El término ADN recuerda inmediatamente la hélice de doble hebra que contiene toda nuestra información genética. Pero las unidades individuales de sus dos cadenas son pares de moléculas unidas entre sí de forma selectiva, moda complementaria. Resulta, uno puede aprovechar esta propiedad de emparejamiento para realizar cálculos matemáticos complejos, y esto forma la base de la computación del ADN.

Dado que el ADN tiene solo dos hebras, realizar incluso un cálculo simple requiere múltiples reacciones químicas utilizando diferentes conjuntos de ADN. En la mayoría de las investigaciones existentes, el ADN de cada reacción se agrega manualmente, uno a uno, en un solo tubo de reacción, lo que hace que el proceso sea muy engorroso. Chips de microfluidos, que consisten en canales estrechos grabados en un material como el plástico, ofrecen una forma de automatizar el proceso. Pero a pesar de su promesa, el uso de chips de microfluidos para la computación del ADN sigue sin ser explorado.

En un artículo reciente, publicado en ACS Nano el 7 de julio de 2021, un equipo de científicos de la Universidad Nacional de Incheon (INU), Corea, Presentar un chip microfluídico programable basado en ADN que puede ser controlado por una computadora personal para realizar cálculos de ADN. "Nuestra esperanza es que las CPU basadas en ADN sustituyan a las CPU electrónicas en el futuro porque consumen menos energía, que ayudará con el calentamiento global. Las CPU basadas en ADN también proporcionan una plataforma para cálculos complejos como soluciones de aprendizaje profundo y modelado matemático. "dice el Dr. Youngjun Song de INU, quien dirigió el estudio.

El Dr. Song y su equipo utilizaron la impresión 3D para fabricar su chip de microfluidos, que puede ejecutar lógica booleana, una de las lógicas fundamentales de la programación informática. La lógica booleana es un tipo de lógica de verdadero o falso que compara las entradas y devuelve un valor de 'verdadero' o 'falso' según el tipo de operación, o 'puerta lógica, "utilizado. La puerta lógica en este experimento consistió en una plantilla de ADN monocatenario. Luego, se utilizaron diferentes ADN monocatenarios como entradas. Si parte de un ADN de entrada tenía una secuencia de Watson-Crick complementaria a la plantilla de ADN, se emparejó para formar ADN de doble hebra. La salida se consideró verdadera o falsa según el tamaño del ADN final.

Lo que hace que el chip diseñado sea extraordinario es un sistema de válvulas accionadas por motor que se puede operar con una PC o un teléfono inteligente. El chip y la configuración del software juntos forman una unidad de procesamiento de microfluidos (MPU). Gracias al sistema de válvulas, la MPU podría realizar una serie de reacciones para ejecutar una combinación de operaciones lógicas de manera rápida y conveniente.

Este exclusivo sistema de válvulas de la MPU programable basada en ADN allana el camino para cascadas de reacciones más complejas que pueden codificar funciones extendidas. "La investigación futura se centrará en una solución total de computación de ADN con algoritmos de ADN y sistemas de almacenamiento de ADN, "dice el Dr. Song.