Сегодня 12 сентября 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.

Было интересно? Скажите об этом Google, чтобы чаще получать ссылки на наши новости про окружающая среда

Источник:

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

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Новая статья: Star Wars Zero Company — XCOM в далёкой Галактике. Рецензия 6 ч.
Broadcom закрыла публичный доступ к VDDK, усложнив миграцию с VMware 8 ч.
Культовый скролл-шутер Gley Lancer с Sega Mega Drive спустя 35 лет получит переосмысление для современных платформ 9 ч.
Сорванные сроки, дороговизна разработки и эксклюзивность: авторитетный инсайдер раскрыл подробности разрыва PlayStation с Кодзимой 10 ч.
«Не люблю, когда мне лезут в душу»: Meta изменила алгоритм своего чат-бота после жалоб на бестактные личные вопросы 11 ч.
Обширная метроидвания Aeterna Lucis отправит игроков предотвращать конец света и низвергать бога Хаоса — новый трейлер и дата выхода 12 ч.
OpenAI ускорит научные исследования с помощью ИИ — первый «исследователь-стажёр» появится уже в сентябре 12 ч.
«Нужно брать деньги и бежать»: власти Майами-Бич одобрили «ненавязчивую» рекламную кампанию GTA VI в городе 12 ч.
Xiaomi выпустила ИИ-модель CocktailASR-1 для распознавания речи в шумных помещениях 12 ч.
Ранний доступ в Google Play может превратиться в рассадник вредоносов 14 ч.
Google TV сможет превращать смартфон с виртуальный геймпад для управления играми 6 ч.
В Москве запустили производство серверных блоков питания CRPS мощностью до 5 кВт 7 ч.
Altera готовится к IPO в этом году, планируя привлечь $2 млрд 7 ч.
Китайскую СХД выписали из лидеров IO500 — возможно, её и вовсе не существует 8 ч.
Утечка раскрыла дизайн компактной AR-гарнитуры Meta с кодовым названием Project Phoenix 10 ч.
Запуск 5G в России: драйверами роста станут цифровая трансформация промышленности, горнодобыча и нефтегаз 11 ч.
Два частных космических аппарата показали впечатляющую манёвренность — они сблизились на 200 м и сфотографировали друг друга 12 ч.
Из-за утечки воды в незаконном криптомайнинговом ЦОД Athlon BT в Оклахоме пришлось закрыть школы 13 ч.
На Nscale приходится львиная доля всех инвестиций в инфраструктурные компании Великобритании 14 ч.
173 проекта на 14 ГВт: спрос на ИИ ускорил рост ЦОД в Великобритании 14 ч.