Esta startup quiere impulsar un renacimiento de la electrónica molecular

En 1999, el químico de la Universidad de Rice, Jim Tour, cofundó Molecular Electronics Corporation, una empresa que tenía como objetivo utilizar moléculas individuales para crear un nuevo tipo de memoria electrónica. Pero Tour tenía sueños aún más grandes. En una historia de 2000 en Wired, predijo un futuro en el que la electrónica molecular superaría a los circuitos basados en silicio, lo que permitiría que los chips de computadora siguieran volviéndose más densos y poderosos. Esta visión duró poco: cinco años más tarde, flash había acaparado el mercado de la memoria, el silicio seguía dominando la tecnología de chips y Tour abandonó el negocio de la electrónica molecular. El campo, una vez bien financiado, casi se derrumbó.

Ahora, la startup Roswell Biotechnologies, con sede en San Diego, espera darle una segunda vida a la electrónica molecular, y Tour, que forma parte del consejo asesor científico de Roswell, está listo para defenderlo nuevamente. "He estado diciendo todo el tiempo que esto puede funcionar", dice.

En lugar de apuntar a los circuitos informáticos, Roswell se está enfocando en integrar moléculas individuales en circuitos de biosensores electrónicos, un enfoque que espera pronto proporcione una forma económica y conveniente de detectar virus, detectar toxinas ambientales y evaluar los efectos de los productos farmacéuticos en la vida real. hora.

En enero, la compañía informó sobre un avance crucial en la revista PNAS: un conjunto de 16 000 biosensores moleculares funcionales completamente integrados con el circuito de un chip semiconductor. Esto demuestra que estos chips se pueden fabricar utilizando métodos de fabricación existentes a escala comercial y, según Barry Merriman, cofundador y director científico de Roswell, podrían costar tan solo unos pocos dólares por unidad.

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“Es un gran concepto. Creo que hace mucho tiempo que los fabricantes de chips deberían hacer algo por nosotros en biociencias”, dice Nils Walter, químico de la Universidad de Michigan y cofundador de aLight Sciences, una compañía que también está desarrollando moléculas individuales como biosensores. , excepto que su enfoque es usar fluorescencia, o la emisión de luz, en lugar de señales eléctricas para leer los resultados.

Roswell no es la única empresa que busca biosensores basados en chips. Por ejemplo, Dynamic Biosensors, con sede en Munich, ofrece chips con sensores basados en ADN que usan luz. Pero el enfoque de fabricación de Roswell produce sensores precisos que son lo suficientemente flexibles como para imaginar un "biosensor universal" que se puede producir en masa con técnicas modernas de fabricación de chips, dice Merriman.

La pieza central de los circuitos de Roswell es un cable molecular hecho de una cadena de aminoácidos que está conectado al resto del chip como lo estaría un cable metálico normal. Para crear un sensor, el laboratorio conecta una molécula al otro extremo del cable. Cuando esta molécula interactúa con su objetivo previsto, que puede ser una hebra de ADN, un anticuerpo o cualquier otra molécula biológicamente relevante, su conductividad eléctrica cambia. El chip registra este cambio y el software extrae los detalles de interacción correspondientes.

BIOTECNOLOGÍAS DE ROSWELL

Para ensamblar miles de sensores, Roswell comienza con un chip de silicio tachonado con nanoelectrodos prefabricados, luego usa voltaje eléctrico para extraer moléculas de la solución y colocarlas en el chip. Esta parte del proceso de montaje tarda menos de 10 segundos; en el pasado, procesos moleculares similares tomaban horas o incluso días.

El enfoque de Roswell podría revivir algunas de las esperanzas que tenían los investigadores de electrónica molecular hace 20 años. En ese momento, parecía que el pequeño tamaño de las moléculas podría ayudar a que los componentes del circuito fueran más pequeños y los chips computacionales más densos. Curiosamente, un fabricante de chips moleculares podría, en principio, "autoensamblar" circuitos, agregando moléculas bajo condiciones altamente controladas y dejándolas ensamblar en las estructuras deseadas por sí mismos, explica George Church, un genetista de Harvard y miembro de Roswell' consejo asesor científico de s.

El entusiasmo por tales propiedades moleculares condujo a un rápido crecimiento del campo de la electrónica molecular a fines de la década de 1990. Parecía el momento perfecto. "Hubo todas estas predicciones a lo largo de los años 80 y 90, sobre cómo el silicio iba a chocar contra una pared de ladrillos", recuerda Tour. Pero no fue así; los ingenieros siguieron avanzando. “No estábamos disparando a un blanco estático. El silicio siguió mejorando su desempeño”, dice. Philip Collins, un físico de la Universidad de California, Irvine, que anteriormente fue consultor de Roswell, dice que la consiguiente caída de la electrónica molecular fue bastante dramática: "Yo diría que nueve de cada 10 investigadores abandonaron".

Con el nuevo chip, Roswell apunta a una aplicación para la que el silicio no es adecuado. Las moléculas son especiales porque “pueden ser mucho más complejas que las binarias”, dice Collins. "Pueden codificar todos estos estados diferentes interesantes, como en bioquímica, a los que simplemente no tenemos otras formas de acceder".

La nueva visión, compartida por Roswell y otros fabricantes de tecnología molecular en chip, es de biosensores que permitirían a las personas verificar biomarcadores como niveles de vitaminas o evidencia de una infección con solo un poco más de molestia de lo que ahora se necesita para revisar su corazón. tarifa en un reloj inteligente. En el caso de Roswell, miles de biosensores podrían detectar diferentes interacciones moleculares simultáneamente y los chips serían desechables.

Walter, de la Universidad de Michigan, señala que aunque el dispositivo de Roswell puede acomodar más de 10 000 biosensores en un chip, tener cientos de miles o millones, más empujaría al dispositivo hacia una funcionalidad más comercializable, especialmente cuando se trata de detectar bajas concentraciones de biomarcadores en la enfermedad temprana.

mola y merriman
El CEO de Roswell, Paul Mola (izquierda) y Barry Merriman, CSO y cofundador.
BIOTECNOLOGÍAS DE ROSWELL

El mercado de la biotecnología comercial no es un escenario nuevo para Church, Merriman y otros líderes empresariales. Pero la experiencia y los conocimientos del equipo de Roswell no han hecho que el viaje financiero de la empresa sea tan fácil como alguna vez esperó el CEO Paul Mola. Después de la publicación de la empresa en enero, dice Mola, esperaba que llegara capital de riesgo, pero eso no sucedió. Aunque Roswell ha recaudado más de $60 millones hasta el momento, principalmente de inversionistas estratégicos y representantes de familias adineradas, tuvo que reducir casi a la mitad su fuerza laboral en febrero.

Mola está frustrado por la falta de inversión en la empresa cuando está, dice, tan cerca de la comercialización. "Sentimos que en realidad hemos hecho mucho con tan poco", dice. "Ahora realmente necesitamos que la comunidad dé un paso al frente, nos apoye y nos lleve hasta el final".

Mola, que es negra, dice que parte del problema radica en el historial problemático de la industria biotecnológica con la diversidad, una preocupación que Stat informó a principios de marzo. “Si piensas en emprendedores y fundadores, generalmente han tenido un emprendedor en su familia, tienen redes y acceso a inversionistas. Desde un punto de vista sistémico y fundamental, los fundadores negros no tienen eso”, dice. “No tengo eso.â€

Roswell todavía está en camino de lanzar un dispositivo comercial para fin de año, dice Mola. La startup está a punto de comenzar su próxima serie de financiación. También está introduciendo un servicio que puede atraer a los clientes antes de que sea posible venderles chips directamente: los científicos ahora podrán enviar muestras a Roswell y hacer que sus biosensores moleculares trabajen en ellas internamente, recopilando datos valiosos sobre, por ejemplo, , la función en tiempo real de nuevos medicamentos.

Para Tour, el trabajo de Roswell sigue siendo un símbolo del renacimiento de la electrónica molecular: “Es bueno poder ver que algo sucede y decir, está bien, funcionó, solo que tardamos más de lo que esperábamos”. pensamiento.â€

Karmela Padavic-Callaghan es una periodista independiente que vive en Brooklyn, Nueva York.