Het werk biedt een stap in de richting van chemische cognitie in synthetische protocellen en kan nuttig zijn bij biosensing en therapie.

Moleculaire computers gemaakt van DNA gebruiken programmeerbare interacties tussen DNA-strengen om DNA-invoer om te zetten in gecodeerde uitvoer. Echter, DNA-computers zijn traag omdat ze in een chemische soep werken waarin ze afhankelijk zijn van willekeurige moleculaire diffusie om een ​​rekenstap uit te voeren.

Het assembleren van deze processen in kunstmatige celachtige entiteiten (protocellen) die DNA-invoer- en uitvoersignalen naar elkaar kunnen sturen, zou de snelheid van de moleculaire berekeningen verhogen en de ingesloten DNA-strengen beschermen tegen afbraak door enzymen die in het bloed aanwezig zijn.

In een nieuwe studie die vandaag in het tijdschrift is gepubliceerd: Natuur Nanotechnologie , een team onder leiding van professor Stephen Mann van de School of Chemistry van de Universiteit van Bristol en professor Tom de Greef van de afdeling Biomedische Technologie van de Technische Universiteit Eindhoven hebben een nieuwe aanpak ontwikkeld, genaamd BIO-PC (Biomoleculaire Implementatie van Protocell-communicatie) op basis van gemeenschappen van semi-permeabele capsules (proteinosomen) die een diversiteit aan DNA-logische poorten bevatten die samen kunnen worden gebruikt voor moleculaire detectie en berekening.

Compartimentering verhoogt de snelheid, modulariteit en ontwerpbaarheid van de rekencircuits, vermindert overspraak tussen de DNA-strengen, en zorgt ervoor dat moleculaire circuits in serum kunnen functioneren.

Deze nieuwe benadering legt de basis voor het gebruik van protocelcommunicatieplatforms om ingebedde moleculaire controlecircuits dichter bij praktische toepassingen in biosensing en therapie te brengen.

Professor Mann, van het Bristol Centre for Protolife Research, zei:"Het vermogen om chemisch te communiceren tussen slimme kunstmatige cellen met behulp van DNA-logische codes opent nieuwe kansen op het raakvlak tussen onconventionele computers en levensechte microschaalsystemen.

"Dit zou moleculaire regelcircuits dichter bij praktische toepassingen moeten brengen en nieuwe inzichten moeten bieden in hoe protocellen die in staat zijn tot informatieverwerking mogelijk hebben gewerkt aan de oorsprong van het leven."