DNA sopii moneen tarkoitukseen

Yhä pienempään elektroniikkaan pyrittäessä tutkijat etsivät jo elävien solujen geneettisestä materiaalista eli DNA:sta uutta perustaa monille alan sovelluksille.

University of Georgian ja Ben-Gurionin yliopiston tutkijat ovat osoittaneet ensimmäisinä, että nanomittakaavan elektroniikkakomponentteja voidaan tehdä yksittäisestä DNA-molekyylistä.

DNA:n etuina ovat ennustettavuus, monimuotoisuus ja ohjelmoitavuus, joiden myötä siitä voi suunnitella funktionaalisia elektronisia rakenteita yksittäisten molekyylien avulla.

Saavutus voi tutkijoiden mukaan edistää suunnitella ja rakentaa nanomittakaavan elektronisia elementtejä, jotka ovat vähintään tuhat kertaa pienempiä kuin nykyiset komponentit.

Myös muistitekniikka on saamassa uuden välineen DNA:sta sillä University of Washingtonin ja Microsoftin tutkijoiden äskettäin esittelemä menetelmä on yksi ensimmäisistä täydellisiä järjestelmiä koodata, tallentaa ja hakea digitaalista dataa käyttäen DNA-molekyylejä.

DNA-molekyylit voivat tallentaa tietoa useita miljoonia kertoja tiheämmin kuin nykytekniikat. Lisäksi kuivattu DNA voi luotettavasti säilyttää tietoja vuosisatoja, joten menetelmä sopiikin parhaiten arkistoinnin sovelluksiin.

Tällä hetkellä suurin este käyttökelpoiselle DNA-tallennukselle on kustannukset ja tehokkuus, jolla DNA voidaan syntetisoida (tai valmistaa) ja sekvensoida (eli lukea) suuressa mittakaavassa.

Columbian yliopiston johtamat tutkijat raportoivatkin saavuttaneensa reaaliaikaisen yksittäisen molekyylin elektronisen DNA-sekvensoinnin yksittäisen emäksen resoluutiolla käyttämällä mikropiirille sijoitettua proteiiniperustaista nanohuokoista menetelmää.

Perimmäisenä tarkoituksena on tuottaa kustannustehokkaita geneettisen diagnostiikan alustoja, joilta voisi käyttää rutiininomaisesti lääketieteellisessä diagnoosissa.

University of Montrealin tutkijat ovat puolestaan luoneet ohjelmoitavan DNA-perustaisen lämpöilmaisimen.

DNA-molekyylit avautuvat lämmetessään ja äskettäin on havaittu että proteiinit ja RNA toimivat lämpöilmaisimina elävissä organismeissa esittäen lämpötilan muutoksia taittumalla tai avautumalla. Nyt tutkijat ovat luoneet DNA-rakenteita, jotka voivat taittua ja avautua erikseen määritellyissä lämpötiloissa.

Yksi tutkimusryhmää parhaillaan kiinnostava aihe on selvittää voivatko nanokoneet ja nanomoottorit, joita luonto on kehittänyt miljoonien vuosien evoluutiolla, ylikuumentua toimiessaan suurella nopeudella.

Tutkijat uumoilevat, että lähitulevaisuudessa näillä DNA-pohjaisilla ilmaisinrakenteilla voitaisiin toteuttaa elektroniikkapohjaisia rakenteita, joilla voidaan seurata paikallista lämpötilavaihtelua nanomittakaavassa.