I ricercatori hanno recentemente introdotto un innovativo metodo per il calcolo del DNA, che si presenta come una soluzione rapida e riscrivibile con il potenziale di rivoluzionare il settore informatico. Questo metodo si ispira all’espressione genica sequenziale e simultanea negli organismi viventi, integrando circuiti di DNA programmabili con porte logiche. La novità di questo processo consiste nel posizionare il DNA su una superficie solida di vetro, migliorando l’efficienza e riducendo la necessità di trasferimenti manuali, il che si traduce in un tempo di reazione di soli 90 minuti in un singolo tubo.
Il DNA, noto per contenere le istruzioni fondamentali per la vita, ha da sempre affascinato gli scienziati per la sua capacità di memorizzare informazioni complesse e di orchestrare processi biologici essenziali. Questa caratteristica ha spinto gli studiosi a esplorare le potenzialità dei computer basati sul DNA, che potrebbero offrire prestazioni superiori e dimensioni più contenute rispetto ai tradizionali computer al silicio.
Nel recente studio pubblicato su ACS Central Science, i ricercatori hanno presentato un nuovo approccio al calcolo del DNA, che si distingue per la sua velocità e capacità di essere riscritto, simile al funzionamento dei moderni computer digitali. Fei Wang, uno degli autori dello studio, sottolinea che il calcolo del DNA offre scenari di applicazione unici, potenzialmente rivoluzionando l’archiviazione di dati e l’elaborazione di file digitali tramite questa tecnologia innovativa.
Un elemento chiave di questa ricerca è rappresentato dallo sviluppo di dispositivi di DNA programmabili, che mirano a replicare l’espressione genica sequenziale e simultanea osservata negli organismi viventi. Questo approccio potrebbe portare alla creazione di macchine estremamente potenti, capaci di superare le attuali limitazioni dei sistemi informatici basati sul silicio.
In precedenti studi, Chunhai Fan, insieme a Wang e al loro team, avevano già sviluppato un circuito integrato di DNA programmabile con molteplici porte logiche, che agivano come istruzioni per le operazioni del circuito. Questo circuito utilizzava brevi sequenze di DNA a singola elica, chiamate oligonucleotidi, per rappresentare i dati in forma binaria. Attraverso un complesso processo di interazione molecolare, i ricercatori erano in grado di eseguire operazioni di calcolo del DNA in modo sequenziale, seppur con tempi e procedure che richiedevano ulteriori ottimizzazioni.
Per migliorare l’efficienza e la praticità di tali processi, il team ha introdotto un’innovativa metodologia che prevede il posizionamento dei registri di origami del DNA su una superficie solida di vetro 2D. Questo approccio ha permesso di accelerare le reazioni di calcolo del DNA, evitando la necessità di trasferimenti manuali tra diverse fasi del processo. Inoltre, è stato progettato un amplificatore per potenziare il segnale di output, garantendo una maggiore facilità di gestione e una maggiore efficienza complessiva.
Questi miglioramenti hanno portato a risultati significativi, con tutte le reazioni di calcolo del DNA che possono ora essere eseguite in un unico tubo entro soli 90 minuti. Questo progresso apre la strada a futuri sviluppi nel campo dei circuiti di calcolo del DNA ad alta velocità, aprendo nuove prospettive per l’elaborazione automatizzata di algoritmi molecolari del DNA.
La ricerca, pubblicata su ACS Central Science, rappresenta un importante passo avanti nel settore del calcolo del DNA, offrendo nuove soluzioni e spunti per ulteriori sviluppi. Gli autori ringraziano per il finanziamento ricevuto da diverse istituzioni, che ha reso possibile il completamento di questo studio pionieristico.
