一种由DNA覆层包着的珠子制成的计算机可以检测唾液中的病毒

一种由玻璃微珠制成的装置可以提供比其他DNA计算机更高100倍的处理能力

新科学家       By Carissa Wong

28 March 2022

TECHNOLOGY 

一个DNA的描画。Science Photo Library / Alamy

一种通过微小珠子的运动显示结果的DNA计算机可以大大的增加这种机器的并行处理能力。

DNA计算机比硅基计算机占用更少的空间，并且能在潮湿的环境中工作。它们可被用于检测饮用水中的污染或监测体内糖含量等应用。

以前的设计已经使用荧光标记来显示结果，并且只能同时的输出数十个结果。它们还需要来读取这些发现的复杂显微镜。

佐治亚州亚特兰大埃默里大学的卡里德萨莱塔说，“一百倍是一个保守的我们的DNA计算机与使用荧光标记的计算机相比多行处理的估计”。

萨莱塔和他的同事们用覆有DNA涂层的玻璃微珠制造了取决于DNA链怎样与附着在芯片表面的分子相互作用要么滚动要么在一个金芯片的表面上停止的计算机。滚动等价于来输出 1，而停止对应于一个输出 0。

计算的结果能被用带一个简单的放大镜的智能手机摄像头通过跟踪珠子的运动检测。 

萨莱塔说，“这”是疯狂的事情。你能使用标准一台智能手机在刚好15分钟内将DNA计算操作中的信息转换为宏观世界。

该团队工程了“引导” DNA分子到珠子上，这个能结合来匹配被附着在芯片表面的RNA分子。当这种情况发生时，珠子静止呆着，但当一种叫RNaseH的酶被添加到芯片时，这能使珠子被破开的DNA-RNA复合物滚动。

然后，研究人员给计算机添加了DNA“锁复合物”，这使一种特定DNA分子的存在或缺乏来控制珠子的运动。他们证实了DNA分子的存在停滞了珠子，而它的缺乏允许了珠子来滚动。该系统能被很容易用于检测环境中任何感兴趣的DNA。

因为有数千种可能有不同形状和大小的微珠，研究人员说计算机可以并行输出数千个读数。他们希望该装置可以提供一种快速检测唾液中病毒水平的方法。萨莱塔说，“真正巧妙的事情是可以使用多个并行操作来弄清楚是否你患有SARS-CoV-2，但也可用于是否你患有甲型流感和另一种病原体”。

然而，需要进一步的工作来找到在芯片表面上补充RNA分子的方法，这能在24小时后降解并限制计算机的寿命。

期刊参考: Nature Nanotechnology , DOI: 10.1038/s41565-022-01080-w

https://www.newscientist.com/article/2313841-a-computer-made-from-dna-coated-beads-could-detect-viruses-in-saliva/