Trước đây, các mạch DNA chỉ thực hiện được những nhiệm vụ đơn giản như phát hiện chất liên quan đến ung thư, nhưng chúng gặp phải điểm yếu lớn: chỉ sử dụng được một lần. Sau khi phản ứng xảy ra, hệ thống bị tiêu hao, không thể tái sử dụng cho các tác vụ phức tạp hơn.

Nhóm nghiên cứu do Giáo sư Yeongjae Choi dẫn đầu đã khắc phục vấn đề này bằng cách thiết kế các phân tử DNA có thể thay đổi cấu hình liên kết theo tín hiệu đầu vào và duy trì trạng thái đó theo thời gian. Nhờ vậy, hệ thống vừa lưu giữ thông tin, vừa ảnh hưởng đến các thao tác tiếp theo — tương tự như một mạch điện tử có bộ nhớ tích hợp.

Khoảng cách giữa các base trong DNA chỉ 0,34 nm, khiến nó trở thành vật liệu lý tưởng cho xử lý thông tin mật độ cực cao. Bằng cách tận dụng nguyên lý bắt cặp bổ sung, DNA có thể được lập trình chính xác để phản ứng với tín hiệu cụ thể.

Điểm nổi bật của nghiên cứu này là việc chứng minh chức năng tương tự transistor - thành phần cốt lõi của chip bán dẫn - ngay ở cấp độ phân tử DNA. Đây là nền tảng cho các hệ thống phân tử có thể vừa xử lý vừa lưu trữ dữ liệu, mở ra hướng đi mới cho máy tính sinh học và công nghệ y tế.

Ứng dụng tiềm năng

• Chẩn đoán bệnh nhanh chóng và chính xác hơn
• Các hệ thống tính toán sinh học có khả năng hoạt động liên tục
• Công nghệ lưu trữ dữ liệu mật độ siêu cao

Giáo sư Yeongjae Choi nhấn mạnh: “Nghiên cứu này nâng cao tính khả thi của việc triển khai máy tính phân tử bằng DNA, mở ra những hướng đi mới cho cả lĩnh vực tính toán sinh học và công nghệ y tế.”

Đây là một bước tiến quan trọng, khi công nghệ bán dẫn đang tiến gần đến giới hạn vật lý 2 nm, thì DNA nổi lên như một ứng viên đầy hứa hẹn cho thế hệ máy tính tương lai.