Un tip de computer cu ADN, care afișează rezultate prin mișcarea unor mărgele minuscule, ar putea crește masiv puterea de procesare paralelă a unor astfel de mașini.
Calculatoarele cu ADN ocupă mai puțin spațiu decât cele pe bază de siliciu și pot funcționa în medii umede. Acestea ar putea fi utilizate pentru aplicații precum detectarea contaminării apei potabile sau monitorizarea nivelurilor de zahăr din organism.
În cadrul modelelor anterioare, cercetătorii au folosit etichete fluorescente pentru a afișa rezultatele. Totuși, calculatoarele au putut produce doar zeci de rezultate în mod simultan. De asemenea, acestea au nevoie de microscoape complexe pentru a citi aceste constatări.
„Cu ajutorul computerului nostru cu ADN, putem produce de până la 100 de ori mai multe rezultate decât cu dispozitivele care folosesc etichete fluorescente”, a declarat Khalid Salaita din cadrul Universității Emory din Atlanta, Georgia.
Salaita și colegii săi au realizat computerele cu ajutorul unor microbile de sticlă acoperite cu ADN care fie se rostogolesc, fie se blochează pe suprafața unui cip de aur, în funcție de modul în care firele de ADN interacționează cu moleculele atașate la suprafața cipului. În sistemul binar, rostogolirea este echivalentă cu 1, în timp ce blocarea corespunde cifrei 0.
Rezultatele calculului pot fi detectate urmărind mișcarea mărgelelor folosind o cameră de smartphone cu o simplă lupă atașată la aceasta.
„Asta e lucrul extraordinar. Putem converti informațiile din operația de calcul al computerului cu ADN în lumea macroscopică folosind un smartphone standard în doar 15 minute”, a declarat Salaita.
Echipa a plasat moleculele de ADN „ghid”, care se pot lega de molecule de ARN atașate la suprafața cipului, pe mărgele. Atunci când acest lucru se întâmplă, mărgelele rămân nemișcate. Totuși, adăugarea unei enzime denumite RNaseH pe cip permite rostogolirea mărgelelor prin ruperea complexelor ADN-ARN.
După aceea, cercetătorii au adăugat în cadrul sistemului un „complex de blocare” ADN, care a permis prezența sau absența unei anumite molecule de ADN pentru a controla mișcarea mărgelei. Ei au confirmat faptul că prezența moleculei de ADN a blocat mărgelele, în timp ce absența acesteia a permis rostogolirea lor Acest sistem poate fi ușor adaptat pentru a detecta orice ADN de interes din mediu.
Datorită faptului că în mediu există mii de microbile de diferite forme și dimensiuni, cercetătorii sunt de părere că aceste tipuri de computere ar putea produce mii de citiri în paralel. Ei speră că dispozitivul va putea oferi o modalitate rapidă de a detecta virusurile din salivă. „De exemplu, această tehnologie ar putea fi folosită pentru mai multe operațiuni desfășurate în paralel, precum detectarea concomitentă virusului SARS-CoV-2, a gripei A și a unui alt agent patogen”, a declarat Salaita.
Cu toate acestea, pentru a găsi modalități de a reaproviziona moleculele de ARN de pe suprafața cipului, care se pot degrada după 24 de ore și pot limita durata de viață a computerelor, este nevoie de cercetări suplimentare.
