Quantum Dot Com

Con el nombre y el logotipo de la empresa pegados en la puerta de cristal, las cajas sin embalar, un mostrador de recepción vacío y jóvenes científicos dando vueltas, podría ser cualquier empresa de Silicon Valley en el caos de la puesta en marcha. Pero esto, rápidamente se hace evidente, no es una startup ordinaria. Comienzas a notar la diferencia unas puertas más allá de la cafetera. Al final del pasillo, en una habitación sin ventanas iluminada por el tenue resplandor de un láser verde que atraviesa un laberinto de equipos ópticos, encontrará las joyas de la corona de la empresa, pequeñas partículas que emiten una variedad de colores. Estos son puntos-cristales cuánticos formados por solo unos pocos cientos de átomos. Vistos a través de un microscopio óptico ordinario, brillan como estrellas en un cielo sin luna.



Quantum Dot Corporation, y su puñado de inversores de capital de riesgo de alto perfil, apuestan a que estos puntos brillantes cambiarán la forma en que los biólogos ven el mundo celular. Las partículas miden solo unos pocos nanómetros (mil millonésimas de metro) de ancho. Debido a que tiene aproximadamente el mismo tamaño que una molécula de proteína o una secuencia corta de ADN, los puntos cuánticos podrían ser balizas casi perfectas para iluminar eventos biológicos. Vienen en una paleta de colores casi ilimitada y se pueden vincular a biomoléculas para formar sondas sensibles para identificar compuestos específicos y rastrear eventos biológicos.

Dr. E-mail lo verá ahora

Esta historia fue parte de nuestro número de enero de 2000





  • Ver el resto del número
  • Suscribir

Las etiquetas fluorescentes son omnipresentes en la medicina y la biología; se utilizan en todo, desde pruebas de VIH hasta imágenes de las funciones internas de las células. Pero los tintes en los que ahora confían los biólogos tienen serios inconvenientes. Por un lado, se deben usar diferentes tipos de moléculas de tinte para cada color, y se debe usar un láser coincidente para lograr que un tinte emita fluorescencia: un láser verde para un tinte verde, amarillo para un tinte amarillo, y así sucesivamente. Los colores emitidos por los tintes tienden a difuminarse y el uso de una combinación de láseres es difícil de manejar. Estas limitaciones significan que, en la práctica, no se pueden buscar más de unos pocos tipos de biomoléculas a la vez. Además, los tintes se desvanecen rápidamente, por lo que la imagen es un asunto de una sola vez.

Los puntos cuánticos no tienen ninguno de estos defectos. Puede hacer puntos de colores nítidos simplemente variando el tamaño de las nanopartículas y hacer que un arco iris de estos colores sea fluorescente con luz blanca o con un láser de un solo color. Además, las nanopartículas continúan brillando durante mucho más tiempo que los tintes. Estas mejoras le permiten etiquetar simultáneamente varios componentes biológicos (por ejemplo, diferentes proteínas o varias secuencias de ADN) con nanopuntos de colores específicos.

Ese tipo de flexibilidad podría significar una forma barata y fácil de analizar una muestra de sangre para detectar la presencia de varios virus diferentes al mismo tiempo. También podría brindarles a los médicos una visión rápida de la condición de un paciente. Por ejemplo, la presencia de un conjunto particular de proteínas es un fuerte indicador de que una persona está sufriendo un ataque cardíaco; Los puntos cuánticos podrían ofrecer una prueba rápida y sencilla para detectar estas proteínas. En el frente de la investigación, la capacidad de etiquetar simultáneamente múltiples biomoléculas podría proporcionar una forma poderosa de observar los complejos cambios celulares y eventos asociados con enfermedades, proporcionando pistas para el descubrimiento de fármacos.



Voyager 2 fecha de lanzamiento

Punto del iceberg

El desafío, por supuesto, radica en transformar este potencial científico en bruto en un negocio viable. Ahí es donde entra en juego Quantum Dot, con sede en Palo Alto, California. Como cualquier otra empresa de tecnología incipiente, tiene que atraer respaldo financiero cautivando a los inversores y elaborando un plan de negocios viable, además de defenderse de la competencia emergente mediante la construcción de un sólido cartera de tecnología (consulte el recuadro: Competencia cuántica). Pero para Quantum Dot, los desafíos van más allá de los de una startup típica. No solo quiere triunfar comercialmente, quiere hacerlo yendo a donde pocas empresas han ido antes: utilizando la nanotecnología (manipular y construir materiales a escala nanométrica) como herramienta en medicina y biología.

que son las gafas de enchroma

Incluso en la investigación básica, y mucho menos en el mundo comercial, la interfaz de la nanotecnología y la biología es un territorio en gran parte inexplorado. Los puntos cuánticos han intrigado a los científicos físicos que buscan nuevos tipos de dispositivos electrónicos y ópticos durante más de una década, pero pocos investigadores biológicos les dieron un segundo pensamiento. Para tener éxito, la empresa emergente debe combinar la biotecnología y la nanotecnología. Además de la dificultad, la mayoría de los capitalistas de riesgo, cuyo respaldo en estos días es fundamental para casi cualquier startup, han mostrado una aversión a cualquier cosa que suene tan esotérica como la nanotecnología. Es posible que se apresuren a financiar las empresas emergentes de las puntocom, pero colocan la palabra cuántica delante de la palabra punto y los ojos comienzan a ponerse vidriosos.

Aquellos que forman Quantum Dot, sin embargo, están apostando a que el potencial de esta tecnología de vanguardia finalmente hará que esos ojos vidriosos se enfoquen. La compañía está cofundada por un par de conocedores consumados de Silicon Valley, Joel Martin y Bala Manian, quienes juntos han ayudado a lanzar media docena de compañías de tecnología en los campos de dispositivos médicos e instrumentación. En los primeros ocho meses de existencia de Quantum Dot, la pareja emprendedora había recaudado $ 7.5 millones en fondos de riesgo. El director ejecutivo y presidente Martin dice que entusiasmar a los inversores es cuestión de tiempo: captar una tecnología justo cuando una explosión de avances científicos la lleva al borde de la practicidad comercial. Tienes que tener algo que estará en el mercado en los próximos años, dice Martin. No puede estar tan lejos como para estar a la vanguardia. Al mismo tiempo, agrega, es importante que la tecnología capture la imaginación de las personas.



En el resplandor

Sin embargo, en 1997, cuando Martin comenzó a buscar nuevas tecnologías, varios grupos de investigadores habían comenzado a hacer que los puntos cuánticos fueran más brillantes y prácticos. Con estos refinamientos, el potencial para usarlos en imágenes y diagnósticos biológicos se hizo cada vez más evidente. Comenzó a parecer que sería posible convertir nanopartículas en sondas sensibles que enfocarían objetivos biológicos específicos, todo el tiempo brillando en colores distintivos que decían: ¡Aquí está! - siendo el it un virus, una proteína de gran interés, quizás algún ADN específico.

El movimiento hacia las aplicaciones biológicas fue un proceso largo, sin un solo avance que marcara el camino. Pero una comprensión clave, dice Paul Alivisatos, químico de la Universidad de California, Berkeley, quien contribuyó con una serie de avances importantes, es que los puntos cuánticos son macromoléculas, del tamaño de proteínas. Una vez que te das cuenta de que las escalas de tamaño son compatibles, dices: Está bien, estas cosas pueden ir juntas. Agrega Moungi Bawendi, un químico del MIT que ha trabajado en las partículas durante más de una década: La biología no es lo que pensamos inicialmente. Pero en cierto sentido es una aplicación mucho mejor, es natural.

De hecho, fue tan natural que Alivisatos y su colaborador Shimon Weiss, físico del Laboratorio Lawrence Berkeley y el estudiante graduado Marcel Bruchez, comenzaran a discutir oportunidades comerciales a mediados de la década de 1990. Estábamos dando traspiés, tratando de formar una empresa para explotar el potencial biológico de los puntos cuánticos, dice Alivisatos. Luego, en 1997, recibieron una llamada telefónica de Joel Martin, que deambulaba por Silicon Valley en busca de algo nuevo. En un nanosegundo, Alivisatos estaba invitando al capitalista de riesgo, y su cheque de un millón de dólares, al laboratorio de Berkeley para una visita.

El potencial de los puntos cuánticos se confirmó a finales de 1998 mediante la publicación de dos artículos de gran impacto en la revista Science que demostraban que las nanopartículas podían hacerse compatibles con los sistemas vivos y utilizarse como bio-sondas. Un artículo fue de Alivisatos y sus compañeros de trabajo de Berkeley, el otro del químico de la Universidad de Indiana Shuming Nie. Ambos grupos de investigadores habían aprendido a disolver las nanopartículas en agua y recubrir los diminutos cristales con una capa exterior a la que podían unir fácilmente biomoléculas capaces de reconocer proteínas o ADN. La investigación confirmó el potencial de las sondas de puntos cuánticos para pruebas de diagnóstico sensibles, incluso análisis genéticos.

Como parte de la investigación, los equipos científicos demostraron formas de detectar proteínas dentro y en la superficie de una célula, lo que sugiere una posibilidad tentadora: podría ser posible unir un solo nanodoto brillante a, digamos, una proteína, como una forma de observar eventos celulares. Tales observaciones podrían proporcionar una comprensión mucho mayor de cómo funcionan las células y qué puede salir mal, proporcionando pistas valiosas en el desarrollo de fármacos y terapias futuras.

Un mes después de los artículos científicos, se inició Quantum Dot. Martin y Manian firmaron a investigadores líderes en nanodot para formar parte del consejo asesor científico de la empresa y les dieron una participación financiera en el éxito del equipo. Eso significó hacer socios de rivales de mucho tiempo Alivisatos, Bawendi, Nie y Paul Mulvaney, profesor de química en la Universidad de Melbourne. Por si acaso, la startup contrató a Bruchez y Stephen Empédocles, nuevos doctores de los laboratorios de química de Alivisatos y Bawendi, como científicos de planta. La compañía obtuvo licencias de tecnologías clave de las universidades, obteniendo una cartera de propiedad intelectual que cubre el uso de puntos cuánticos en biología.

pautas de la nueva máscara del cdc

Martin dice que si bien el valor científico de la tecnología hizo clic la primera vez que la vio, el camino hacia la comercialización no era tan obvio. Claramente, la startup no quería competir directamente con los gigantes de los instrumentos de diagnóstico y análisis como Roche y Perkin-Elmer, y tampoco quería simplemente suministrar puntos cuánticos como artículos básicos. La respuesta, dice Martin, fue un modelo de negocio que imitaba a Intel. El fabricante de chips tiene como objetivo poner sus microprocesadores en la computadora de todos; Quantum Dot intentaría hacer de sus nanopartículas una pieza esencial de kits de diagnóstico e instrumentos analíticos. La estrategia consistía en convertir a los grandes fabricantes en clientes, no competidores.

El plan de negocios de Quantum Dot exige que la compañía comience a enviar cantidades de prueba de puntos a clientes potenciales este invierno para permitirles evaluar el valor de las nanopartículas en las pruebas de diagnóstico y el descubrimiento de fármacos. Los acuerdos con los fabricantes de instrumentos llegarán más tarde, dice Martin. Estima que la startup tiene suficiente dinero en efectivo para sobrevivir un año más, pero dice que planea recaudar más dinero esta primavera.

La compañía espera tener un producto comercial a mediados de año, y Martin dice que las aplicaciones iniciales probablemente vendrán en la investigación de medicamentos. Pero a largo plazo, destaca una aplicación excelente. Quantum Dot está trabajando en códigos de barras biológicos: perlas de polímero empaquetadas con una combinación conocida de miles o incluso millones de puntos cuánticos. Cada una de estas cuentas tendría una firma de color conocida: un código de barras espectral. En lugar de usar un punto cuántico para etiquetar una biomolécula al unirse a ella, los científicos apuntan a construir ensayos para análisis genéticos en la superficie de las perlas. Los laboratorios en un chip son uno de los enfoques más novedosos para el análisis genético, y Quantum Dot espera que su laboratorio en una cuenta sea una forma más fácil de reconocer secuencias de genes. Los investigadores adjuntan una secuencia particular de ADN a la superficie de cada tipo de cuenta. Debido a que podría formar fácilmente miles, incluso millones, de perlas, cada una con una sonda de ADN distinta (e identificar fácilmente cada sonda utilizando el código de barras), la técnica podría proporcionar una forma rápida de identificar simultáneamente una gran cantidad de secuencias de genes en, digamos, una muestra de sangre, que proporciona una valiosa herramienta de diagnóstico e investigación.

¿Cómo funciona el mapeo de Roomba?

Cuando lo fresco no es suficiente

A pesar de su éxito inicial en la recaudación de dinero, los fundadores de Quantum Dot son conscientes de que la empresa está entrando en un período de vida o muerte. Sin un producto de gran éxito en el futuro inmediato, la empresa se encuentra en una etapa vulnerable común a muchas nuevas empresas. Cada oportunidad tiene una ventana de tiempo. Siempre hay tecnologías que compiten, dice el cofundador Manian. Puede que tengamos éxito en tres años, pero si a alguien se le ocurre una alternativa en dos años, el tren ya habrá salido de la estación. Manian dice que la empresa tiene hitos. Al observar las barreras que encuentra, hace llamadas subjetivas: ¿se resolverá en una semana o tomará dos años? Si le llevará dos años, debe buscar de inmediato alternativas o una red de seguridad. El factor de frialdad, advierte, desaparecerá muy rápidamente si no puede respaldarlo con beneficios económicos. Tiene que resultar en aplicaciones del mundo real.

Este sentido de urgencia en el desarrollo de usos para las nanopartículas ha atraído a la empresa a algunos de los mejores y más brillantes científicos jóvenes de puntos cuánticos. En el laboratorio de óptica de Quantum Dot, Stephen Empédocles, de 30 años, está claramente a cargo. Este es el escaparate de la empresa, donde los posibles inversores quedan asombrados. Pero Empédocles se queda al margen con seguridad, invitando a un visitante a echar un vistazo a través del microscopio a las partículas individuales, no mucho más grandes que unos pocos átomos, brillando intensamente. Es un vistazo al nanomundo que seguramente captará la imaginación, y tal vez la chequera, de un inversor.

Pero el aparato experimental que atraviesa la mesa del laboratorio como un laberinto delata el hecho de que sigue siendo ciencia de vanguardia. Empédocles se unió a Quantum Dot inmediatamente después de graduarse del MIT la primavera pasada con un doctorado en química. Empédocles, que ya era un reconocido experto en el desarrollo de técnicas analíticas para detectar puntos cuánticos individuales, podría haber aceptado un trabajo en una gran organización de investigación o haber elegido cualquier número de puestos académicos. Pero se sintió atraído por los desafíos y oportunidades de tomar la ciencia fundamental de los puntos cuánticos y usar la tecnología para tener un impacto en el mundo real.

Incluso en el MIT, dice Empédocles, la gente no podía entender por qué [él se uniría a una empresa nueva y arriesgada]. Nadie más que yo conociera fue a una startup. La razón es que la cultura empresarial que se ha arraigado en la investigación informática y biotecnológica sigue siendo embrionaria en las ciencias físicas. Sin embargo, si Quantum Dot tiene éxito en su búsqueda de unir la nanotecnología y la biotecnología, Empédocles puede descubrir que sus colegas del MIT adquieren una nueva comprensión de su salto profesional.

esconder

Tecnologías Reales

Categoría

Sin Categorizar

Tecnología

Biotecnología

Política De Tecnología

Cambio Climático

Humanos Y Tecnología

Silicon Valley

Informática

Revista Mit News

Inteligencia Artificial

Espacio

Ciudades Inteligentes

Blockchain

Artículo De Fondo

Perfil De Exalumnos

Conexión De Exalumnos

Característica De Noticias Del Mit

1865

Mi Vista

77 Mass Ave

Conoce Al Autor

Perfiles De Generosidad

Visto En El Campus

Cartas De Exalumnos

Función De Noticias Del Mit

Cadena De Bloques

Perfil De Ex Alumnos

77 Avenida De Masas

Política Tecnológica

Perfiles En Generosidad

Noticias

Revista De Noticias Del Mit

Elecciones 2020

Con Índice

Bajo La Cúpula

Manguera

Historias Infinitas

Proyecto De Tecnología Pandémica

Del Presidente

Artículo De Portada

Galería De Fotos

Recomendado