【卡城华人网】晶片也能写DNA？哈佛颠覆性研究让矽晶片变成「造物工厂」

>>返回【卡城华人网】主页

卡城新闻加国新闻即时新闻娱乐八卦最新科技读者文摘养生保健美食饮品居家生活移民茶馆艺术中心风筝专辑
房屋租赁求职招聘便民广告定居指南城市介绍房产动态留学移民华人故事教育话题财经信息精华旅游难得一笑

最新科技

卡城华人网信息中心

最新科技

晶片也能写DNA？哈佛颠覆性研究让矽晶片变成「造物工厂」

晶片也能写DNA？哈佛颠覆性研究让矽晶片变成「造物工厂」
【卡城华人网 www.calgarychina.ca】 2026-07-18 10:37

免责声明：本消息未经核实，不代表网站的立场、观点，如有侵权，请联系删除。

【卡城华人网】晶片也能写DNA？哈佛颠覆性研究让矽晶片变成「造物工厂」

算数学的晶片也能写DNA？哈佛颠覆性研究让矽晶片变成「造物工厂」

哈佛大学领导的研究团队近日发表了一项结合半导体与生物技术的颠覆性成果：成功将传统用于处理资讯的「矽晶片」，改造成能够「书写」DNA 的微型装置。

这项研究于7 月9 日前后曝光，采用了创新的「水相酵素法」，能同步合成64 条不同的DNA 序列。这标志着矽晶片正大举跨足合成生物学、医疗诊断与DNA 资料储存等前瞻应用领域。本研究已正式刊登于顶尖期刊《Nature Electronics》，由哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院教授Donhee Ham 领军。

告别有毒溶剂，拥抱温和环保新制程

研究团队指出，目前客制化合成DNA 多半仰赖技术成熟的「亚磷醯胺化学法」。这种方法虽然能大规模平行制造数百万条序列，但过程中必须使用具危害性的有机溶剂，且通常受限于集中式的专业设施。

相较之下，哈佛团队开发的新方法改采水相酵素反应，不仅为DNA 合成提供了更温和的环境，也大幅降低了对环境的冲击，成为更具潜力的环保替代方案。

这款特制晶片的表面设有64 个合成位点，每个位点中央都固定着DNA 分子，外围则配置了「同心环状电极」。其运作原理如下：

启动合成（内圈电极）：研究人员透过精准控制微小电流，在指定位置的内圈电极产生质子，从而降低局部的酸碱值（pH 值）。这会启动「去保护反应」，让DNA 得以逐一加入核苷酸，不断延长链长。
限制范围（外圈电极）：为了防止酸性物质干扰邻近位点，外圈电极负责移除向外扩散的质子，将酸性区域严格限制在单一合成位点内。

透过重复多轮这样的循环，晶片便能在64 个不同位置上，各自独立合成出截然不同的DNA 序列。团队表示，这套系统目前已可同时制造64 条长度达39 个核苷酸的DNA 序列，一举打破过去酵素法通常只能同时处理十多条序列的限制，缔造了该领域的全新里程碑。

令人意外的是，这项晶片技术最初根本不是为了制造DNA 而设计的。

研究人员透露，这个矽电子平台的前身，是由Ham 实验室前博士生Jeffrey Abbott 所开发，原本的用途是为了记录大量神经元的电气活动。在重新设计表面电极后，团队灵机一动，发现这种用来穿透细胞膜的「精准电流注入能力」，也能转而用来控制DNA 合成所需的局部化学环境，最终促成了这项惊艳的跨领域应用。

DNA 储存潜力与下阶段挑战

除了医疗与生物学用途，团队也实际展示了「DNA 资料储存」的庞大潜力：他们利用这64 条合成出来的DNA 序列，成功编码了一段169 位元组（bytes）的文字内容。研究人员强调，未来若要让DNA 资料储存真正普及，势必需要超大规模的制造能力；届时，能减少溶剂使用的水相酵素合成法，将在降低环境冲击上展现绝对优势。

不过，研究团队也坦言扩充规模仍有瓶颈：他们曾尝试将合成位点排列得更密集以提升产能，但并未成功。分析后发现，问题不在于晶片控酸的能力，而是出在「化学机制」上。目前的低pH 值环境并非直接移除阻挡基，而是会先生成「中间分子」来完成去保护反应；这些中间分子容易漂移到邻近位点，进而干扰了反应的独立性。

因此，下一个关键突破点将不再是晶片本身的微缩，而是开发更直接、能与晶片精准控制能力完美匹配的「酸驱动去保护化学技术」。一旦解决这个化学难题，这类平台将能朝向更高的平行度发展，甚至有望实现「可携式DNA 书写设备」的未来构想。

来源：科技新报

编辑(Edit) 删除(Delete)

>>返回【卡城华人网】主页