Сегодня 31 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.

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 🔥
Windows 11 начала обманывать, что антивирус Defender отключён — на самом деле он работает 44 мин.
В российской серверной ОС SelectOS прописалася ИИ-агент Aish 45 мин.
«Нам нужно адаптироваться»: оригинальная The Long Dark получит новые DLC, а Blackfrost: The Long Dark 2 скоро выйдет из тени 4 ч.
Новая Fable не станет игрой на сотни часов, и фанаты даже рады 5 ч.
ИИ-агенты OpenAI не просто взломали Hugging Face — они создали тайную организацию, заметали следы и были готовы к самопожертвованию 23 ч.
«Энергетический» стартап Emerald AI привлёк $150 млн при оценке $1,05 млрд 30-08 15:22
Valve случайно «слила» 12 Тбайт данных по играм Steam с 2003 по 2013 год, включая ранние сборки Portal 2, Left 4 Dead, CS:GO и не только 30-08 15:18
Sony и Warner подали на Anthropic в суд за «вопиющую кражу» музыкальных произведений 30-08 11:59
Новая статья: Mortal Shell 2 — вдвое больше. Рецензия 30-08 00:08
Южная Корея обеспечит всех граждан страны безлимитным доступом к генеративным ИИ-сервисам 29-08 21:17
Российским операторам разрешили строить 5G на частотах LTE — сети скоро появятся в городах-миллионниках 8 мин.
TSMC намерена в 50 раз повысить производительность ИИ-систем — помогут 3D-чипы и кремниевая фотоника 20 мин.
G.Skill представила комплект Flare X5X DDR5-6000 с технологией разгона AMD EXPO ULL для систем на Ryzen 2 ч.
Очередная доставка астронавтов и космонавта на МКС задержится из-за технических проблем у корабля SpaceX Dragon 3 ч.
Поставщики облачных услуг в Бразилии возьмут на вооружение оптические диски Folio Photonics 4 ч.
Гибрид Xiaomi Skynomad N90 Max проехал в реальных условиях 1230 км без подзарядки и дозаправки 4 ч.
FPGA AMD Versal RF получат поддержку UCIe 1.1 4 ч.
Российские цены на оперативную память и SSD для серверов выросли вдвое — снижения цен пока не предвидится 4 ч.
Лиха беда начало: Longsys станет третьим китайским чипмейкером, который выйдет на биржу в этом году 7 ч.
Intel может приобщиться к выпуску памяти HBM4E — она будет делать базовые кристаллы для SK hynix 7 ч.