Une nouvelle entaille automatise les cascades de réactions se produisant entre les substances à l’intérieur ADN pour effectuer des calculs numériques complexes.
Le terme « ADN » rappelle instantanément l’hélice double brin particulière qui contient toutes nos informations héréditaires. Mais les unités individuelles de ses 2 brins sont des ensembles de molécules fusionnées les unes aux autres de manière complémentaire et pointilleuse. En fin de compte, on peut tirer parti de cette propriété d’appariement particulière pour exécuter des calculs mathématiques complexes, ce qui constitue la base du traitement de l’ADN.
Étant donné que GENETICS n’a que 2 brins, effectuer un calcul simple nécessite de multiples réactions chimiques utilisant différents ensembles associés à l’ADN. Dans la plupart des recherches actuelles, la GÉNÉTIQUE de chaque réaction est généralement ajoutée manuellement, 1 par 1, dans un seul tube de réaction, ce qui rend le processus assez lourd. Les croustilles microfluidiques, qui consistent en de minces canaux gravés sur un matériau tel que le plastique, offrent une méthode pour automatiser le processus. Pourtant, malgré leur garantie, l’utilisation de chips microfluidiques pour le traitement de l’ADN reste sous-explorée.
Dans un article récent, disponible en ligne dans ACS Nano le 7 juillet 2021 et publié dans le volume 15 Concern 7 du journal le vingt-sept juillet 2021 – une équipe associée à des scientifiques de l’Université nationale d’Incheon (INU), en Corée, présente la puce microfluidique programmable à base d’ADN qui peut être géré par un ordinateur personnel pour exécuter des calculs d’ADN. « Notre espoir est que les processeurs basés sur l’ADN remplaceront les processeurs électroniques plus tard, car ils consomment beaucoup moins d’énergie, ce qui contribuera au réchauffement climatique. Les processeurs basés sur l’ADN fournissent également la plate-forme pour des calculs complexes tels que des solutions d’apprentissage solides et une modélisation mathématique », explique le Dr . Youngjun Song de l’INU, qui a dirigé la recherche.
Dr. Track et son équipe ont utilisé l’impression 3D pour fabriquer leur puce microfluidique, qui peut exécuter la logique booléenne, parmi les logiques fondamentales associées à la programmation informatique. Le raisonnement booléen est un type de logique vrai ou faux qui s’approche même des entrées et renvoie une valeur « vrai » ou « faux » par rapport au type d’opération, ou même de « porte logique » utilisé. La porte de raisonnement dans ce test consistait en une matrice d’ADN simple brin. Divers ADN simple brin avaient alors été utilisés depuis les apports. Si une partie d’une GENETICS d’entrée avait une séquence Watson-Crick complémentaire à l’ADN modèle de conception, elle se combinait pour former GENETICS double brin. La sortie a été considérée comme vraie ou fausse en fonction de la taille de l’ADN final.
Ce qui rend la puce développée extraordinaire, c’est vraiment un programme de vanne motorisé qui peut être actionné à l’aide d’un PC ou d’un téléphone portable. La puce et le logiciel mis en place l’un avec l’autre forment une unité de traitement microfluidique (MPU). Grâce au programme de vanne, le MPU peut effectuer une série de réponses pour exécuter un mélange d’opérations logiques de manière rapide et pratique.
Cet excellent système de vannes du MPU programmable particulier basé sur l’ADN ouvre la voie à d’autres cascades complexes associées à des réactions qui peuvent programmer du code pour des fonctions étendues. « Les recherches futures se concentreront sur une solution complète de traitement de l’ADN avec des algorithmes GENETICS et des systèmes de stockage GENETICS », déclare le Dr . Pister.
Avec ce genre de preuve d’idée convaincante, il n’est pas difficile d’imaginer des ordinateurs basés sur l’ADN en train de recevoir très bientôt des objets du quotidien !
Guide : « Unité de digestion microfluidique à logique booléenne programmable à base d’ADN » par Wonjin Lee, Minsang Yu, Doyeon Lim, Taeseok Kang et Youngjun Song, 7 1er juillet 2021, ACS Nano .
DOI : 10. 1021 / acsnano. 1c02153
