تولید بزرگ ‌ترین مدار زیست‌ شیمیایی مصنوعی
حیات از بسیاری جهات شبیه یك رایانه است، با این تفاوت كه در اینجا نقش مدارات الكتریكی را مدارات زیست‌شیمیایی ایفا می‌كنند؛

حیات از بسیاری جهات شبیه یك رایانه است، با این تفاوت كه در اینجا نقش مدارات الكتریكی را مدارات زیست‌شیمیایی ایفا می‌كنند؛ این مدارات، شبكه‌های پیچیده‌ای از واكنش‌ها و مسیرهایی هستند كه عملكرد صحیح ارگانیسم‌ها را ممكن می‌سازند. حال محققان موسسه فناوری كالیفرنیا ("Caltech") با استفاده از ابزارهای مبتنی بر DNA در یك لوله آزمایش یك مدار پیچیده زیست‌شیمیایی ساخته‌اند كه شبیه ترانزیستور الكترونیكی روی یك تراشه رایانه‌ای عمل می‌كند. مهندسی این مدارات امكان مطالعه اصول پردازش اطلاعات در سامانه های زیستی و طراحی مسیرهای زیست‌شیمیایی با قابلیت تصمیم‌سازی را فراهم می‌كند.
لولو كیان، همكار فوق دكترای Caltech همراه با اریك وینفری، استاد علوم رایانه‌ای این موسسه از نوعی قطعه مبتنی بر DNA برای ساخت بزرگ‌ترین مدار زیست‌شیمیایی مصنوعی كه تاكنون تولید شده است، بهره برده‌اند. مدارات زیست‌شیمیایی كه قبلاً در آزمایشگاه ساخته شده‌اند، محدود هستند زیرا زمانی كه مقیاس آنها افزایش می‌یابد، اطمینان‌پذیری و امكان پیش‌بینی عملكرد آنها كم می‌شود. دلیل احتمالی این محدودیت این است كه چنین مداراتی نیاز به ساختارهای مولكولی مختلفی دارند تا بتوانند چندین عملكرد متفاوت را اجرا كنند؛ بنابراین این سامانه‌ها بسیار پیچیده شده و عیب‌یابی آنها با دشواری زیادی مواجه می‌شود.

در راهكار جدیدِ این پژوهشگران از قطعاتی استفاده می‌شود كه ساده، استاندارد، مطمئن و مقیاس‌پذیر هستند و در نتیجه می‌توان مدارات بسیار بزرگ‌تری تولید كرد كه به‌خوبی كار می‌كنند.

در این كار از قطعاتی از DNA برای ساخت گیت‌های منطقی استفاده می‌شود. گیت‌های منطقی ابزارهایی هستند كه در پاسخ به سیگنال‌های روشن و خاموش ورودی، سیگنال‌های روشن و خاموش خروجی ایجاد می‌كنند. این ابزارها واحدهای سازنده مدارات منطقی دیجیتالی هستند كه به یك رایانه امكان عملكرد مناسب را در زمان مناسب اعطا می‌كنند. در رایانه‌های معمولی گیت‌های منطقی با استفاده از ترانزیستورهای الكترونیكی ساخته می‌شوند كه با سیم‌هایی به یكدیگر متصل شده و یك مدار را روی تراشه سیلیكونی تولید می‌كنند. اما مدارات زیست‌شیمیایی از مولكول های شناور در یك محلول نمكی ساخته می‌شوند. گیت‌های منطقی مبتنی بر DNA به‌جای تكیه بر جریان الكترون‌ها كه وارد ترانزیستورها شده و از آنها خارج می‌شوند، از مولكول‌هایی كه دریافت یا تولید می‌كنند به‌عنوان سیگنال بهره می‌برند. این سیگنال‌های مولكولی از یك گیت مشخص به یك گیت دیگر حركت كرده و همانند سیم‌های یك مدار الكتریكی اتصال مدار زیست‌شیمیایی را برقرار می‌كنند.

جزئیات این تحقیق در مجله Science منتشر شده است.

منبع: ستاد توسعه فناوری نانو

نوشته شده در تاریخ پنجشنبه 5 آبان 1390    | توسط: سیدمحمدامین شاهمرادی    |    | نظرات()