatado coordnado a un átomo de nitrógeno en una de las bases aromáticas que contienen nitrógeno, para formar el conductor eléctrico, que comprende además un sumidero de electrones eléctricamente acoplado al doblete de ácido nucleico que contiene metal conductor, en donde la fuente de electrones es una molécula donante de electrones capaz de donar un electrón al doblete de ácido nucleico que contiene metal conductor, y el sumidero de electrones es una molécula aceptora de electrones capaz de aceptar un electrón del doblete de ácido nucleico que contiene metal conductor;
caracterizado porque la conductividad del conductor eléctrico se altera por medio de la modificación química reversible del donante de electrones o del aceptor de electrones bajo condiciones que preservan la conductividad del conductor eléctrico.
31. El método de la reivindicación 30 en donde dicho catión metálico divalente se selecciona del grupo que consiste de zinc, cobalto y níquel.
32. El método de la reivindicación 30 ó 31 en donde dicha molécula donante de electrones comprende una molécula fluorescente.
33. El método de la reivindicación 30 ó 31 en donde dicha molécula donante de electrones comprendefluoresceína.
34.El método de cualquiera de la reivindicaciones 30 a 33 en donde dicha molécula aceptora de electrones comprende una molécula fluorescente.
35. El método de cualquiera de la reivindicaciones 30 a 33 en donde dicha molécula aceptora de electrones comprende rodamina.
36. El método de cualquiera de la reivindicaciones 30 a 33 en donde dicha molécula aceptora de electrones comprende antraquinona.
37. El método de la reivindicación 36, en donde la conductividad del conductor de electrones se altera reduciendo químicamente en forma reversible la antraquinona hasta dihidroantraquinona.
ES03769112T 2002-12-23 2003-10-15 Permutacion quimica de elementos de un circuito de acido nucleico. Expired - Lifetime ES2283834T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US43527602P 2002-12-23 2002-12-23
US435276P 2002-12-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2283834T3 true ES2283834T3 (es) 2007-11-01

Family

ID=32682209

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES03769112T Expired - Lifetime ES2283834T3 (es) 2002-12-23 2003-10-15 Permutacion quimica de elementos de un circuito de acido nucleico.

Country Status (11)

Country Link
US (1) US20060257873A1 (es)
EP (1) EP1579516B1 (es)
JP (1) JP2006512751A (es)
CN (1) CN1745488A (es)
AT (1) ATE358337T1 (es)
AU (1) AU2003278029A1 (es)
CA (1) CA2510495A1 (es)
DE (1) DE60312892T2 (es)
ES (1) ES2283834T3 (es)
HK (1) HK1085051A1 (es)
WO (1) WO2004057685A2 (es)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2010315399B2 (en) 2009-10-27 2016-01-28 Swift Biosciences, Inc. Bimolecular primers
US20130262818A1 (en) * 2012-03-28 2013-10-03 David Bobbak Zakariaie Dna computing
US9068218B2 (en) * 2013-01-18 2015-06-30 Emerald Therapeutics, Inc. Rotationally sequestered translators
EP3280819B1 (en) 2015-04-10 2019-05-22 Illumina, Inc. Methods of conducting biochemical reactions while reducing reactive molecular species during electrowetting
WO2017149535A1 (en) 2016-02-29 2017-09-08 Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem Ltd Complexes of nucleic acid molecules and metals
EP3820880A4 (en) * 2018-07-11 2022-03-23 The Regents Of The University Of California ELECTRICALLY READABLE NUCLEIC ACID READABLE MEMORY
JP2023502436A (ja) * 2019-11-20 2023-01-24 ユニバーサル シーケンシング テクノロジー コーポレイション 分子エレクトロニクスのための操作されたｄｎａ

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5824473A (en) * 1993-12-10 1998-10-20 California Institute Of Technology Nucleic acid mediated electron transfer
US5591578A (en) * 1993-12-10 1997-01-07 California Institute Of Technology Nucleic acid mediated electron transfer
US5948897A (en) * 1996-06-14 1999-09-07 Simon Fraser University Method of binding two or more DNA double helices and products formed
IL121312A (en) * 1997-07-14 2001-09-13 Technion Res & Dev Foundation Microelectronic components, their manufacture and electronic networks containing them
US6664103B2 (en) * 1998-05-20 2003-12-16 Integrated Nano-Technologies, Llc Chemically assembled nano-scale circuit elements
US7176482B1 (en) * 2000-11-28 2007-02-13 Ramot At Tel-Aviv University DNA-based electronics
EP1215199A1 (en) * 2000-12-08 2002-06-19 Sony International (Europe) GmbH Linker molecules for selective metallisation of nucleic acids and their uses
JP3731486B2 (ja) * 2001-03-16 2006-01-05 富士ゼロックス株式会社 トランジスタ
CA2447089A1 (en) * 2001-05-24 2002-11-28 University Of Saskatchewan Technologies Inc. Nucleic acid circuit elements and methods

Also Published As

Publication number Publication date
HK1085051A1 (en) 2006-08-11
DE60312892D1 (de) 2007-05-10
CN1745488A (zh) 2006-03-08
EP1579516B1 (en) 2007-03-28
WO2004057685A2 (en) 2004-07-08
DE60312892T2 (de) 2007-12-06
CA2510495A1 (en) 2004-07-08
JP2006512751A (ja) 2006-04-13
WO2004057685A3 (en) 2004-09-02
US20060257873A1 (en) 2006-11-16
AU2003278029A1 (en) 2004-07-14
ATE358337T1 (de) 2007-04-15
EP1579516A2 (en) 2005-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Aich et al. M-DNA: a complex between divalent metal ions and DNA which behaves as a molecular wire
Berggren et al. Ion electron–coupled functionality in materials and devices based on conjugated polymers
Fahrenbach et al. Organic switches for surfaces and devices
Kwon et al. Materials science of DNA
Fox Fundamentals in the design of molecular electronic devices: Long-range charge carrier transport and electronic coupling
AU2009201035B2 (en) Chemically assembled nano-scale devices
Fendt et al. DNA as supramolecular scaffold for porphyrin arrays on the nanometer scale
US6664103B2 (en) Chemically assembled nano-scale circuit elements
ES2283834T3 (es) Permutacion quimica de elementos de un circuito de acido nucleico.
Kratochvílová et al. Charge transport in DNA oligonucleotides with various base-pairing patterns
Chowdhury et al. Tuning between quenching and energy transfer in DNA-templated heterodimer aggregates
Zhang et al. DNA self-switchable microlaser
Kesama et al. Morphological and optoelectronic characteristics of double and triple lanthanide ion-doped DNA thin films
Lutsyk et al. Self-assembly for two types of j-aggregates: cis-isomers of dye on the carbon nanotube surface and free aggregates of dye trans-isomers
Ferapontova Electron transfer in DNA at electrified interfaces
Wettig et al. M-DNA: A novel metal ion complex of DNA studied by fluorescence techniques
US20020175317A1 (en) Nucleic acid circuit elements and methods
Yoo et al. Metal and lanthanide ion-Co-doped synthetic and salmon DNA thin films
Fujii et al. Structure and dynamics of electron injection and charge recombination in i-motif DNA conjugates
Nasiri et al. Investigation of the influence of persulfurated benzene derivatives on optical and carrier mobility properties
Dugasani et al. Large-Scale Fabrication of Copper-Ion-Coated Deoxyribonucleic Acid Hybrid Fibers by Ion Exchange and Self-Metallization
Jira et al. Effect of core oligomer length on the phase behavior and assembly of π-conjugated peptides
Wettig et al. Chemical switching and molecular logic in fluorescent-labeled M-DNA
Xiang Measurements and control of charge transport through single DNA Molecules via STM break junction technique
Ramasarma In praise of the hydrogen bond