Los investigadores han logrado con éxito puertas lógicas utilizando la ingeniería de cristales de ADN, un gran paso adelante en el cálculo del ADN. Sus hallazgos han sido publicados en Materiales avanzados. Usando los motivos de doble cruz del ADN como bloques de construcción, construyeron estructuras cristalinas tridimensionales complejas. Se implementaron puertas lógicas en grandes ensamblajes de cristales de ADN 3D, y los resultados eran visibles a través de la formación de cristales macroscópicos. Este avance podría allanar el camino para los biosensores basados ​​en ADN, proporcionando lecturas sencillas para diversas aplicaciones. El estudio demuestra el poder de cómputo del ADN, que es capaz de ejecutar un procesamiento masivo de información en paralelo a nivel molecular, al mismo tiempo que mantiene la compatibilidad con los sistemas biológicos.

Bloques de construcción: formas de ADN de doble cadena, similares a uniones

Los polimorfismos de ADN tipo unión de doble cadena (DXL) se han convertido en actores clave en este nuevo campo de la computación del ADN. Estos motivos tienen la capacidad única de unirse entre sí a través de un método conocido como cohesión final pegajosa. Los investigadores jugaron con estas capacidades codificando las entradas dentro de los «extremos pegajosos» de los motivos, creando así una representación concreta de puertas lógicas comunes.

Considere estas formas DXL como los componentes básicos de un sistema de puerta lógica. Es la base sobre la que se construyen estas complejas estructuras cristalinas tridimensionales. La realización de estas puertas lógicas de esta manera representa un cambio importante en la dirección de la computación del ADN y la ingeniería de cristales.

Observación de puertas lógicas a través de cristales macroscópicos

Quizás el aspecto más interesante de este estudio es la vista de las puertas lógicas. Los investigadores pudieron monitorear la salida formando cristales macroscópicos. Esto significa que los resultados de los cálculos no solo son teóricos, sino también físicamente tangibles. Esta vista tangible de la salida no solo hace que el proceso sea más comprensible, sino que también proporciona una manera fácil de leer, lo que podría simplificar la aplicación de esta tecnología en varios campos.

Imagine una computadora en la que los resultados de los cálculos no son solo números en una pantalla, sino estructuras físicas que se pueden ver y tocar. Este es el hecho emocionante que impulsa esta investigación para desdibujar las líneas entre el mundo físico y el digital.

Implementación de varias puertas lógicas.

Los investigadores no se detuvieron en la creación de un tipo de puerta lógica. Han implementado con éxito varias puertas lógicas, incluidas las puertas OR, AND, XOR, NOR, NAND y XNOR, utilizando texturas DXL. Cada una de estas puertas interactuó con la conformación DXL de una manera única, modulando su capacidad para agregar cristales. Este muestra la versatilidad y programabilidad del sistema de cristal DXL.

Por ejemplo, la puerta NOR consta de un modelo DXL para ensamblaje y dos ADN monocatenarios (ssDNA) como entradas computacionales. El filamento de entrada se hibrida con el filamento DXL, lo que destruye la forma DXL y evita la formación de cristales. Esta puerta se puede utilizar como plataforma para la detección de microARN, ya que la presencia de los microARN diana impide la formación de cristales.

aplicaciones y más allá

Esta investigación abre muchas posibilidades para el procesamiento y almacenamiento de información de alta densidad basada en el autoensamblaje del ADN. Las estructuras de cristal 3D únicas que se pueden crear con esta tecnología podrían revolucionar la forma en que se almacena y procesa la información. La formación de cristales también proporciona una lectura fácil de la salida del recuento de ADN, lo que elimina la necesidad de herramientas especiales y productos químicos tóxicos.

Además, las aplicaciones potenciales de esta tecnología son muy amplias. Abre puertas para explorar el autoensamblaje algorítmico en el espacio 3D y puede usarse para desarrollar biosensores basados ​​en ADN para diversas aplicaciones, desde diagnósticos médicos hasta monitoreo ambiental.