 |
| Chip silicon do các nhà khoa học Mỹ phát triển có thể đồng thời tổng hợp hàng chục chuỗi ADN bằng quy trình enzyme trong môi trường nước. (Nguồn: SciTechDaily) |
Mới đây, nhóm chuyên gia do Đại học Harvard (Mỹ) dẫn đầu đã công bố kết quả nghiên cứu phát triển chip bán dẫn có khả năng tổng hợp song song 64 chuỗi ADN trên Tạp chí khoa học Nature Electronics (Anh). Nghiên cứu này mở ra hướng sản xuất vật liệu di truyền nhỏ gọn, linh hoạt và thân thiện hơn với môi trường.
Khác với nhiều phương pháp sản xuất ADN tổng hợp hiện nay vốn sử dụng lượng lớn dung môi hữu cơ, hệ thống mới dựa trên enzyme, với các phản ứng diễn ra chủ yếu trong môi trường nước.
ADN tổng hợp là nền tảng quan trọng của sinh học hiện đại. Các chuỗi ADN được thiết kế theo yêu cầu có thể phục vụ nghiên cứu gene, phát triển thuốc, chẩn đoán bệnh, sản xuất vaccine, chế tạo vật liệu sinh học và lưu trữ dữ liệu. Tuy nhiên, quá trình tạo ADN vẫn tương đối phức tạp, tiêu tốn nhiều hóa chất và thường phải thực hiện bằng thiết bị chuyên dụng tại phòng thí nghiệm.
Để khắc phục hạn chế này, nhóm nghiên cứu sử dụng chip bán dẫn CMOS, công nghệ phổ biến trong ngành điện tử. Trên bề mặt chip được bố trí 256 cặp điện cực hình vòng, mỗi cặp hoạt động như một điểm tổng hợp có thể lập trình.
Khi những dòng điện nhỏ được truyền qua điện cực, chip tạo ra môi trường axit tại từng vị trí được lựa chọn. Sự thay đổi cục bộ này kích hoạt quá trình loại bỏ lớp bảo vệ hóa học trên chuỗi ADN đang hình thành, cho phép enzyme gắn nucleotide tiếp theo vào đúng vị trí.
Bằng cách lặp lại quá trình và điều khiển riêng từng điện cực, thiết bị có thể “viết” nhiều chuỗi ADN khác nhau cùng lúc. Trong thử nghiệm, chip đã tạo được 64 chuỗi riêng biệt, mỗi chuỗi dài khoảng 38–39 nucleotide.
Điểm đáng chú ý là hệ thống không chỉ thu nhỏ thiết bị tổng hợp ADN mà còn tận dụng khả năng điều khiển chính xác của vi điện tử. Thay vì phải dẫn nhiều loại hóa chất qua các kênh riêng biệt, nhóm nghiên cứu có thể sử dụng tín hiệu điện để xác định vị trí diễn ra phản ứng.
Theo nhóm tác giả, công nghệ này về lâu dài có thể hỗ trợ chế tạo các thiết bị “viết ADN” đặt ngay tại phòng thí nghiệm, bệnh viện hoặc cơ sở nghiên cứu quy mô nhỏ. Một ứng dụng tiềm năng khác là lưu trữ dữ liệu bằng ADN, phương pháp có khả năng chứa lượng thông tin rất lớn trong không gian nhỏ.
Tuy vậy, đây mới là thử nghiệm chứng minh nguyên lý. Độ dài của các chuỗi ADN còn hạn chế, trong khi quy trình phản ứng cần tiếp tục được hoàn thiện.
Bước tiến của nhóm nghiên cứu cho thấy sự giao thoa ngày càng rõ giữa công nghệ bán dẫn và sinh học tổng hợp. Những con chip vốn dùng để xử lý thông tin điện tử nay có thể trở thành nền tảng điều khiển và sản xuất vật liệu mang mã thông tin của sự sống.
| 5 loại thực phẩm nên ăn mỗi ngày để cải thiện sức khỏe não bộ Khám phá các thực phẩm tự nhiên giúp duy trì sức khỏe não bộ, từ cá béo đến rau xanh và cà phê. |
| Ăn trứng đúng cách vào bữa sáng theo lời khuyên chuyên gia Kết hợp thêm yến mạch, bơ, táo và cải bó xôi khi ăn trứng vào bữa sáng giúp tăng giá trị dinh dưỡng và hỗ ... |
| Lợi ích sức khỏe khi bổ sung một lượng nhỏ gừng vào thực đơn hằng ngày Không chỉ là loại gia vị quen thuộc trong gian bếp, gừng từ lâu đã được xem là "thần dược" trong y học cổ truyền ... |
| Chiến lược ăn uống bền vững giúp phụ nữ sau 45 tuổi duy trì collagen Sau tuổi 45, chế độ ăn giàu protein, vitamin C và các vi chất hỗ trợ tổng hợp collagen trở nên quan trọng hơn bao ... |
| Hong Kong (Trung Quốc) đón cơ hội từ làn sóng già hóa dân số Trong bối cảnh dân số châu Á già hóa nhanh chóng, Hong Kong (Trung Quốc) tận dụng cơ hội này để biến nhu cầu chăm ... |
