Αυτοσυναρμολόγηση κρυστάλλων DNA [2/3]

Αυτοσυναρμολόγηση κρυστάλλων DNA [2/3]

NIOLAND RESEARCH [VIDEO Νο 113]

Αυτοσυναρμολόγηση κρυστάλλων DNA [1/3]


Νανοτεχνολογία βασισμένη στο DNA και το γραφένιο

Αν σκεφτεί κανείς ότι υπάρχει μια τεχνολογία αυτοσυναρμολόγησης που βασίζεται σε DNA, η οποία σχηματίζει κρυστάλλους πανομοιότυπους με αυτούς που παρατηρούνται στα δείγματα εμβολίου Pfizer, θα μπορούσε επίσης να θεωρήσει ότι υπάρχουν τεχνολογίες DNA για την αυτοσυναρμολόγηση κυκλωμάτων. Αυτό αποκαλύπτεται κατά τη μελέτη του έργου των (Scalise, D.; Schulman, R. 2019). Αυτό είναι δυνατό χάρη στους κλώνους του συνθετικού DNA, που χρησιμοποιούν πολύ συγκεκριμένες αλληλουχίες, οι οποίες « μπορούν να ανιχνεύσουν πληροφορίες στο περιβάλλον τους και να ελέγξουν τη συναρμολόγηση, την αποσυναρμολόγηση και την αναδιαμόρφωση του υλικού. Αυτές οι αλληλουχίες θα μπορούσαν να χρησιμεύσουν ως είσοδοι και έξοδοι για υπολογιστικά κυκλώματα DNA., που θα επέτρεπε στα κυκλώματα του DNA να λειτουργούν ως επεξεργαστές χημικών πληροφοριών, να προγραμματίζουν πολύπλοκες συμπεριφορές σε χημικά και υλικά συστήματα .» Στην πραγματικότητα, δεν μπορούσαν μόνο να επεξεργαστούν χημικές πληροφορίες, καθώς προστίθεται επίσης ότι « Συγκεκριμένα, υπάρχουν διεπαφές που μπορούν να απελευθερώσουν κλώνους DNA ως απόκριση σε χημικά σήματα, μήκη κύματος φωτός, pH ή ηλεκτρικά σήματα , καθώς και κλώνους DNA που μπορεί να κατευθύνει την αυτοσυναρμολόγηση και τη δυναμική αναδιαμόρφωση των νανοδομών του DNA, να ρυθμίζει συγκροτήματα σωματιδίων, να ελέγχει την ενθυλάκωση και να χειρίζεται υλικά, συμπεριλαμβανομένων κρυστάλλων DNA, υδρογέλης και κυστιδίων. Αυτές οι διεπαφές έχουν τη δυνατότητα να επιτρέπουν στα χημικά κυκλώματα να ασκούν αλγοριθμικό έλεγχο σε αισθανόμενα υλικά, κάτι που μπορεί τελικά να οδηγήσει στην ανάπτυξη υλικών που αναπτύσσονται δυναμικά, επουλώνονται και αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον τους.". Αυτές οι δηλώσεις των Scalise και Schulman είναι πολύ διαφωτιστικές, καθώς επιβεβαιώνουν ότι μπορούν να δημιουργηθούν κυκλώματα με συνθετικές δομές DNA, παίρνοντας το μήκος κύματος του φωτός ως σήματα, αναπτύσσοντας οπτοηλεκτρονικές συσκευές και λειτουργώντας με ηλεκτρικά σήματα. Επιπλέον, κάνει μια σαφή νύξη σε κρυστάλλους DNA, υδρογέλες και κυστίδια που μπορούν να χειριστούν για να αναπτύξουν ελεγχόμενη αυτοσυναρμολόγηση και ακόμη και αυτο-επισκευή. Ωστόσο, τα κυκλώματα DNA δεν θα μπορούσαν να λειτουργούν μόνο με ηλεκτρικά σήματα. Σε αυτό το σημείο εισέρχεται στη σκηνή το γραφένιο, καθώς έχει αποδειχθεί ότι συντίθεται στα απταμερή των κλώνων του DNA, δίνοντάς τους υπεραγώγιμες ικανότητες και δυνατότητα λήψης ηλεκτρομαγνητικών σημάτων, δεδομένης της ικανότητας απορρόφησης ακτινοβολίας. ΦΟΥΡΝΟΣ ΜΙΚΡΟΚΥΜΑΤΩΝ. Αυτό δηλώνεται από τους (Wang, L.; Zhu, J.; Han, L.; Jin, L.; Zhu, C.; Wang, E.; Dong, S. 2012) οι οποίοι ανέπτυξαν μια μέθοδο για τη σύνθεση οξειδίου του γραφενίου GO στα απταμερή DNA για τη δημιουργία λογικών πυλών και πολυπλεξίας στο πλαίσιο της ανάπτυξης κυκλωμάτων DNA. Αυτό αντικατοπτρίζεται στην ακόλουθη κειμενική παράγραφο "Κατασκευάστηκε ένα σύστημα GO/aptamer για να δημιουργεί πολυπλεξικές λογικές λειτουργίες και να επιτρέπει την ανίχνευση πολυπλεξικών στόχων. Το επισημασμένο με 6-καρβοξυφθοροσκεΐνη (FAM) απταμερές δέσμευσης τριφωσφορικής αδενοσίνης (ABA) και το σημασμένο με FAM απταμερές δέσμευσης θρομβίνης (TBA) προσροφήθηκαν πρώτα σε οξείδιο γραφενίου (GO) για να σχηματίσουν ένα σύμπλεγμα GO/απταμερούς, το οποίο οδήγησε στην απόσβεση του FAM . Δείξαμε ότι η μοναδική αλληλεπίδραση GO/απταμερούς και η ειδική για τον στόχο αναγνώριση του απταμερούς στο σύστημα στόχου/GO/απταμερούς ήταν προγραμματιζόμενες και μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη ρύθμιση του φθορισμού FAM μέσω λογικών πυλών OR και INHIBIT.". Με τη διαμόρφωση των απταμερών με οξείδιο του γραφενίου, αυξάνει την ηλεκτρική αγωγιμότητα του πλαισίου DNA στόχου και τους επιτρέπει να λειτουργούν ως τρανζίστορ πεδίου, μειώνοντας την κατανάλωση ενέργειας που απαιτείται για τη λειτουργία του ενδοσωματικού δικτύου νανοεπικοινωνιών.

Εικ.21. Οξείδιο γραφενίου σε απταμερή DNA για τη δημιουργία λογικών πυλών με ενισχυμένες υπεραγώγιμες και ηλεκτρομαγνητικές ιδιότητες. Το πείραμα επιβεβαιώνει ότι μπορεί να συντεθεί με απλό τρόπο και να βελτιώσει τις δυνατότητες αναγνώρισης σήματος, επιτρέποντας την εφαρμογή του ως βιομιμητικοί υποδοχείς και την εφαρμογή του στην ανάπτυξη νανοτεχνολογικών υπολογιστικών κυκλωμάτων. (Wang, L.; Zhu, J.; Han, L.; Jin, L.; Zhu, C.; Wang, E.; Dong, S. 2012)

Επιστρέφοντας στο έργο του (Scalise, D.; Schulman, R. 2019), επιβεβαιώνεται επανειλημμένα ότι η ανάπτυξη κυκλωμάτων DNA επιτρέπει την εκτέλεση των ίδιων λειτουργιών με τα ηλεκτρονικά κυκλώματα τρανζίστορ, αναφέροντας ρητά σε αυτό το ζήτημα ως εξής: « DNA Τα κυκλώματα είναι ένα ιδιαίτερα πολλά υποσχόμενο μέσο για υπολογισμούς στα χημικά συστήματα. Αποτελούνται κυρίως από ολιγονουκλεοτίδια DNA (δηλαδή βραχείς κλώνους DNA), αλλά μπορεί επίσης να περιέχουν ένζυμα όπως πολυμεράση DNA ή εξωνουκλεάσες (Zhang, D.; Seelig, D. 2011 | Baccouche, A.; Montagne, K.; Padirac, A. ., Fujii, T., Rondelez, Y. 2014 | Willner, I., Shlyahovsky, B., Zayats, M., Willner, B. 2008).Τα κυκλώματα DNA μπορούν να εκτελούν τις ίδιες θεμελιώδεις λειτουργίες με τα ηλεκτρονικά κυκλώματα τρανζίστορ, συμπεριλαμβανομένης της λογικής και της αριθμητικής Boole (6–9), της δημιουργίας ταλαντώσεων και του χρονισμού (10–13) και της εκτέλεσης διαδραστικού αλγορίθμου". Με βάση αυτές τις δηλώσεις, που τεκμηριώνονται ευρέως στην επιστημονική βιβλιογραφία, φαίνεται να μην υπάρχει αμφιβολία ότι τα παραδοσιακά ηλεκτρονικά, που βασίζονται στην τεχνολογία CMOS και το πυρίτιο, είναι τέλεια αναπαραγώγιμα σε γενετική κλίμακα. Ως εκ τούτου, δεν υπάρχει λόγος αμφιβολίας για την παρουσία μικρο/νανο ηλεκτρονικών συσκευών που βασίζονται σε συνθετικό DNA, αντίθετα, όλες οι ενδείξεις που έχουν εξηγηθεί στην πορεία της έρευνας αυτού του ιστολογίου, δείχνουν το γεγονός ότι τα εμβόλια και σε συγκεκριμένα η Pfizer, κατέχει αδήλωτη νανοτεχνολογία.

Με πολύ ξεκάθαρο τρόπο, οι Scalise και Schulman εξηγούν πώς λειτουργεί η Είσοδος και η Έξοδος αυτού του τύπου κυκλώματος « Οι είσοδοι στα κυκλώματα DNA είναι κλώνοι DNA με συγκεκριμένες αλληλουχίες που μπορούν να μεταδώσουν πληροφορίες για ένα υλικό ή περιβάλλον στο κύκλωμα . Ομοίως, οι έξοδοι ενός κυκλώματος DNA είναι νήματα που μπορούν να ελέγξουν τις καταστάσεις υλικών ή μορίων. Οι κλώνοι εισόδου/εξόδου των κυκλωμάτων DNA είναι επομένως ανάλογες με τις θύρες USB σε ηλεκτρονικούς υπολογιστές , δηλαδή μια τυπική διεπαφή που επιτρέπει στο κύκλωμα να επικοινωνεί με περιφερειακές συσκευές, σε αυτήν την περίπτωση μόρια ή υλικά.Η χρήση αρθρωτών διεπαφών εισόδου/εξόδου είναι μια βασική αρχή σχεδιασμού που επιτρέπει στους ίδιους τύπους κυκλωμάτων να διασυνδέονται με ένα διαφορετικό σύνολο υλικών . Κατ 'αρχήν, ένας αισθητήρας εισόδου θα μπορούσε να αντικατασταθεί με έναν διαφορετικό τύπο αισθητήρα για να επιτρέψει στο ίδιο κύκλωμα να λαμβάνει και να επεξεργάζεται πληροφορίες σχετικά με έναν διαφορετικό τύπο περιβαλλοντικού ερεθίσματος. Ομοίως, οι ενεργοποιητές εξόδου θα μπορούσαν να αντικατασταθούν για να επιτρέψουν στο ίδιο κύκλωμα να οδηγεί διαφορετικές αποκρίσεις . Αυτό καθιστά δυνατή την κατανόηση της διαλειτουργικότητας των κυκλωμάτων DNA, με καλά καθορισμένες θύρες δεδομένων.

Η ανάπτυξη αυτοσυναρμολογούμενων μοριακών κυκλωμάτων DNA θα γινόταν σε κατάλληλο μέσο, ​​συγκεκριμένα, μέσω της χρήσης υδρογέλης. Αυτή η λεπτομέρεια είναι σημαντική, δεδομένου ότι η παρουσία υδρογέλης στα εμβόλια είχε ληφθεί υπόψη, όπως εξηγείται στην καταχώριση στο φάσμα Raman 1450 , που ανιχνεύτηκε στα φιαλίδια του εμβολίου, σύμφωνα με το αποτέλεσμα που έλαβε ο Δρ. Campra . Στην πραγματικότητα, οι Scalise και Schulman δηλώνουν ότι «οι υδρογέλες είναι υλικά που αποτελούνται από διασυνδεδεμένες αλυσίδες πολυμερών στο νερό. Με την ενσωμάτωση του DNA στην υδρογέλη ως διασυνδέσεις (Nagahara, S., Matsuda, Τ. 1996), οι ιδιότητες του υλικού της υδρογέλης μπορούν να υποστούν δυναμική επεξεργασία.προσθήκη κλώνων DNA για αλλαγή, διάσπαση ή διασύνδεση. Σύμφωνα με τους (Lin, DC; Yurke, B.; Langrana, NA 2004) ανέπτυξαν διασταυρώσεις DNA που μπορούσαν να διαχωριστούν αναστρέψιμα προσθέτοντας έναν συμπληρωματικό κλώνο σε έναν από τους κλώνους διασταύρωσης. Οι υδρογέλες με σταυροειδείς δεσμούς DNA μπορούν επίσης να σκληρύνουν ή να μαλακώσουν προσθέτοντας DNA που αλλάζει τη διαμόρφωση των σταυροδεσμών μεταξύ μιας δίκλωνης κατάστασης ή μιας μερικώς μονόκλωνης διαμόρφωσης (Lin, DC; Yurke, B.; Langrana, NA 2005) σε διαμπερές DNA αντιδράσεις μετατόπισης κλώνου". Αυτή η περιγραφή είναι συμβατή με τους κρυστάλλους DNA, οι οποίοι αρχικά εμφανίζονται εύκαμπτοι κατά τη διαδικασία αυτοσυναρμολόγησης (δείτε βίντεο 1), αλλά σκληραίνουν καθώς ολοκληρώνονται, παρουσιάζοντας μια συνεπή ή άκαμπτη μορφολογία.

Μια άλλη λεπτομέρεια που θα επιβεβαίωνε ότι αυτό που παρατηρείται στις εικόνες μικροσκοπίας είναι ίχνη φθορίζοντος χρωματισμού, που θα αναπτυσσόταν σε τρισδιάστατες δομές, ως αποτέλεσμα της τροποποίησης ή αλλοίωσης των αλυσίδων DNA τους ή της εισαγωγής χρωματισμένων ολιγονουκλεοτιδίων. Σύμφωνα με τα λόγια του (Scalise, D.; Schulman, R. 2019 | Hao, Y.; Kristiansen, M.; Sha, R.; Birktoft, JJ; Hernandez, C.; Mao, C.; Seeman, NC 2017) δηλώνει ότι « οι αντιδράσεις μετατόπισης κλώνου DNA λειτουργούν εντός τρισδιάστατων κρυστάλλων DNA, για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας κλώνους DNA με διαφορετικές φθορίζουσες τροποποιήσεις για την αλλαγή του χρώματος ενός κρυστάλλου". Αυτή η πρακτική χρωματισμού συλλέγεται σε πολλά έργα, από τα οποία αξίζει να επισημανθεί ένα από (Rusling, DA; Chandrasekaran, AR; Ohayon, YP; Brown, T.; Fox, KR; Sha, R.; Seeman, NC 2014) όπου επιτυγχάνεται ένα φθορίζον τιρκουάζ χρώμα, παρόμοιο με ορισμένα από τα ίχνη που παρατηρούνται στους κρυστάλλους των φωτογραφημένων δειγμάτων του εμβολίου Pfizer, βλέπε εικόνα 22.

Εικ.22. Ίχνη φθορισμού σε ορισμένους από τους κρυστάλλους DNA που παρατηρήθηκαν στα δείγματα του εμβολίου Pfizer. (Campra, P. 2021)

Επιπλέον, ο Rusling και η ομάδα του παρουσιάζουν την έρευνά τους πλήρως σύμφωνα με όσα έχουν ήδη περιγραφεί σε αυτό το λήμμα, δηλώνοντας ότι «το DNA είναι ένα πολύ χρήσιμο μόριο για την προγραμματισμένη αυτοσυναρμολόγηση αντικειμένων 2D και 3D νανοκλίμακας . Ο σχεδιασμός αυτών των δομών εκμεταλλεύεται τον υβριδισμό Watson-Crick και την εναλλαγή κλώνων για να ενώσει γραμμικά διπλά σε πεπερασμένα συγκροτήματα. Οι διαστάσεις αυτών των συμπλεγμάτων μπορούν να αυξηθούν κατά περισσότερες από πέντε τάξεις μεγέθους με αυτοσυναρμολόγηση μονόκλωνων συνεκτικών τμημάτων (συνεκτικά άκρα). Μέθοδοι που εκμεταλλεύονται τη δυνατότητα διεύθυνσης αλληλουχίας των νανοδομών DNA θα επιτρέψουν την προγραμματιζόμενη τοποθέτηση στοιχείων σε 2D και 3D χώρο,προσφέροντας εφαρμογές όπως η οργάνωση της νανοηλεκτρονικής , η κατεύθυνση των βιολογικών καταρρακτών και ο προσδιορισμός της δομής των περιοδικά τοποθετημένων μορίων με περίθλαση ακτίνων Χ. Για το σκοπό αυτό, παρουσιάζουμε έναν μακροσκοπικό 3D κρύσταλλο που βασίζεται στο περιστροφικά συμμετρικό τρίγωνο τάσεως 3 πτυχές , οι οποίες μπορούν να λειτουργήσουν με ένα ολιγονουκλεοτίδιο που σχηματίζει τρίπτυχο σε κάθε ελικοειδές άκρο του (TFO)… Παρουσία του TFO οι κρύσταλλοι ήταν πράσινοι , αποδεικνύοντας και πάλι την επιτυχή ενσωμάτωση του TFO μέσα στον κρύσταλλο .»

Όσον αφορά τη δυνατότητα ανάπτυξης ηλεκτρονικών κυκλωμάτων και συσκευών, υπάρχει άφθονη επιστημονική βιβλιογραφία που καταδεικνύει την άμεση επίδραση του αυτοσυναρμολογημένου DNA στη δημιουργία συστημάτων υπολογιστών και νανοτεχνολογίας, επίσης μέσω κρυστάλλων DNA. Ένα παράδειγμα μπορεί να βρεθεί στο άρθρο του (Jackson, T.; Fitzgerald, R.; Miller, DK; Khisamutdinov, EF 2021) το οποίο εξηγεί επί λέξει τα εξής: « Η ολοκλήρωση της προόδου στη νανοτεχνολογία νουκλεϊκών οξέων και οι τεχνολογίες των απταμερών νουκλεϊκών οξέων καθιστά δυνατή την κατασκευή νέων νανοσωματιδίων που παίζουν ενδιάμεσους ρόλους μεταξύ ηλεκτρονικών υπολογιστών και βιολογικών συστημάτων. Ο προγραμματισμός με βιολογικά μόρια, ειδικά με νουκλεϊκά οξέα (NA), γίνεται πολύ ελκυστικός λόγω των δυνατοτήτων του για λειτουργίες που κυμαίνονται από απλή εκπομπή φθορισμού έως εξελιγμένη γονιδιακή ρύθμιση in vivo. Η δομική συμπεριφορά που περικλείεται από τις ακολουθίες τους μπορεί να προβλεφθεί και να χειριστεί χρησιμοποιώντας αλγόριθμους αναδίπλωσης 2D . Τα προκύπτοντα βιοπολυμερή νουκλεϊκού οξέος μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως λογικά ελεγχόμενοι νανοπαράγοντες για συγκεκριμένες βιοϊατρικές εφαρμογές. Τα φθορογόνα απταμερή RNA μπορούν να σχεδιαστούν για να λειτουργούν ως ένα απλό κύκλωμα μέσα σε μεμονωμένες δυαδικές λογικές πύλες . Αυτό καταδεικνύει τις μεγάλες δυνατότητες της νανοτεχνολογίας νουκλεϊκών οξέων και υπόσχεται την ανάπτυξη τεχνολογιών αιχμής,ειδικά εάν συνδυάζεται συνεργιστικά με άλλα υπολογιστικά και νανορομποτικά συστήματα .» Και ακόμη πιο σημαντικό, η επιστημονική έρευνα επιβεβαιώνει ότι οι συσκευές θα μπορούσαν να σχεδιαστούν για « μετάδοση και επεξεργασία σήματος », που συμπίπτει με τις εργασίες που εκτελούνται από δρομολογητές, δρομολογητές, μετατροπείς, ελεγκτές, που αναφέρονται ρητά στο πλαίσιο του δικτύου. ασύρματες ενδοσωματικές νανοεπικοινωνίες. Στην πραγματικότητα, ο Jackson και η ομάδα του ισχυρίζονται ότι « η νανοτεχνολογία DNA θα μπορούσε να προσφέρει μια απλή προσέγγισηδομοστοιχειωτές, φιλικές προς το χρήστη διεπαφές για είσοδο/έξοδο σήματος στις οποίες όλες οι εργασίες μεταγωγής σήματος, επεξεργασίας πληροφοριών και παραγωγής σήματος εκτελούνται από στοιχεία κυκλώματος DNA/RNA . Πρώτον, δεδομένου ότι πολλές νανοδομές DNA εσωτερικεύονται εύκολα από ζωντανά κύτταρα και έχουν πολυάριθμες θέσεις δέσμευσης, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πολυλειτουργικά οχήματα παροχής για την παράδοση ρυθμιστικών πρωτεϊνών και υπολογιστικών κυκλωμάτων DNA/RNA σε ζωντανούς οργανισμούς . Επιπλέον, αυτά τα σύμπλοκα μπορούν να στοχευθούν σε συγκεκριμένα οργανίδια ή όργανα με μικρούς συνδέτες, απταμερή ή πεπτιδικά σήματα προφορτωμένα σε νανοδομές DNA. Τέτοια συστήματα θα επέτρεπαν τον σχεδιασμό ενός καθολικού συστήματοςνα μεταφέρει γενετικές οδηγίες στο κύτταρο χρησιμοποιώντας μονάδες που βασίζονται σε νανοδομές DNA . Δεύτερον, οι δυναμικές νανοδομές DNA που ενσωματώνουν FNA (Λειτουργικά Νουκλεϊκά Οξέα) προσφέρουν μεγάλη ευελιξία στο σχεδιασμό του μετατροπέα σήματος λόγω της διαθεσιμότητας ενός ευρέος φάσματος FNA που προσδιορίζονται από το SELEX (Συστηματική Εξέλιξη Συνδεμάτων με Εκθετικό Εμπλουτισμό) ή εξάγονται από φυσικά γονιδιώματα. Αυτοί οι μετατροπείς μπορούν ειδικά να μετατρέψουν ένα σήμα εισόδου σε ψηφιακές δυαδικές καταστάσεις (On 1/Off 0) μέσω δομικής μεταγωγής. Τα ρυθμιστικά βιομόρια που απελευθερώνονται κατά τη διάρκεια της δομικής αλλαγής μπορούν να αναμεταδοθούν και να διαμορφωθούν εκ νέου σε μονοπάτια ή κυκλώματα ενδοκυτταρικής σηματοδότησης. Τρίτον, τα κυκλώματα DNA/RNA μπορούν να δράσουν απευθείας στα νουκλεϊκά οξέα που παράγονται κατά τη μεταγωγή του σήματος εισόδου για την επεξεργασία πληροφοριών και τη λήψη λογικών αποφάσεων . Τέταρτον, μόλις υποβληθούν σε επεξεργασία τα σήματα, το DNA/RNA μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία σημάτων εξόδου που μεταβιβάζονται σε έναν εξωτερικό παρατηρητή σε άλλα κύτταρα. 

Boolean πράξεις και λογικές πύλες με DNA

Η αφθονία της επιστημονικής βιβλιογραφίας γύρω από το σχεδιασμό της αριθμητικής Boolean, τον υπολογισμό, τις λογικές πύλες με DNA, μεταξύ άλλων, θα μπορούσε να χαρακτηριστεί ως εξαιρετική. Είναι πολύ μεγάλο, δείτε μερικές αναφορές (George, AK; Kunnummal, IO; Alazzawi, L.; Singh, H. 2020 | Fan, D.; Wang, J.; Wang, E.; Dong, S. 2020 | Xiong , X., Xiao, M., Lai, W., Li, L., Fan, C., Pei, H. 2021 | Zhao, S., Yu, L., Yang, S., Tang, X., Chang , K., Chen, M. 2021 | Yao, CY, Lin, HY, Crory, HS, de-Silva, AP 2020 | Zhou, Z., Wang, J., Levine, RD, Remacle, F., Willner , I. 2021 | Katz, E. 2020 | Lv, H., Li, Q., Shi, J., Fan, C., Wang, F. 2021 | Jiang, C., Zhang, Y., Wang, F . , Liu, H. 2021 | Liu, Q., Yang, K., Xie, J., Sun, Y. 2021 | Chen, Z., Yin, Z., Cui, J., Yang, J., Tang , Z. 2021 | Zhang J., Liu C. 2021 | Wang Y., Qian M., Hu W., Wang L., Dong Y. 2020). Οι περισσότερες έρευνες συμφωνούν ότι η μετατόπιση κλώνου DNA είναι η ιδιότητα που επιτρέπει την ανάπτυξη μοντέλων μοριακών υπολογισμών. Με αυτόν τον τρόπο, τα ψηφιακά κυκλώματα μεταγωγής, οι λογικές πύλες, οι διακόπτες ροής, επιτρέπουν την προσαρμογή των συμβατικών ηλεκτρονικών στο μοντέλο μοριακών ψηφιακών υπολογιστών. Αυτό επιβεβαιώνεται, για παράδειγμα, από τους (Chatterjee, G.; Dalchau, N.; Muscat, RA; Phillips, A.; Seelig, G. 2017) στο έργο τους "Μια χωρικά εντοπισμένη αρχιτεκτονική για γρήγορο αρθρωτό υπολογισμό DNA“, που έγινε η πρώτη σελίδα του ερευνητικού ιστολογίου της Microsoft, ανακοινώνοντας τον σχεδιασμό και την παραγωγή πλακών υπολογιστικών κυκλωμάτων νανοκλίμακας με DNA. Για αυτό δημιουργούνται κυκλώματα μεταγωγής DNA, γνωστά και με το ακρωνύμιο στα αγγλικά DSC, τα οποία επιτρέπουν τον προγραμματισμό της συμπεριφοράς των αλυσίδων DNA για την εκτέλεση πράξεων υπολογισμού, τετραγωνικών ριζών, προσθηκών, προϊόντων... Αυτό αναφέρεται στην εργασία του (Wang , F.; Lv, H.; Li, Q.; Li, J.; Zhang, X.; Shi, J.; Fan, C. 2020) όπου μπορεί να επαληθευτεί πώς γίνεται η ενεργοποίηση και η απενεργοποίηση των γενετικών αλληλουχιών χρησιμοποιείται για την εκτέλεση αριθμητικών υπολογισμών, δείτε τα σχήματα 23 και 24. Αυτό μπορεί κυριολεκτικά να προεκταθεί σε λειτουργίες με δυαδικό κώδικα και επομένως, με τη λειτουργία τρανζίστορ και ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, δείτε μερικά παραδείγματα (Polonsky, S.; Stolovitzky, G.; Rossnagel, S. 2007 | Ogata, N. 2012 | Gupta, R.K.; Saraf, V. 2009 | Sawlekar, R.; Νικολακόπουλος, Γ. 2021 | Yan, S.; Wong, KC 2021 | Bhalla, V.; Bajpai, RP; Bharadwaj, L.M. 2003 | Zahid, Μ.; Kim, Β.; Hussain, R.; Amin, R.; Park, SH 2013 | Matsuo, Ν.; Takagi, S.; Yamana, Κ.; Heya, Α.; Takada, Τ.; Yokoyama, S. 2012 | Lyshevski, MA 2005 | Wang, K. 2018).

Εικ.23. Υλοποίηση ψηφιακού υπολογισμού Boolean, με κυκλώματα DNA. Σημειώστε πώς η διαδικασία ενεργοποίησης και απενεργοποίησης της αλυσίδας προκαλεί λογική Boolean που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκτέλεση αριθμητικών υπολογισμών. (Wang, F.; Lv, H.; Li, Q.; Li, J.; Zhang, X.; Shi, J.; Fan, C. 2020)
Εικ.24. Υλοποίηση συναρτήσεων boolean με συνθετικά κυκλώματα DNA. Μπορεί να φανεί πώς τα δυαδικά δεδομένα στον πίνακα μπορούν να αναπαρασταθούν σε κυκλώματα μορίων DNA. Έγιναν επίσης υπολογισμοί της πολύ μειωμένης κατανάλωσης ενέργειας. (Wang, F.; Lv, H.; Li, Q.; Li, J.; Zhang, X.; Shi, J.; Fan, C. 2020)

ΣΥΝΕΧΕΙΑ ΤΟΥ ΑΡΘΡΟΥ ΕΔΩ: Αυτοσυναρμολόγηση κρυστάλλων DNA [3/3]



ΠΗΓΗ: https://corona2inspect.net/2022/02/18/autoensamblaje-de-cristales-de-adn/


Report Page