SISTEMA DE COMUNICACIÓN MOLECULAR.

Un sistema de comunicación molecular (1) caracterizado por: un transmisor molecular (20) para transmitir una molécula de información (15) en la cual se codifica información prescrita;

un receptor molecular (30) para recibir la molécula de información; y un canal de transmisión molecular (10) que se extiende entre el transmisor molecular y el receptor molecular, donde el canal de transmisión molecular incluye una ruta de transmisión ( 16, 17) formada de materiales macromoleculares y una molécula portadora (17, 16) que se mueve en una dirección prescrita a lo largo de la ruta de transmisión, y la molécula de información es portada sobre la molécula portadora y transportada al receptor molecular

Sistema de comunicacion molecular Campo de la invencion La presente invencion se relaciona en general con un sistema de comunicacion molecular, y mas particularmente con un si stema de co municacion molecular capaz de portar y transportar moleculas de informacion entre un transmisor molecular y un receptor molecular a traves de un canal de transmision disenado artificialmente con buena capacidad de control.

Tecnica antecedente La comunicacion molecular esta inspirada por la observacion de l os mecanismos de senalizacion intracelular e intercelular mediados por sustancias quimicas (moleculas) . En la comunicacion molecular, se usan moleculas a nanoescala como portadores de informacion en los cuales se codifica la informacion. Se espera que la comunicacion molecular cree un nuevo paradigma de comunicacion con base en reacciones quimicas estimuladas por la recepcion de moleculas.

A diferencia de las tecnologias de comunicacion existentes que hacen uso de ondas electromagneticas (senales electricas o senales opticas) , para los portadores de informacion, la comunicacion molecular se implementa utilizando senales bioquimicas a una velocidad baja con poco consumo de energia. La comunicacion molecular tiene alto potencial de aplicacion para escala interdispositivos que no pueden utilizar ondas electromagneticas por razones de capacidad o razones ambientales o para el control operacional de nanomaquinas que no pueden ensamblarse con o manejarse por componentes electronicos.

Uno de los mecanismos de senalizacion in vivo es un transporte vesicular que utiliza proteinas motoras, denominadas quinesinas. La quinesina tiene aproximadamente 80 nm de longitud y porta una sustancia varias veces mas grande que la quinesina misma a lo largo de una molecula riel en forma de fibra denominada microtubulo en una celula viva. Se conoce un sistema de nanotransporte que hace uso de este biofenomeno, en el cual las quinesinas que portan una carga artificial (microperla) se mueven en una direccion a lo largo de un microtubulo fijado sobre un sustrato. Vease la publicacion no patente numero 1 y esta mas abajo. Tambien se conoce otro sistema de nanotransporte en el cual las quinesinas se fijan a un canal recto formado por litografria y un mocrotubulo se mueve sobre las quinesinas fijas en una direccion. Vease la publicacion no patente 2 listada mas abajo.

Sin embargo, estas publicaciones solamente informan acerca de experimentos exitosos para confirmar un movimiento unidireccional artificial de moleculas in vivo y no se refieren a aplicaciones reales en ningun caso.

Entre tanto, se propone un sistema de comunicacion de informacion utilizando una biomolecula como medio de comunicacion o un m edio de registro. Vease la publicacion relacionada con patente 1 l istada mas abajo. Este sistema incluye un su bsistema de trasmision que convierte un mensaje para ser transmitido (o escrito) en informacion en secuencia o en informacion en modo de enlazamiento y combina la informacion en secuencia y la informacion en modo de enlazamiento con un material biopolimerico para producir un polimero sintetico.

Cuando se recibe o se lee el polimero sintetico en el subsistema de recepcion, la informacion secuencia/modo de enlazamiento codificada se extrae del polimero sintetico y se descodifica para convertirse en un mensaje recibido (o leido) .

Esta publicacion no describe como se transmite el polimero sintetico desde el subsistema de transmision hasta el subsistema de recepcion utilizando que clase de canal de transmision.

Publicacion no patente 1: R. Yokokawa, et al., "Hybrid Nanotransport System by Biomolecular Linear Motors", Journal of Microelectromechanical Systems, Vol. No.13, No. 4, pag. 612 - 619, Aug. 2004

Publicacion no patente 2: Hiratsuka, et al., "Controlling the Direction of Kinesin-driven Microtubule Movements along Microlithographic Tracks", Biophysical Journal, Vol. 81, No. 3, pag. 1555 - 1561, Sep, 2001

Publicacion relacionada con patente: JP 2003-101485A US2004/0093575 describe dispositivos electronicos sintetizados y ensamblados quimicamente.

Resumen de la invencion Problema que va a ser resulto por la invencion La presente invencion busca reconstruir el mecanismo de transduccion de senal mediado por una molecula existente en el mundo viviente como un sistema de comunicacion operativo autonomamente bajo diseno artificial.

La invencion tambien busca construir un sistema de comunicacion molecular que tenga directividad utilizando un canal de transmision controlable.

Medios para resolver el problema De ac uerdo c on u n as pecto de l a pr esente i nvencion, se pr oporciona un s istema de co municacion m olecular caracterizado por:

un transmisor molecular para transmitir una molecula de informacion en la cual se codifica informacion prescrita;

un receptor molecular para recibir una molecula de informacion;

un canal de transmision de moleculas que se extiende entre el transmisor molecular y el receptor molecular donde el canal de transmision molecular incluye unaruta de transmision formada por materiales macromoleculares yuna molecula portadora que se mueve en una direccion prescrita a lo largo de la ruta de transmision, y la molecula de informacion esta portada sobre la molecula portadora y transportada hacia el receptor molecular.

De acu erdo co n ot ro as pecto de l a presente i nvencion se pr oporciona un m etodo de co municacion m olecular caracterizado por las etapas de:

proveer una r uta de t ransmision f ormada de m ateriales macromoleculares entre un t ransmisor m olecular y un receptor molecular;

permitir que una molecula portadora se mueva en una direccion prescrita a lo largo de la ruta de transmision;

generar una molecula de informacion codificando informacion prescrita en una molecula;

extraer la molecula de informacion del transmisor molecular para cargar la molecula de informacion sobre la molecula portadora que se mueve a lo largo del canal de transmision; y transportar la molecula de informacion hasta el receptor molecular.

Para resolver los problemas, en un asp ecto de la invencion, se provee un canal de transmision molecular entre un transmisor molecular y un receptor molecular.

Para ser mas precisos, un sistema de comunicacion molecular incluyeun transmisor molecular que transmite una molecula de informacion en la cual se codifica informacion prescrita, un receptor molecular que recibe la molecula de informacion y un ca nal d e t ransmision m olecular qu e se ex tiende ent re el t ransmisor m olecular y el r eceptor molecular. El canal de transcripcion molecular incluye una ruta de transmision formada de materiales polimericos altos (o macromoleculares) y una molecula portadora que se mueve o circula en una direccion prescrita a lo largo de la ruta de transmision. La molecula portadora porta la molecula de informacion desde el transmisor molecular y lo transporta hasta el receptor molecular.

Con este sistema de comunicacion molecular, la molecula de informacion puede suministrarse al destino a lo largo de la ruta de transmision artificialmente estructurada bajo control.

En un ejemplo, la ruta de transmision esta estructurada por moleculas riel, y se usa una molecula motor como molecula portadora. En este caso, la molecula de informacion es portada sobre la molecula motora y transportada al receptor molecular.

En una alternativa, la ruta de transmision esta estructurada por moleculas motor, y se usa una molecula riel como molecula portadora. En este caso, la molecula de informacion es portada sobre la molecula riel, y transportada hacia el receptor molecular.

En el se gundo asp ecto de la i nvencion en un si stema de co municacion m olecular que i ncluye u n t ransmisor molecular, un receptor molecular, y un canal de transmision molecular que se extiende entre el transmisor molecular y el receptor molecular, sistema en el cual el trasmisor molecular tiene:

un codificador de informacion molecular que codifica la informacion prescrita en una molecula para producir una molecula de informacion:

un ge nerador de m olecula m arcada par a gener ar una molecula m arcada ut ilizada para i dentificar el r eceptor molecular como destino de la molecula de informacion; y un emisor de moleculas para emitir la molecula con informacion codificada y la molecula marcada hacia el canal de transmision molecular.

El sistema... [Seguir leyendo]

1.Un sistema de comunicacion molecular (1) caracterizado por:

un transmisor molecular (20) para transmitir una molecula de informacion (15) en la cual se codifica informacion prescrita;

un receptor molecular (30) para recibir la molecula de informacion; y un canal de transmision molecular (10) que se extiende entre el transmisor molecular y el receptor molecular, donde el c anal de t ransmision m olecular i ncluye una r uta de t ransmision ( 16, 17) f ormada de m ateriales macromoleculares y una molecula portadora (17, 16) que se mueve en una direccion prescrita a lo largo de la ruta de transmision, y la molecula de informacion es portada sobre la molecula portadoray transportada al receptor molecular.

2. El sistema de comunicacion molecular de la reivindicacion 1, donde la ruta de transmision esta formada de moleculas riel (17) , la molecula portadora es una molecula motor (16) y lamolecula de informacion (15) es portada sobre la molecula motor y transportada al receptor molecular.

3. El sistema de comunicacion molecular de la reivindicacion 1, donde la ruta de transmision esta formada de moleculas motor (16) , la molecula portadora es una molecula riel (17) y la molecula de informacion (15) es portada sobre la molecula riel y transportada al receptor molecular.

4. El sistema de comunicacion molecular de la reivindicacion 1, donde el receptor molecular comprende:

una unidad r eceptora de m oleculas (31) configurada p ara r ecibir l a molecula de i nformacion p ortada so bre l a molecula portadora y separar la molecula de informacion de la molecula portadora; y un decodificador (33) configurado para descodificar la molecula de informacion separada.

5. El sistema de comunicacion molecular de la reivindicacion 1, donde la ruta de transmision esta colocada en una solucion que tiene trifosfato de adenosina (ATP) y una velocidad de movimiento dela molecula portadora es controlable ca mbiando al m enos uno d e ent re l a co ncentracion d e A TP, co ncentracion d el i on m agnesio, temperatura de la solucion y resistencia por viscosidad.

6. El sistema de comunicacion molecular de la reivindicacion 1, donde la molecula de informacion transmitida desde el t ransmisor molecular t iene i nformacion codificada ut ilizando un t ipo, una co ncentracion, una co mposicion, o cualquier combinacion de los mismos, y la informacion se descodifica en el receptor molecular de acuerdo con el tipo

o intensidad de reaccion causados por la molecula de informacion.

7. El sistema de comunicacion molecular de la reivindicacion 1, donde la molecula de informacion es encapsulada por una sustancia capaz de encapsular la molecula de informacion y esta protegida de un factor ambiental que desnaturaliza la molecula de informacion que esta siendo transmitida a traves del canal de transmision molecular, y una propiedad de la molecula de informacion esta oculta con respecto a la molecula portadora.

8. El sistema de comunicacion molecular de la reivindicacion 1, donde la molecula de informacion tiene una seccion de enlazamiento comprendida de una secuencia de bases de ADN de cadena sencilla, y

donde la molecula portadora tiene una secuencia de bases de ADN de cadena sencilla complementaria con respecto a l a s ecuencia de bases de A DN de c adena se ncilla de l a m olecula de informacion, y p orta l a m olecula de informacion formando una secuencia de bases de ADN de cadena doble entre las secuencias de bases de ADN de cadena sencilla de la molecula de informacion de la molecula portadora.

9. Un metodo de comunicacion molecular caracterizado por las etapas de:

proveer una ruta de transmision (16, 17) formada de materiales macromoleculares entre un transmisor molecular (20) y un receptor molecular (30) ;

permitir que una molecula portadora (17, 16) se mueva en una direccion prescrita a lo largo de la ruta de transmision;

generar una molecula de informacion (15) codificando informacion prescrita en una molecula;

producir la molecula de informacion desde el transmisor molecular para cargar la molecula de informacion sobre la molecula portadora que se mueve a lo largo del canal de transmision; y transportar la molecula de informacion al receptor molecular.

10. El metodo de comunicacion molecular de la reivindicacion 9, donde la ruta de transmision esta formada de moleculas riel (17) , una molecula motor (16) se usa como molecula portadora, y la molecula de informacion (15) se carga sobre la molecula motor y se transporta al receptor molecular.

11. El metodo de comunicacion molecular de la reivindicacion 9, donde la ruta de transmision esta formada de moleculas motor (16) , una molecula riel (17) se unas como molecula portadora, y la molecula de informacion (15) se carga sobre la molecula riel y se transporta al receptor molecular.

12. El metodo de comunicacion molecular de la reivindicacion 9, que comprende adicionalmente las etapas de:

recibir la molecula de informacion portada sobre la molecula portadora en el receptor molecular (31) ;

separar la molecula de informacion de la molecula portadora; y descodificar la molecula de informacion separada.

13. El metodo de comunicacion molecular de la reivindicacion 9, que comprende adicionalmente las etapas de:

disponer la ruta de transmision en una solucion que contiene trifosfato de adenosina (ATP) ; y ajustar la velocidad de movimiento de la molecula portadora combinando al menos una entre concentracion de ATP, concentracion de ion magnesio, temperatura de la solucion, y resistencia a la viscosidad.

14. El metodo de comunicacion molecular de la reivindicacion 9, donde la informacion prescrita se codifica haciendo uso de un tipo, una concentracion, una composicion o cualquier combinacion de los anteriores de la molecula.

15. E l m etodo de co municacion molecular de l a r eivindicacion 12 , do nde la i nformacion pr escrita se co difica haciendo uso de un tipo, una concentracion, una composicion, o una combinacion de los anteriores, de la molecula, y donde la informacion se descodifica de acuerdo con el tipo o intensidad de reaccion causada por lamolecula de informacion.

16. El metodo de comunicacion molecular de la reivindicacion 9, que comprende adicionalmente las etapas de:

encapsular la molecula de informacion utilizando una sustancia capaz de encapsularla molecula de informacion para proteger la molecula de informacion de un factor ambiental que desnaturaliza la molecula de informacion que esta siendo transmitida a traves del canal de transmision molecular, y ocultar una propiedad de l amolecula de informacion con respecto a la molecula portadora.

17. El metodo de comunicacion molecular de la reivindicacion 9, donde la etapa de generacion de lamolecula de informacion involucra proveer una se ccion de enlazamiento compuesta de una secuencia de bases de A DN de cadena sencilla a la molecula de informacion, y

donde la molecula de informacion es cargada sobre la molecula portadora formando una doble cadena entre la secuencia de bases de ADN de cadena sencilla de la molecula de informacion y una secuencia de bases de ADN de cadena sencilla complementaria de la molecula portadora.