Yeni DNA bilgisayarı su kalitesini değerlendiriyor
Northwestern Üniversitesi’ndeki sentetik biyologlar, kullanıcılara sularının içilmesi güvenli olup olmadığını birkaç dakika içinde bildirebilen, düşük maliyetli, kullanımı kolay, elde taşınabilir bir cihaz geliştirdiler.
Yeni cihaz, bir dizi işlevi yerine getirmek için elektronik devreleri taklit eden güçlü ve programlanabilir genetik ağlar kullanarak çalışır.
Örneğin, DNA tabanlı devreler arasında, araştırmacılar hücresiz molekülleri, neredeyse tüm elektronik cihazlarda bulunan bir devre türü olan analogdan dijitale dönüştürücüye (ADC) dönüştürdüler. Su kalitesi cihazında, ADC devresi bir analog girişi (kirleticiler) işler ve bir dijital çıkış (kullanıcıyı bilgilendirmek için görsel bir sinyal) üretir.
bu ABD Ulusal Bilim Vakfı-teşvik edilen araştırma dergide görünür Doğa Kimyasal Biyoloji. NSF’nin Moleküler ve Hücresel Biyobilimler Bölümü’nde program direktörü olan David Rockcliffe, “Bu proje, sentetik biyolojideki keşiflerin sağladığı inanılmaz olasılıkların bir örneğidir” dedi.
Bir dizi sekiz küçük test tüpüyle donatılan cihaz, bir kirletici algıladığında yeşil renkte parlar. Parlayan tüplerin sayısı, ne kadar kirlilik bulunduğuna bağlıdır. Yalnızca bir tüp parlıyorsa, su örneğinde eser düzeyde bir kirlilik vardır. Ancak sekiz tüpün tümü parlıyorsa, su ciddi şekilde kirlenmiştir. Daha yüksek kontaminasyon konsantrasyonu, daha yüksek bir sinyale yol açar.
“Her tüpü kontaminasyon için farklı bir eşiğe sahip olacak şekilde programladık” dedi KuzeybatıAraştırmayı yöneten Julius Luck. “En düşük eşiğe sahip tüp her zaman yanacaktır. Tüm tüpler yanıyorsa, büyük bir sorun var demektir. Bina devreleri ve programlanabilir DNA hesaplaması, diğer akıllı teşhis türleri için birçok olasılığın önünü açar.”
Yeni sistem önceki çalışmaları temel alır. Bu araştırmada ekip, tek bir su damlasında 17 kirletici madde tespit eden kimyager Rosalind Franklin’in adını taşıyan bir in vitro biyoalgılama sistemi olan ROSALIND’i (Ligand İndüksiyonu ile Etkinleştirilen RNA Çıkış Sensörleri) tanıttı. Şimdi, ROSALIND 2.0 adlı yeni sürümde, Lucks ve ekibi bir “moleküler beyin” ekledi.
Lucks, “İlk platform, bir tat tomurcuğu gibi davranan bir biyosensördü” dedi. “Şimdi beyin gibi çalışan bir genetik ağ ekledik. Biyosensör kirliliği tespit ediyor, ancak daha sonra biyosensörün çıktısı, mantığı gerçekleştirmek için beyin gibi çalışan genetik ağa veya devreye besleniyor.”
Araştırmacılar yeniden programlanmış “moleküler beyinleri” rafa dayanıklı hale getirmek için dondurarak kuruttu ve test tüplerine koydu. Her tüpe bir damla su eklenmesi, bir reaksiyon ağını başlatır ve sonuçta dondurularak kurutulmuş topağın bir kirletici varlığında parlamasına neden olur.