Сегодня 18 августа 2026
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Учёные создали кремниевый ДНК-принтер — для медицины, исследований и хранения данных

Группа исследователей из Гарварда (Harvard) превратила кремниевый полупроводниковый чип в миниатюрную установку для параллельного синтеза множества молекул ДНК. Обычно такие платформы синтезировали не более дюжины последовательностей одновременно. Но наибольший прорыв произошёл с точки зрения экологической чистоты процесса, что важно для масштабирования технологии хранения данных в ДНК.

 Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT/3DNews

Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT/3DNews

Современное промышленное производство синтетической ДНК давно опирается на фосфорамидитный процесс: он хорошо масштабируется и позволяет создавать миллионы последовательностей параллельно, но требует чрезвычайно вредных органических растворителей и специализированного оборудования. Ферментативный синтез, который продвигает группа из Гарварда, ближе к тому, как ДНК собирается в живых клетках: реакции идут в воде, что безвредно для окружающей среды, и потенциально совместимы с компактными настольными или даже портативными ДНК-синтезаторами.

Параллельная сборка множества последовательностей ДНК на таких настольных или портативных системах долгое время оставалась их слабым местом. Как правило, они могли одновременно собирать около 12 последовательностей ДНК, что не годится для массового производства, тогда как гарвардский чип довёл этот показатель до 64 последовательностей длиной до 39 нуклеотидов каждая.

В процессе работы чип управляет не самим ферментом напрямую, а регулирует локальную кислотность среды на участке синтеза. При синтезе ДНК каждый новый нуклеотид временно блокируется защитной группой молекул, чтобы цепочка не росла неконтролируемым образом. Перед добавлением следующего нуклеотида эту группу нужно убрать — провести так называемое деблокирование. Для этого необходимо резко повысить кислотность в районе участка синтеза, но при этом важно не повлиять на кислотность в других зонах, чтобы не помешать им синтезировать ДНК в собственном режиме.

Для создания локальных зон с регулируемой кислотностью учёные создали на поверхности чипа 64 площадки для синтеза, каждая с двумя концентрическими кольцевыми электродами вокруг закреплённых молекул ДНК. Внутренний электрод при подаче тока генерирует протоны, и это локально повышает кислотность раствора, что запускает процесс снятия защитной группы, а внешний электрод «поглощает» распространяющиеся протоны, удерживая область повышенной кислотности в пределах выбранной площадки. Таким образом можно циклически и независимо наращивать разные ДНК-цепочки на одном кристалле.

Интересно, что базовая электроника чипа выросла из другой задачи: ранее платформу разрабатывали для внутриклеточной регистрации активности больших массивов нейронов, где требовались точные и дозированные величины тока. После переделки поверхности та же способность к точному управлению током оказалась полезной для пространственного контроля pH раствора при синтезе ДНК. Более того, в качестве демонстрации исследователи записали в 64 синтезированные последовательности текст объёмом 169 байт, указав на возможное применение технологии для ДНК-хранилищ данных.

Дальше вопрос упирается в масштабирование технологии, но этому мешают не техпроцессы обработки кремниевых чипов, а базовая химия реакций синтеза ДНК. Однако шаг в нужном направлении уже сделан. Осталось пройти этот путь до конца.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Августовский патч для Windows 11 вызывает сбои в некоторых играх и другие проблемы 2 мин.
GOG спасла классическую версию Prince of Persia: The Sands of Time для будущих поколений 3 ч.
Паранормальный боевик Control Resonant ушёл на золото за месяц до релиза, а диски с игрой задержатся 4 ч.
Разработчики амбициозной вампирской ролевой игры The Blood of Dawnwalker снизили системные требования, но есть нюанс 4 ч.
OpenAI представила ChatGPT для подростков — он предназначен для образования и защищён от вредоносного контента 5 ч.
Новый трейлер раскрыл дату выхода Order of the Sinking Star — грандиозной головоломки от автора Braid и The Witness 6 ч.
«Просто закройте глаза!»: новый стрим разработчиков Star Citizen должен был показать игру в лучшем виде, но получилось наоборот 6 ч.
Олдскульный шутер You Are Empty получит переиздание для современных ПК спустя 20 лет после релиза 6 ч.
Суд оштрафовал Google на 3,8 млн рублей за неудаление запрещённой информации 7 ч.
Почти 9 из 10 сайтов уличили в несоблюдении веб-стандартов 7 ч.
За шесть лет производительность стоечных решений AMD возрастёт в двадцать раз 7 мин.
«Наши запасы исчерпаны» — Crucial отказывает пользователям в гарантийной замене SSD 13 мин.
Интернет в России снова засбоил — крупный узел связи пострадал из-за перебоев питания 23 мин.
Квантовый интернет стал ближе — запутанность фотонов впервые сохранили при передаче по не пойми каким проводам 3 ч.
MSI оценила ноутбук Prestige 14 Flip AI+ Vincent van Gogh Edition с картинами Ван Гога в €2499 4 ч.
Баланс не сходится: у Microsoft насчитали меньше ИИ-чипов, чем должно быть 5 ч.
Sunrun и Voltus превратят домашние аккумуляторы в виртуальную электростанцию для ИИ ЦОД 6 ч.
Обновлённый модульный смартфон Fairphone 6+ получил 12 Гбайт ОЗУ и Snapdragon 7s Gen 4 6 ч.
Кризис на рынке смартфонов обрушил прибыль Xiaomi на 43 %, а продажи электромобилей растут медленно 6 ч.
Be quiet! представила БП Dark Power Pro 14 IO — до 1600 Вт, ATX 3.1 и PCIe 5.1, поддержка интеллектуального управления и цена от $480 6 ч.