Сегодня 09 ноября 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 🔥
«Лаборатория Числитель» выпустила платформу «Штурвал ML/AI» для ML- и AI-нагрузок в Kubernetes 8 ч.
Роботов с ИИ оказалось легко обмануть: искажённая картинка заставляет их легко выполнять опасные команды 11 ч.
Новая статья: Cairn — госпожа горных дорог. Рецензия 08-11 00:11
Новая статья: Gamesblender № 801: песчаная TES VI: Sentinel, новый шутер Джона Ромеро и Xbox в крокодиле 07-11 23:37
У клавиатуры iPhone нашёлся список из 100 тыс. запретных слов — но набирать их всё равно можно 07-11 15:14
Просто деньги очень нужны: Anthropic не откажется от IPO на фоне биржевого обвала 07-11 15:06
Китайский ИИ почти догнал секретную модель OpenAI во взломе сетей — и оказался дешевле 07-11 13:59
Ноябрьские игровые релизы грозят опустошить офисы — сотрудники массово берут выходные 07-11 09:47
Новая статья: Stygian: Outer Gods — лавкрафтианский кошмар. Опять. Рецензия 07-11 00:07
Бывший босс PlayStation объяснил, почему спустя 11 лет Sony так и не выпустила ни ремейк, ни сиквел Bloodborne 06-11 22:07
Новая статья: Мастерская локальных ИИ: FLUX 3 Image Klein — рамки под контролем 7 ч.
Более сотни протестующих проникли на стройплощадку ЦОД Microsoft в Амстердаме 7 ч.
Nokia: к 2035 году на долю ИИ придётся почти половина мирового сетевого трафика 7 ч.
К европейской суперкомпьютерной программе EuroHPC JU присоединилась Канада 7 ч.
«Хьюстон, у нас проблемы»: возвращение американцев на Луну в 2028 году может сорваться из-за забуксовавшего разработчика скафандров 17 ч.
Старые, неэкологичные авиадвигатели всё более востребованы для электропитания ИИ ЦОД в США 07-11 23:42
Расследование показало, что США разрешили закупать чипы Nvidia несуществующим китайским компаниям 07-11 21:41
TSMC не хочет заниматься памятью, даже если просит Nvidia — компания ответила на слухи о выпуске DRAM 07-11 18:08
WOLED-телевизоры атакует «пиксельная плесень» — выгорание оказалось не единственной проблемой 07-11 16:09
Synology выпустила двухконтроллерную СХД PAS3600 на 12 накопителей SATA 07-11 16:04