Un cip pe bază de ADN poate fi programat pentru a rezolva probleme complexe de matematică

Domeniul calculului ADN-ului a evoluat de când a fost propus pentru prima dată, acum aproape 30 de ani.

Dar majoritatea proceselor de calcul ale ADN-ului sunt încă efectuate manual, substanțele folosite la reacția chimică (reactanții) fiind adăugate cu mâna. Dar oamenii de știință de la Universitatea Națională Incheon (Coreea de Sud) au găsit o modalitate de a automatiza calculele ADN prin dezvoltarea unui cip unic, controlat de un computer, notează Science Daily.

ADN-ul amintește de helixul dublu catenar care conține toate informațiile genetice. Dar unitățile individuale ale celor două catene ale sale sunt perechi de molecule legate între ele într-un mod selectiv, complementar. Această proprietate de împerechere poate fi folosită pentru a efectua calcule matematice complexe, stând la baza calculului ADN-ului.

Într-un articol recent, disponibil online în jurnalul științic ACS Nano, o echipă de oameni de știință de la Universitatea Națională Incheon (INU) prezintă un cip microfluidic pe bază de ADN, care poate fi controlat de un computer pentru a efectua calcule ADN.

„Speranța noastră este că procesoarele bazate pe ADN vor înlocui procesoarele electronice în viitor, deoarece consumă mai puțină energie. Procesoarele bazate pe ADN oferă, de asemenea, o platformă pentru calcule complexe, cum ar fi soluțiile de învățare profundă și modelare matematică”, spune Dr. Youngjun Song de la INU, coordonatorul studiului.

Ce este logica booleană?

Dr. Youngjun Song și echipa sa au folosit imprimarea 3D pentru a fabrica cipul microfluidic, care poate executa logica booleană, fundamentală pentru programări computerizate.

Logica booleană este un tip de logică adevărat sau fals care compară intrările și returnează o valoare „adevărat” sau „fals” în funcție de tipul de operație. Experimentul s-a bazat pe un șablon de ADN monocatenar. Dacă o parte dintr-un ADN de intrare a avut o secvență Watson-Crick complementară cu ADN-ul șablon, acesta s-a împerecheat pentru a forma ADN dublu catenar. Rezultatul a fost considerat adevărat sau fals pe baza dimensiunii ADN-ului final.

Cipul proiectat este extraordinar datorită unui sistem de supape acționat de un motor care poate fi acționat folosind un computer sau un smartphone. Configurarea cipului și a software-ului formează împreună o unitate de procesare microfluidică (MPU). Datorită sistemului de supape, unitatea ar putea efectua o serie de reacții pentru o combinație de operații logice, într-un mod rapid și convenabil.

„Cercetările viitoare se vor concentra pe o soluție totală de calcul ADN cu algoritmi ADN și sisteme de stocare ADN”, mai afirmă dr. Song.

Citește și:

Extragerea ADN-ului antic din craniul unui urs de 32.000 de ani a dezvăluit ceva interesant

Victimele ciumei nu erau întotdeauna îngropate în morminte comune. Ce arată noi analize ADN

Un studiu ADN încearcă să pună capăt disputelor privind locul în care s-a născut Columb