Tổng hợp ADN bằng chip bán dẫn trong môi trường nước

Ngày 21/6, một nhóm nhà khoa học Hàn Quốc và Mỹ cho biết đã phát triển thành công công nghệ tổng hợp ADN bằng chip bán dẫn trong môi trường nước, cho phép tạo đồng thời hàng chục trình tự ADN khác nhau trên cùng một nền tảng silicon.
Theo dõi Baoquocte.vn trên

Nhóm nghiên cứu do Giáo sư Donhee Ham thuộc Đại học Harvard (Mỹ) và Giáo sư Jeong Woo Bin thuộc Đại học Khoa học và Công nghệ Pohang (POSTECH) của Hàn Quốc dẫn đầu đã tổng hợp thành công 64 trình tự ADN khác nhau trên một chip bán dẫn.

Tổng hợp ADN bằng chip bán dẫn trong môi trường nước
Lưu trữ dữ liệu bằng ADN đang thu hút sự quan tâm của cộng đồng khoa học quốc tế nhờ mật độ lưu trữ vượt trội và khả năng bảo quản thông tin trong thời gian rất dài so với các thiết bị bán dẫn hiện nay.

Thành tựu này được đánh giá là bước tiến quan trọng hướng tới sản xuất sinh học quy mô lớn và phát triển công nghệ lưu trữ dữ liệu thế hệ mới dựa trên ADN.

ADN tổng hợp hiện được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như chẩn đoán bệnh, chỉnh sửa gene, phát triển dược phẩm và nghiên cứu ung thư. Tuy nhiên, phần lớn ADN nhân tạo hiện nay vẫn được sản xuất bằng các quy trình hóa học sử dụng dung môi hữu cơ, đòi hỏi cơ sở hạ tầng quy mô lớn và tiềm ẩn tác động đến môi trường.

Trong khi đó, phương pháp tổng hợp ADN bằng enzyme mô phỏng gần hơn quá trình hình thành ADN trong tự nhiên. Quy trình này diễn ra trong môi trường nước, có độ an toàn cao hơn và được xem là giải pháp thân thiện với môi trường. Tuy nhiên, việc sản xuất ADN với số lượng lớn bằng phương pháp này vẫn gặp nhiều thách thức về mặt công nghệ.

Để giải quyết vấn đề trên, nhóm nghiên cứu đã phát triển một hệ thống sử dụng chip bán dẫn nhằm điều khiển chính xác quá trình tổng hợp ADN.

Hệ thống mới sử dụng các điện cực siêu nhỏ để tạo môi trường axit cục bộ tại từng vị trí trên bề mặt chip, qua đó kích hoạt quá trình bổ sung và liên kết các nucleotide - đơn vị cấu tạo cơ bản của ADN.

Bằng cách kiểm soát dòng điện và độ axit tại từng điểm, các nhà khoa học đã tổng hợp thành công đồng thời 64 chuỗi ADN khác nhau, mở ra khả năng sản xuất ADN hàng loạt trên nền tảng vi điện tử.

Đáng chú ý, trong quá trình nghiên cứu, nhóm cũng xác định được một trong những nút thắt quan trọng của công nghệ tổng hợp ADN bằng enzyme. Kết quả phân tích cho thấy các phân tử trung gian sinh ra trong phản ứng có thể lan sang các vị trí lân cận trên chip, làm ảnh hưởng đến độ chính xác của quá trình tổng hợp.

Theo Giáo sư Donhee Ham, việc xác định rõ nguyên nhân gây cản trở này là cơ sở quan trọng để tiếp tục hoàn thiện công nghệ trong tương lai.

Ông cho rằng phương pháp tổng hợp ADN bằng enzyme không chỉ có độ chính xác cao hơn mà còn cho phép tạo ra các chuỗi ADN dài hơn, đồng thời giảm đáng kể tác động đến môi trường khi triển khai ở quy mô công nghiệp.

Bên cạnh ứng dụng trong công nghệ sinh học, nhóm nghiên cứu còn chứng minh tiềm năng sử dụng ADN như một phương tiện lưu trữ dữ liệu. Trong thử nghiệm, các nhà khoa học đã mã hóa thành công 169 byte dữ liệu văn bản vào 64 chuỗi ADN được tổng hợp trên chip.

Lưu trữ dữ liệu bằng ADN đang thu hút sự quan tâm của cộng đồng khoa học quốc tế nhờ mật độ lưu trữ vượt trội và khả năng bảo quản thông tin trong thời gian rất dài so với các thiết bị bán dẫn hiện nay. Công nghệ này được kỳ vọng sẽ trở thành giải pháp cho các hệ thống lưu trữ dữ liệu quy mô lớn trong tương lai.

Giáo sư Jeong Woo Bin, tác giả chính của nghiên cứu, cho rằng khả năng tổng hợp đồng thời số lượng lớn chuỗi ADN là điều kiện tiên quyết để thương mại hóa công nghệ lưu trữ dữ liệu ADN.

Theo ông, nếu năng lực sản xuất tiếp tục được mở rộng, đây có thể trở thành phương thức lưu trữ dữ liệu hiệu quả và thân thiện với môi trường hơn nhiều so với các công nghệ hiện có.

Trong khi đó, Giáo sư Ham nhận định lưu trữ ADN đặc biệt phù hợp với các hệ thống lưu trữ lạnh, nơi dữ liệu cần được bảo quản trong thời gian dài. Ông cho rằng khi nhu cầu lưu trữ toàn cầu tiếp tục gia tăng và chi phí công nghệ giảm xuống, các phương pháp tổng hợp ADN bằng enzyme trong môi trường nước sẽ ngày càng đóng vai trò quan trọng.

Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí khoa học quốc tế Nature Electronics, đánh dấu bước tiến mới trong sự hội tụ giữa công nghệ bán dẫn, sinh học phân tử và khoa học dữ liệu.

Doanh thu của các nhà sản xuất chip Mỹ tăng 20% tại thị trường Trung Quốc

South China Morning Post ngày 26/5 đưa tin, các công ty bán dẫn của Mỹ đã chứng kiến doanh số bán hàng tăng đáng kể ...

Korea Herald: Trung Quốc trở thành 'chất xúc tác' cho ngành chip bán dẫn Hàn Quốc

Theo nhận định của trang Korea Herald, Trung Quốc chính là 'chất xúc tác' để ngành chip bán dẫn Hàn Quốc có bước tiến xa ...

Trung Quốc cảnh báo thế giới đối mặt với cuộc khủng hoảng nguồn cung chip mới

Bộ Thương mại Trung Quốc cho rằng, các mâu thuẫn mới giữa hãng chip Hà Lan Nexperia và chi nhánh tại Trung Quốc có thể ...

CEO Nvidia: Tái khởi động sản xuất chip AI cho thị trường Trung Quốc

SCMP ngày 18/3 đưa tin, sau một thời gian bị gián đoạn do các lệnh trừng phạt, gã khổng lồ chip Nvidia đã bắt đầu ...

Cơn sốt AI toàn cầu đang giúp Trung Quốc kiếm tiền từ chip và module quang như thế nào?

Sự bùng nổ đầu tư vào hạ tầng AI trên toàn thế giới đang kéo theo nhu cầu khổng lồ về chip và module quang, ...

(theo TTXVN)

Đọc thêm

Tử vi 12 cung hoàng đạo Thứ Sáu ngày 23/10/2026: Cự Giải có vận may sự nghiệp

Tử vi 12 cung hoàng đạo Thứ Sáu ngày 23/10/2026: Cự Giải có vận may sự nghiệp

Tử vi hôm nay 23/10/2026 của 12 cung hoàng đạo – Ma Kết, Bảo Bình, Song Ngư, Bạch Dương, Kim Ngưu, Song Tử, Cự Giải, Sư Tử, Xử Nữ, Thiên ...
Tử vi hôm nay, xem tử vi 12 con giáp hôm nay ngày 23/10/2026: Tuổi Tuất công việc thăng tiến

Tử vi hôm nay, xem tử vi 12 con giáp hôm nay ngày 23/10/2026: Tuổi Tuất công việc thăng tiến

Xem tử vi 23/10 - tử vi 12 con giáp hôm nay 23/10/2026 - Tý, Sửu, Dần, Mão, Thìn, Tỵ, Ngọ, Mùi, Thân, Dậu, Tuất và Hợi về công việc, ...
Lịch âm hôm nay 2026: Xem lịch âm 23/10/2026, Lịch vạn niên ngày 23 tháng 10 năm 2026

Lịch âm hôm nay 2026: Xem lịch âm 23/10/2026, Lịch vạn niên ngày 23 tháng 10 năm 2026

Lịch âm 23/10. Lịch âm 23/10/2026? Âm lịch hôm nay 23/10. Lịch vạn niên 23/10/2026. Ngày hôm nay tốt hay xấu? Xem ngày giờ, hướng tốt xấu...
Bầu cử giữa kỳ Mỹ: Điểm nóng chờ 'giờ G'

Bầu cử giữa kỳ Mỹ: Điểm nóng chờ 'giờ G'

Cuộc bầu cử giữa kỳ ngày 3/11 là phép thử đối với chương trình nghị sự của Tổng thống Donald Trump.
Thông cáo báo chí chung về chuyến thăm chính thức Liên minh châu Âu của Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm

Thông cáo báo chí chung về chuyến thăm chính thức Liên minh châu Âu của Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm

Trân trọng giới thiệu Thông cáo báo chí chung về chuyến thăm chính thức Liên minh châu Âu (EU) của Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm.
Giá vàng hôm nay 23/10/2026 giảm nhanh, tiếp tục hướng về đáy, lý do 10 tháng liên tiếp Nga bán vàng dự trữ?

Giá vàng hôm nay 23/10/2026 giảm nhanh, tiếp tục hướng về đáy, lý do 10 tháng liên tiếp Nga bán vàng dự trữ?

Giá vàng hôm nay 23/10/2026 giảm nhanh, tiếp tục hướng về đáy, lý do 10 tháng liên tiếp Nga bán vàng dự trữ?
Chủ tịch Trung Quốc Tập Cận Bình thăm Triều Tiên: Tái định vị giữa thế giới phân cực

Chủ tịch Trung Quốc Tập Cận Bình thăm Triều Tiên: Tái định vị giữa thế giới phân cực

Chuyến thăm của ông Tập Cận Bình khẳng định, Trung Quốc vẫn là nhân tố không thể thiếu trên con đường hướng tới bán đảo Triều Tiên hòa bình và ổn định lâu dài.
Thượng đỉnh Mỹ-Trung: Hướng tới ổn định chiến lược và thể chế hóa khuôn khổ hợp tác thực chất

Thượng đỉnh Mỹ-Trung: Hướng tới ổn định chiến lược và thể chế hóa khuôn khổ hợp tác thực chất

Cuộc gặp thượng đỉnh giữa hai nhà lãnh đạo Mỹ và Trung Quốc thể hiện nhu cầu lớn của cả hai về ổn định chiến lược và thúc đẩy hợp tác.
Những vấn đề phức tạp của xung đột Trung Đông

Những vấn đề phức tạp của xung đột Trung Đông

Sau hơn hai tháng bom đạn bao phủ vùng Vịnh, cuộc xung đột ở Trung Đông vẫn mờ mịt, nhưng hậu họa thì đã rõ.
Myanmar: Cuộc chuyển giao quyền lực

Myanmar: Cuộc chuyển giao quyền lực

Quá trình chuyển giao quyền lực tại Myanmar từ chính quyền quân sự sang chính phủ dân sự chính danh đã bắt đầu.
Hội nghị Ngoại trưởng G7: Ngăn cú sốc năng lượng toàn cầu

Hội nghị Ngoại trưởng G7: Ngăn cú sốc năng lượng toàn cầu

Việc G7 tổ chức cuộc họp khẩn cấp về nguồn cung dầu mỏ tại Paris là để khẳng định vai trò trung tâm của nhóm trong định hình kinh tế và quản trị toàn cầu.
Chương mới của quan hệ đồng minh Mỹ-Nhật Bản

Chương mới của quan hệ đồng minh Mỹ-Nhật Bản

Thủ tướng Nhật Bản Takaichi Sanae đã lên đường sang Washington trong chuyến thăm 4 ngày (từ ngày 18/3).
Bầu cử giữa kỳ Mỹ: Điểm nóng chờ 'giờ G'

Bầu cử giữa kỳ Mỹ: Điểm nóng chờ 'giờ G'

Cuộc bầu cử giữa kỳ ngày 3/11 là phép thử đối với chương trình nghị sự của Tổng thống Donald Trump.
Bầu cử Israel: Chính trường biến động, chiến lược chung bất động

Bầu cử Israel: Chính trường biến động, chiến lược chung bất động

Cuộc bầu cử sắp tới tại Israel có thể dẫn đến sự thay đổi hệ thống lãnh đạo, song định hướng chiến lược của nước này nhiều khả năng không thay đổi đáng kể.
Liệu Tổng thống Ukraine có thể hàn gắn quan hệ với ông chủ Nhà Trắng khi quan hệ Mỹ-Nga dần ấm lên?

Liệu Tổng thống Ukraine có thể hàn gắn quan hệ với ông chủ Nhà Trắng khi quan hệ Mỹ-Nga dần ấm lên?

Tổng thống Ukraine Volodymyr Zelensky gặp Đặc phái viên Mỹ Steve Witkoff tại Oslo, trong bối cảnh Kiev tìm cách cải thiện quan hệ đang xấu đi với Washington.
Truyền thông Đan Mạch khắc họa đậm nét dấu ấn chuyến thăm của Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm

Truyền thông Đan Mạch khắc họa đậm nét dấu ấn chuyến thăm của Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm

Truyền thông quốc tế dành sự quan tâm lớn đến chuyến thăm cấp Nhà nước của Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm và Phu nhân tới Đan Mạch từ ngày 19-21/10.
Làm thế nào một siêu trí tuệ AI có thể thống trị thế giới?

Làm thế nào một siêu trí tuệ AI có thể thống trị thế giới?

Khi trí tuệ nhân tạo (AI) ngày càng mạnh mẽ và con người phụ thuộc nhiều hơn vào công nghệ này, nguy cơ một hệ thống siêu thông minh vượt khỏi tầm kiểm soát đang ...
Khi Mỹ khiến các liên minh lung lay, châu Âu học cách tự đứng vững

Khi Mỹ khiến các liên minh lung lay, châu Âu học cách tự đứng vững

Khi Mỹ tìm cách đòi hỏi các liên minh mang lại lợi ích trực tiếp hơn, châu Âu đang từng bước trưởng thành hơn với tư cách một chủ thể chiến lược.
Phiên bản di động