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Se puede programar un nuevo chip basado en ADN para resolver problemas matemáticos complejos

Fecha :
14 de septiembre de 2021
Fuente :
Universidad Nacional de Incheon
Resumen :
Un nuevo chip automatiza las cascadas de reacción que ocurren entre las moléculas dentro del ADN para realizar cálculos matemáticos complejos.
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HISTORIA COMPLETA

El campo de la computación del ADN ha evolucionado a pasos agigantados desde que se propuso por primera vez hace casi 30 años. Pero la mayoría de los procesos de computación del ADN todavía se realizan manualmente, y los reactivos se agregan paso a paso a la reacción a mano. Ahora,Finalmente, los científicos de la Universidad Nacional de Incheon, Corea, han encontrado una manera de automatizar los cálculos de ADN mediante el desarrollo de un chip único que puede ser controlado por una computadora personal.

El término 'ADN' recuerda inmediatamente la hélice de doble hebra que contiene toda nuestra información genética. Pero las unidades individuales de sus dos hebras son pares de moléculas unidas entre sí de forma selectiva y complementaria.puede aprovechar esta propiedad de emparejamiento para realizar cálculos matemáticos complejos, y esto forma la base de la computación del ADN.

Dado que el ADN tiene solo dos cadenas, realizar incluso un cálculo simple requiere múltiples reacciones químicas utilizando diferentes conjuntos de ADN. En la mayoría de las investigaciones existentes, el ADN de cada reacción se agrega manualmente, uno por uno, en un solo tubo de reacción, lo que haceEl proceso es muy engorroso. Los chips de microfluidos, que consisten en canales estrechos grabados en un material como el plástico, ofrecen una forma de automatizar el proceso. Pero a pesar de su promesa, el uso de chips de microfluidos para la computación del ADN sigue sin ser explorado.

En un artículo reciente, disponible en línea en ACS Nano el 7 de julio de 2021 y publicado en el volumen 15, número 7 de la revista el 27 de julio de 2021: un equipo de científicos de la Universidad Nacional de Incheon INU, Corea, presenta un chip microfluídico programable basado en ADN que puede ser controlado por uncomputadora personal para realizar cálculos de ADN. "Nuestra esperanza es que las CPU basadas en ADN reemplacen a las CPU electrónicas en el futuro porque consumen menos energía, lo que ayudará con el calentamiento global. Las CPU basadas en ADN también proporcionan una plataforma para cálculos complejos como el aprendizaje profundosoluciones y modelado matemático ", dice el Dr. Youngjun Song de INU, quien dirigió el estudio.

El Dr. Song y su equipo utilizaron la impresión 3D para fabricar su chip de microfluidos, que puede ejecutar la lógica booleana, una de las lógicas fundamentales de la programación informática. La lógica booleana es un tipo de lógica de verdadero o falso que compara entradas y devuelve un valorde 'verdadero' o 'falso' según el tipo de operación, o 'puerta lógica' utilizada. La puerta lógica en este experimento consistió en una plantilla de ADN monocatenario. Luego se utilizaron diferentes ADN monocatenarios como entradas. Siparte de un ADN de entrada tenía una secuencia de Watson-Crick complementaria al ADN de la plantilla, se emparejó para formar ADN de doble hebra. La salida se consideró verdadera o falsa según el tamaño del ADN final.

Lo que hace que el chip diseñado sea extraordinario es un sistema de válvula operado por motor que se puede operar con una PC o un teléfono inteligente. La configuración del chip y el software juntos forman una unidad de procesamiento de microfluidos MPU. Gracias al sistema de válvula, el MPUpodría realizar una serie de reacciones para ejecutar una combinación de operaciones lógicas de una manera rápida y conveniente.

Este exclusivo sistema de válvulas de la MPU programable basada en ADN allana el camino para cascadas de reacciones más complejas que pueden codificar funciones extendidas. "La investigación futura se centrará en una solución total de computación de ADN con algoritmos de ADN y sistemas de almacenamiento de ADN", diceDr. Song.


Fuente de la historia :

Materiales proporcionado por Universidad Nacional de Incheon . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.


Referencia de la revista :

  1. Wonjin Lee, Minsang Yu, Doyeon Lim, Taeseok Kang, Youngjun Song. Unidad de procesamiento de microfluidos de lógica booleana basada en ADN programable . ACS Nano , 2021; 15 7: 11644 DOI: 10.1021 / acsnano.1c02153

cite esta página :

Universidad Nacional de Incheon. "Se puede programar un nuevo chip basado en ADN para resolver problemas matemáticos complejos". ScienceDaily. ScienceDaily, 14 de septiembre de 2021. .
Universidad Nacional de Incheon. 2021, 14 de septiembre. Se puede programar un nuevo chip basado en ADN para resolver problemas matemáticos complejos. ScienceDaily . Obtenido el 14 de septiembre de 2021 de www.science-things.com/releases/2021/09/210914184825.htm
Universidad Nacional de Incheon. "Se puede programar un nuevo chip basado en ADN para resolver problemas matemáticos complejos". ScienceDaily. Www.science-things.com/releases/2021/09/210914184825.htm consultado el 14 de septiembre de 2021.

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