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Informática

Biocomputador: criado primeiro circuito lógico de DNA

Com informações do KAIST - 11/10/2012

Biocomputador: criado primeiro circuito lógico de DNA
O feito significa que um biocomputador poderá se materializar num futuro próximo.
[Imagem: Small/Divulgação]

Semicondutores de DNA

Mesmo com a tecnologia mais recente, ainda não é possível criar um semicondutor de silício menor do que 10 nanômetros.

Mas, como uma molécula de DNA tem uma espessura de apenas 2 nanômetros, isto pode levar à criação de semicondutores com graus inovadores de integração.

Desde que se possa fazer as moléculas de DNA funcionarem como semicondutores.

E foi o que fizeram Ki Soo Park e seus colegas do Instituto KAIST, na Coreia do Sul.

Um semicondutor 2 nanômetros significa a possibilidade de armazenar 10.000 filmes HD em um dispositivo do tamanho de um selo postal - pelo menos 100 vezes mais do que é possível hoje.

Ainda que não se vislumbre que as memórias e processadores de DNA venham a concorrer com seus equivalentes de silício, o progresso na área abre inúmeras outras possibilidades de aplicação.

Cálculos e resultados

A equipe criou todas as portas lógicas usadas nos computadores e demais circuitos eletrônicos usando apenas moléculas de DNA.

O trabalho é um passo gigantesco em relação à última grande realização na área:

O DNA é compostos de 4 bases que estão continuamente ligadas: adenina (A) com timina (T), e guanina (G) com citosina (C).

Os pesquisadores usaram as propriedades específicas de ligação do DNA para fazer os cálculos, e um "farol" sinalizador molecular para dar os resultados.

Essa molécula tem propriedades fluorescentes que dependem de sua configuração estrutural, e sua estrutura é alterada pelas moléculas de DNA resultantes do processamento.

Biocomputador: criado primeiro circuito lógico de DNA
A realização foi completa, com a implementação de todas as 8 portas lógicas - AND, OR, XOR, INHIBIT, NAND, NOR, XNOR e IMPlCATION.
[Imagem: Park et al./Small]

Portas lógicas de DNA

A equipe usou sinais de entrada para abrir e fechar moléculas circulares de DNA, o mesmo princípio que é aplicado às portas lógicas dos circuitos digitais tradicionais.

O sinal de saída foi medido com o aumento e a diminuição da fluorescência do farol molecular, por sua vez acionado pela abertura e fechamento do DNA.

A realização foi completa, com a implementação de todas as 8 portas lógicas - AND, OR, XOR, INHIBIT, NAND, NOR, XNOR e IMPlCATION.

Os pesquisadores também construíram um circuito que conecta vários níveis de portas lógicas diferentes, para mostrar suas propriedades regenerativas.

Biocomputadores

Segundo o professor Hyun Gyu Park, coordenador do estudo, "a pesquisa torna possível a construção de dispositivos bio-elétricos baratos e com alto grau de integração", o que deverá ter um grande impacto no campo da interligação de componentes eletrônicos com tecidos biológicos.

"Uma sequência de DNA de 10 bases tem apenas 3,4 nanômetros de espessura e 2 nanômetros de comprimento, o que pode ser usado para aumentar efetivamente o grau de integração dos dispositivos eletrônicos," acrescentou Ki Park.

"Um biocomputador poderá se materializar num futuro próximo, por meio de semicondutores de DNA com portas lógicas precisas," previu o pesquisador.

Bibliografia:

Artigo: Simple and Universal Platform for Logic Gate Operations Based on Molecular Beacon Probes
Autores: Ki Soo Park, Myung Wan Seo, Cheulhee Jung, Joon Young Lee, Hyun Gyu Park
Revista: Small
Vol.: 8, Issue 14, pages 2203-2212
DOI: 10.1002/smll.201102758






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