DNA-tietotekniikka tehostuu

12.03.2019

TU-e-DNA-laskenta-300-t.jpgKuvassa näkyviä vihreitä, tummansinisiä ja sinisi synteettisiä esisoluja käytetään DNA-viestintään ja -laskentaan. Esisolut sisältävät DNA-logiikkaportteja ja jäävät pienten pilariparien (harmaat kuviot) väliin mikrofluidilaitteessa.

DNA-molekyylejä voidaan potentiaalisesti ohjelmoida uudelleen auttaa tekemään hyödyllisiä asioita, kuten sairauksien havaitseminen ja lääkkeiden vapauttaminen. Mutta tähän asti tällainen DNA-tietotekniikka on ollut mahdotonta veressä, koska ihmisen entsyymit hajottavat molekyylit lähes välittömästi.

Biolääketieteen insinööri Tom de Greef Eindhovenin teknillisestä yliopistosta yhdessä tutkijoiden kanssa Radboudin ja Bristolin yliopistoista sekä Microsoft Researchista ovat ratkaisseet ongelman luomalla suojaan molekylaarisen koteloinnin, jossa he loivat toimivia DNA-pohjaisia laskennallisia piirejä.

Tietokoneiden tapaan DNA:sta valmistetut molekyylitietokoneet käyttävät DNA-säikeiden välisiä ohjelmoitavia vuorovaikutuksia DNA-tulojen ja -lähtöjen ohjailuun. DNA-tietokoneita voidaan ohjelmoida suorittamaan monimutkaista laskentaa molekyylidatasta ilman ihmisen väliintuloa.

Uusi lähestymistapa hyödyntää kapseleiden yhteisöjä ('proteinosomes'), jotka sisältävät monenlaisia DNA-molekyylejä. Yhdessä niitä voidaan käyttää molekyylien tunnistamiseen ja laskentaan ja mahdollisiin sovelluksiin in vitro -diagnostiikassa ja älykkäissä terapioissa.

DNA-tietokoneet ovat luonnostaan hitaita ja huonosti skaalautuvia, koska ne toimivat "kemiallisessa keitossa", jossa ne luottavat satunnaisiin diffuusioihin keskinäisessä vuorovaikutuksessaan ja suorittaessaan laskennallisia askeleita.

Lokeroinnin avulla lisätään DNA-molekyylien pitoisuutta kapseleiden sisällä ja siten laskentanopeutta. Lisäksi lokerointi mahdollistaa laskennallisten piirien modulaarisen rakenteen.

Yksi nanoteknologian pitkäaikaisista tavoitteista on luoda itsenäisiä molekyylikoneita, jotka voivat toimia ankarissa biologisissa ympäristöissä. "Tähän mennessä", selventää De Greef, "DNA-pohjaisia tietokoneita ei vielä ole voitu käyttää biologisissa olosuhteissa, koska veren seerumissa olevat entsyymit tuhoaisivat laskennasta vastaavat DNA-säikeet."

Tämä uusi lähestymistapa muodostaa perustan käyttäen esisolu kommunikointi alustaa tuoda sulautettujen molekyylien ohjauspiirit lähemmäksi käytännön sovelluksia lääketieteen alalla.

Tällä hetkellä TU:n ja Microsoftin tutkijat testaavat osastoituja DNA-piirejä sairauksien havaitsemiseksi ja luokittelemiseksi.

Aiheesta aiemmin:

Ohjelmoitava kemiallinen oskillaattori

Logiikkaa elävissä soluissa

Olisiko DNA tulevaisuuden tietotekniikan perusta?

12.07.2019Atomista audiotallennusta
03.07.2019Informaation teleporttausta timantissa
02.07.2019Orgaanisia katodeja tehokkaille akuille
28.06.2019Spintroniikkaa ja muistitekniikkaa
27.06.2019Edistysaskeleita kvanttitietotekniikalle
26.06.2019Oksidimateriaalit kaupallistuvat
25.06.2019Lasertekniikalla grafeenia hyötykäyttöön
24.06.2019Ionitekniikkaa kondensaattoreihin
20.06.2019Tehokkaampia tehopiiritekniikoita
19.06.2019Uutta tekniikkaa 2D-materiaalin venytyksellä
18.06.2019Bioparisto IoDT-sovelluksille
17.06.2019Uusia ovia nanofotoniikan maailmaan
14.06.2019Biologian avulla sähkö varastoon ja hiili kiertoon
13.06.2019Orgaaniset laserdiodit unelmasta todellisuuteen
12.06.2019Uusia ominaisuuksia elektroniikalle
11.06.2019Uusi laite pakkaa enemmän valokuituun
10.06.2019Tutkijat yrittävät luoda ihmisen kaltaista koneajattelua
07.06.2019Vaihtoehtoja elektroniikan vauhdittamiseen
06.06.2019Hiiliseostus muuttaa puolijohtavaa 2D-materiaalia
05.06.2019Hämähäkin aisteja autonomisille koneille
04.06.2019Elektronin geometria määritelty
03.06.2019Fyysikot löytäneet uudenlaisia spin-aaltoja
30.05.2019Pesunkestävää kangaselektroniikkaa
29.05.2019Uusia ratkaisuja kaoottisille värähtelypiireille
27.05.2019Magneettista oppimista tietojenkäsittelyyn
24.05.2019Auttaa robotteja muistamaan
23.05.2019Ultrapuhdas valmistustapa 2D-transistoreille
22.05.2019Erittäin nopeita magneettisia muisteja
21.05.2019Happea akkujen kehitykseen
20.05.2019Neulanreiät hologrammeja tuottamaan
17.05.2019Lasketaan nopeammin kvasihiukkasilla
16.05.2019Kondensaattoreita tulostamalla
15.05.2019Kvanttitietotekniikkaa grafeenin ja piin avulla
14.05.2019Suurtaajuussiirto tehostuu grafeenilla
13.05.2019Aivomaista tietotekniikkaa
11.05.2019Kvanttitason mittauksia
09.05.2019Tehokkaampia muistimateriaaleja
08.05.2019Lämpösähköä spinien tasolta
07.05.2019Suurin ja nopein optinen kytkinpiiri
06.05.2019Tehokkaita lämpöjohteita nanoelektroniikalle
03.05.2019Monenlaista ledien värien hallintaa
02.05.2019Staattinen negatiivinen kondensaattori
30.04.2019Kompaktia pitkäaaltoista viestintää
29.04.2019Nanoklustereista puolijohteita
26.04.2019Uudenlainen spintransistori
25.04.2019Aurinkoa seuraten
24.04.2019Kvanttimateriaali aivojen kaveriksi
23.04.2019Uusia rakenteita Litium-ioni akuille
18.04.2019Spinaaltoja nanoelektroniikkaan
17.04.2019Huonelämpötilassa toimivia keinotekoisia atomeja
16.04.2019Uusi ihmemateriaali: yksittäisiä 2D-fosforeeninauhoja
15.04.2019Eksoottisia kvanttivaikutuksia
12.04.2019Fononeja suunnaten ja laseroiden
11.04.2019Kuparipohjainen vaihtoehto kullalle
09.04.2019Vanhassa vara parempi
08.04.2019Mainoksen esittelyteksti
08.04.2019Tehokkaita ledejä nanolangasta
05.04.2019Nanogeneraattori kankaalle 3D-tulostuksella
03.04.2019Topologiaa valoaalloille
02.04.2019Kolme mittausta yhdellä selluanturilla
01.04.2019Monipuolisia orgaanisia transistoreita
29.03.2019Kvanttisimulointia valolla
28.03.2019Sähköä syöviä mikrobeja
27.03.2019Proteiini tarjoaa vaihtoehtoja ionijohteille
26.03.2019Metamateriaali ratkoo yhtälöitä
25.03.2019Molekyylimoottorit toimivat yhdessä
22.03.2019Laveampaa kvantti-informaation vaihtoa
21.03.2019RF-fotoneja ja kvanttihyppyjä
20.03.2019Säädettävää ja äänennopeaa lämmönjohdetta
19.03.2019Molekyylielektroniikan toimintoja kvantti-interferenssillä
18.03.2019Nesteitä ja molekyylejä sähkön tuottajiksi
15.03.2019Moiré-kuviot tuottavat superhiloja
14.03.2019Kvanttivaloa ja kvanttipisteitä
13.03.2019Kävisikö pii sittenkin akkuanodiksi
12.03.2019DNA-tietotekniikka tehostuu
11.03.2019Kvanttianturi tehostaa syövän hoitoa
08.03.2019Miten olisi magnonielektroniikka?
07.03.2019Spintroniikka näyttää kykynsä
06.03.2019Eriväristen fotonien lomittaminen
05.03.2019Ionisia transistoreita bioelektroniikalle
04.03.2019Valon ansoittaminen kolmiulotteisesti
04.03.2019Muokattava kaistaero grafeenilla
28.02.2019Magneettisuus kääntyy sähkökentällä
27.02.20193D-tulostuksella mekaanisia logiikkaportteja
26.02.2019Kertakäyttöisiä antureita 3D-tulostuksella
25.02.2019Kierteisiä elektroneja ja eksitoneja
25.02.2019Käännetään ledi jäähdyttäjäksi
21.02.2019Monimuotoisia kaksiulotteisia
20.02.2019Huonelämpöinen alusta kvanttiteknologialle
19.02.2019Lisäkalvo tekee litiumioniakuista turvallisia
18.02.2019Uusia materiaaleja elektroniikalle
15.02.2019Elektronien nestettä huonelämpötilassa
14.02.2019Parempaa orgaanista seostusta ja rajapintoja
13.02.2019Eksitoneja, bieksitoneja ja polaritoneja samassa materiaalissa
12.02.2019Muistitekniikan kehityssuuntia
11.02.2019Vähemmän kohinaa
08.02.2019Protoneista akkujen varausten siirtäjä?
07.02.2019Negatiivista kapasitanssia
06.02.2019Grafeeniantureita aivoihin ja mikropiireille
05.02.2019Hiilidioksidipäästöt vedyksi ja sähköksi

Näytä lisää »