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Il chip microfluidico automatizza i calcoli del DNA

19.09.2021

Gli scienziati coreani della Incheon National University (INU) hanno creato quello che dicono che un giorno sostituirà i processori elettronici: un chip microfluidico programmabile (Microfluidic Processing Unit, MPU) che utilizza il DNA anziché l'elettronica per eseguire calcoli.

I calcoli del DNA hanno tradizionalmente richiesto la laboriosa miscelazione di catene proteiche in una provetta di reazione. La MPU, invece, fa tutto in automatico ed è controllata tramite un tradizionale PC o smartphone.

Realizzando un prototipo di processore del DNA utilizzando una stampante 3D, i ricercatori sono stati in grado di dimostrarne l'uso per eseguire complesse operazioni matematiche con logica booleana. Per fare ciò, i modelli di DNA a filamento singolo sono stati trasformati in porte logiche che si collegavano al DNA in entrata e alle sequenze complementari di Watson-Crick e hanno prodotto DNA in uscita, la cui lunghezza ha dato un risultato binario vero-falso.

La funzionalità del prototipo MPU è limitata alle operazioni logiche più elementari - AND, OR, XOR e NOT - ma il team INU è convinto che questo sia solo l'inizio. Secondo le sue previsioni, l'MPU contribuirà allo sviluppo di complesse unità logiche aritmetiche e circuiti neuromorfici.

"Abbiamo fornito una prova di concetto per il funzionamento di base delle porte logiche e del calcolo del DNA attraverso un chip MPU basato sul DNA, anche se con funzionalità limitate", ha concluso l'articolo dell'INU sulla rivista ACS Nano, aggiungendo che la loro ricerca futura si concentrerà su creazione di piattaforme informatiche integrate per applicazioni di deep learning e modellazione matematica - con algoritmi DNA e sistemi di archiviazione dati basati sul DNA.

L'INU non è l'unica organizzazione che vede nel DNA la base potenziale per una nuova rivoluzione informatica. Nel 2016, Microsoft e l'Università di Washington hanno dimostrato l'archiviazione digitale basata sul DNA, che archivia fino a 200 MB di dati in filamenti di DNA sintetico incapsulato. Come sosteneva Microsoft all'epoca, questa tecnologia consentirebbe di archiviare le informazioni per 2000 anni a 10°C o milioni di anni se raffreddate a -18°C.

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Notizie casuali dall'Archivio

I raggi gamma preservano il legno 15.06.2003

I fisici francesi hanno utilizzato l'irradiazione radioattiva per preservare barche da pesca che hanno circa seimila anni.

Sott'acqua o in un terreno umido, il legno può essere conservato per migliaia di anni, ma quando viene a contatto con l'aria, crolla rapidamente. Barche, le cosiddette odnoderevki, scavate in tronchi di quercia lunghi 5-6 metri, sono state trovate l'anno scorso vicino alle rive della Senna vicino a Parigi.

In primo luogo, i reperti sono stati immersi in bagni speciali con resina sintetica: ci sono voluti diversi mesi. Quindi sono stati posti per un giorno in una camera con pareti di cemento di un metro e mezzo, dove è stato diretto un raggio di raggi gamma da un reattore nucleare. Le radiazioni, in primo luogo, provocavano la polimerizzazione della resina, incollando il legno pronto a sgretolarsi; in secondo luogo, ha ucciso microbi e funghi che potrebbero causare la decomposizione.

In precedenza, le parti in legno del Titanic, sollevate dal fondo dell'Atlantico, subivano lo stesso trattamento. Ora le barche che dimostrano che Parigi è 4000 anni più vecchia di quanto gli storici abbiano pensato finora sono in mostra al Museo di storia di Parigi.

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