Un tipo de computadora de ADN que muestre resultados a través del movimiento de diminutas cuentas podría aumentar enormemente el poder de procesamiento paralelo de tales máquinas.
Las computadoras de ADN ocupan menos espacio que las basadas en silicio y pueden funcionar en ambientes húmedos. Podrían usarse para aplicaciones como la detección de contaminación en el agua potable o el control de los niveles de azúcar en el cuerpo.
Los diseños anteriores han usado etiquetas fluorescentes para mostrar los resultados y solo pueden generar decenas de resultados simultáneamente. También requieren microscopios complejos para leer estos hallazgos.
“Cien veces es una estimación conservadora de cuánto más procesamiento paralelo podemos hacer con nuestra computadora de ADN en comparación con las que usan etiquetas fluorescentes”, dice Khalid Salaita de la Universidad de Emory en Atlanta, Georgia.
Salaita y sus colegas fabricaron las computadoras con microesferas de vidrio recubiertas de ADN que ruedan o se estancan en la superficie de un chip de oro, según cómo interactúen las hebras de ADN con las moléculas adheridas a la superficie del chip. Rodar equivale a una salida de 1, mientras que detenerse corresponde a una salida de 0.
Los resultados del cálculo se pueden detectar siguiendo el movimiento de las cuentas usando la cámara de un teléfono inteligente con una lupa adjunta.
“Eso es lo salvaje. Puede convertir la información de la operación computacional del ADN al mundo macroscópico usando un teléfono inteligente estándar en solo 15 minutos”, dice Salaita.
El equipo diseñó moléculas de ADN «guía» en las perlas, que pueden unirse a moléculas de ARN coincidentes que están unidas a la superficie del chip. Cuando esto ocurre, las perlas permanecen inmóviles en sus posiciones iniciales, pero cuando se agrega una enzima llamada ribonucleasa H al chip, esto permite que las perlas rueden rompiendo los complejos de ADN-ARN.
Luego, los investigadores agregaron un «complejo de bloqueo» de ADN en la computadora, lo que permitió la presencia o ausencia de una molécula de ADN específica para controlar el movimiento de la cuenta. Confirmaron que la presencia de la molécula de ADN detuvo la perla, mientras que su ausencia permitió que la perla rodara. Este sistema se puede adaptar fácilmente para detectar cualquier ADN de interés en el medio ambiente.
Como hay miles de posibles microesferas con diferentes formas y tamaños, los investigadores dicen que las computadoras podrían generar miles de lecturas en paralelo.
Sin embargo, se necesita más trabajo para encontrar formas de reabastecer las moléculas de ARN en la superficie del chip, que pueden degradarse después de 24 horas y limitar la vida útil de las computadoras.
