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Células de ojos para un almacenamiento de datos sofisticado

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Recuerda Escherichia coli? Pronto, estas útiles bacterias también lo recordarán a usted, ahora que los biólogos sintéticos de la Universidad de Rice han ganado el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF, por sus siglas en inglés) para modificar Células vivas para actuar como dispositivos de almacenamiento de memoria.

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Las celdas convertidas en dispositivos de memoria de acceso aleatorio podrán almacenar y reportar datos sobre sus entornos. Crédito de la imagen: Silberg Lab

La agencia enviará $1.5 millones a Rice para la investigación del investigador principal. Jonathan Silbergel profesor de bioquímica Stewart Memorial, y sus colegas para hacer el equivalente de las memorias de lectura, escritura y borrado que se encuentran comúnmente en las computadoras y otros dispositivos.

Estas células programables, a partir de E. coli, podrán capturar y almacenar información sobre sus entornos para su posterior análisis por parte de los investigadores.

«Las células leen información dinámica sobre su hábitat local, procesan esa información para tomar decisiones de comportamiento y almacenan parte de esa información en sus biomoléculas», dijo Silberg, director de Rice’s Sistemas, Biología Física y Sintética Ph.D. programa. “Si bien las células tienen el potencial de integrarse con materiales semiconductores para crear toda una nueva generación de tecnologías sostenibles que leen la información almacenada en biomoléculas, seguimos limitados en nuestra capacidad de interconectar células y materiales para crear dispositivos bioelectrónicos útiles”.

Los co-investigadores principales son Rafael Verduzcoprofesor de ingeniería química y biomolecular y ciencia de materiales y nanoingeniería, james chappellprofesor asistente de biociencias y bioingeniería, y Caroline Ajo-Franklinprofesor de biociencias y bioingeniería.

“Las células ya se pueden programar para actuar como memoria de solo lectura (ROM), almacenando sus datos en el ADN”, dijo Chappell. “De hecho, la memoria biológica puede lograr densidades de información que superan los dispositivos comerciales de almacenamiento de memoria. Sin embargo, imitando memoria de acceso aleatorio (RAM) y sus múltiples capacidades de lectura, escritura y borrado es el desafío que pretendemos resolver”.

Primero, en lugar de codificar datos directamente en el ADN, el equipo codificará cientos de bytes de información dentro de biomoléculas de ARN sintético que residen dentro de las células, que también se programarán para sintetizar activo redox pequeñas moléculas que transportan información hacia y desde el mundo exterior.

En el exterior, la memoria codificada dentro de estas moléculas redox activas puede leerse rápidamente mediante polímeros semiconductores, equivalentes a los cables y la electrónica asociada que transportan información desde un procesador de computadora a una pantalla.

Estos requerirán una interfaz para leer y escribir datos. Los investigadores están diseñando cámaras imprimibles a base de hidrogel que contienen los microbios y la electrónica asociada para leer las pequeñas moléculas que pasan a través de las membranas de las células.

Esto permitirá que las células se programen rápidamente para capturar información sobre una variedad de objetivos. Y todo esto tiene que hacerse sin dañar las propias células.

Se espera que la memoria RAM creada en estas celdas sea estable durante días, semanas o incluso más, aunque ese aspecto de los dispositivos bioelectrónicos propuestos requerirá una caracterización para comprender completamente el potencial de la tecnología, dijo Silberg.

Señaló que todo este trabajo requerirá experiencia en muchas disciplinas para crear interfaces eléctricas entre los microbios y los materiales, incluida la biología del ARN, la electroquímica microbiana, la ingeniería biomolecular, la ingeniería metabólica y los polímeros semiconductores.

“En Rice, tenemos diversos investigadores en ciencia de los materiales y biología sintética que están interesados ​​en interconectar materiales avanzados con sistemas microbianos”, dijo Silberg.

Fuente: Universidad de arroz






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