يمكن برمجة شريحة جديدة قائمة على الحمض النووي لحل مشاكل الرياضيات المعقدة – ScienceDaily

تطور مجال حوسبة الحمض النووي بسرعة فائقة منذ أن تم اقتراحه لأول مرة منذ ما يقرب من 30 عامًا. لكن معظم عمليات حوسبة الحمض النووي لا تزال تُجرى يدويًا ، مع إضافة المواد المتفاعلة خطوة بخطوة إلى التفاعل يدويًا. الآن ، أخيرًا ، وجد العلماء في جامعة إنشيون الوطنية بكوريا طريقة لأتمتة حسابات الحمض النووي من خلال تطوير شريحة فريدة يمكن التحكم فيها بواسطة جهاز كمبيوتر شخصي.

يستدعي مصطلح “DNA” الانتباه على الفور إلى الحلزون المزدوج الذي يحتوي على جميع معلوماتنا الجينية. لكن الوحدات الفردية من خيوطها عبارة عن أزواج من الجزيئات مرتبطة ببعضها البعض بطريقة انتقائية ومتكاملة. تبين أنه يمكن للمرء الاستفادة من خاصية الاقتران هذه لإجراء حسابات رياضية معقدة ، وهذا يشكل أساس حساب الحمض النووي.

نظرًا لأن الحمض النووي يحتوي على شريطين فقط ، فإن إجراء عملية حسابية بسيطة يتطلب تفاعلات كيميائية متعددة باستخدام مجموعات مختلفة من الحمض النووي. في معظم الأبحاث الحالية ، تتم إضافة الحمض النووي لكل تفاعل يدويًا ، واحدًا تلو الآخر ، في أنبوب تفاعل واحد ، مما يجعل العملية مرهقة للغاية. توفر رقائق الموائع الدقيقة ، التي تتكون من قنوات ضيقة محفورة على مادة مثل البلاستيك ، طريقة لأتمتة العملية. ولكن على الرغم من وعودهم ، فإن استخدام رقائق الموائع الدقيقة لحساب الحمض النووي لا يزال غير مكتشوف.

في مقال حديث – تمت إتاحته عبر الإنترنت في ACS نانو في 7 يوليو 2021 وتم نشره في المجلد 15 العدد 7 من المجلة في 27 يوليو 2021 – قدم فريق من العلماء من جامعة إنشيون الوطنية (INU) ، كوريا ، شريحة ميكروفلويديك قابلة للبرمجة تعتمد على الحمض النووي ويمكن التحكم فيها عن طريق جهاز كمبيوتر شخصي لإجراء حسابات الحمض النووي. “نأمل أن تحل وحدات المعالجة المركزية المستندة إلى الحمض النووي محل وحدات المعالجة المركزية الإلكترونية في المستقبل لأنها تستهلك طاقة أقل ، مما سيساعد في الاحتباس الحراري. كما توفر وحدات المعالجة المركزية القائمة على الحمض النووي منصة للحسابات المعقدة مثل حلول التعلم العميق والنمذجة الرياضية ،” يقول الدكتور يونغ جون سونغ من INU ، الذي قاد الدراسة.

استخدم د. المنطق المنطقي هو نوع من منطق الصواب أو الخطأ الذي يقارن المدخلات ويعيد قيمة “صواب” أو “خطأ” اعتمادًا على نوع العملية أو “البوابة المنطقية” المستخدمة. تتكون البوابة المنطقية في هذه التجربة من قالب DNA أحادي الخيط. ثم تم استخدام دنا مختلف أحادي الجديلة كمدخلات. إذا كان جزءًا من إدخال DNA يحتوي على تسلسل Watson-Crick تكميلي للحمض النووي للقالب ، فإنه يقترن لتشكيل DNA مزدوج الشريطة. تم اعتبار المخرجات صحيحة أو خاطئة بناءً على حجم الحمض النووي النهائي.

ما يجعل الشريحة المصممة غير عادية هو نظام صمام يعمل بمحرك ويمكن تشغيله باستخدام جهاز كمبيوتر أو هاتف ذكي. يشكل إعداد الرقاقة والبرامج معًا وحدة معالجة ميكروفلويديك (MPU). بفضل نظام الصمام ، يمكن لوحدة MPU إجراء سلسلة من التفاعلات لتنفيذ مجموعة من العمليات المنطقية بطريقة سريعة ومريحة.

يمهد نظام الصمام الفريد من MPU القائم على الحمض النووي القابل للبرمجة الطريق لسلسلة أكثر تعقيدًا من التفاعلات التي يمكن أن ترمز لوظائف ممتدة. يقول الدكتور سونج: “ستركز الأبحاث المستقبلية على حل شامل للحمض النووي باستخدام خوارزميات الحمض النووي وأنظمة تخزين الحمض النووي”.

مصدر القصة:

المواد المقدمة من جامعة إنتشون الوطنية. ملاحظة: يمكن تعديل المحتوى حسب النمط والطول.

التعليقات

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *