記者從嘉庚創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室獲悉，該實(shí)驗(yàn)室楊朝勇教授和張惠敏副研究員團(tuán)隊(duì)在DNA信息存儲(chǔ)領(lǐng)域取得重要突破，近日，相關(guān)成果發(fā)表于《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》。

　　信息化浪潮帶動(dòng)了數(shù)字經(jīng)濟(jì)和人工智能等新興技術(shù)的高速發(fā)展，隨之而來(lái)的是全球數(shù)據(jù)產(chǎn)出量的爆炸式增長(zhǎng)。全球數(shù)據(jù)量的增加，將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出當(dāng)前主流存儲(chǔ)技術(shù)（包括磁性、光學(xué)和固態(tài)存儲(chǔ)）的容量。尋求全新的存儲(chǔ)介質(zhì)與模式成為一個(gè)亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

　　據(jù)介紹，脫氧核糖核酸（DNA）因其具有更高的存儲(chǔ)密度、更長(zhǎng)的保存時(shí)間和更低的功耗需求，已經(jīng)逐漸成為一個(gè)備受矚目的“候選者”。目前，DNA信息存儲(chǔ)已初步實(shí)現(xiàn)信息的寫(xiě)入、存儲(chǔ)和解碼的完備流程。然而，當(dāng)前大多數(shù)工作依賴于大型DNA商業(yè)化的服務(wù)或儀器以實(shí)現(xiàn)信息寫(xiě)入與讀出，這種非連續(xù)且非專(zhuān)用的模式使DNA信息存儲(chǔ)在更廣的實(shí)際應(yīng)用中面臨諸多挑戰(zhàn)。例如：難以系統(tǒng)性自動(dòng)化所造成的高讀寫(xiě)延時(shí)，復(fù)雜且昂貴的服務(wù)或儀器所帶來(lái)的高準(zhǔn)入門(mén)檻，以及閉源性分布式處理所導(dǎo)致的高信息安全風(fēng)險(xiǎn)等。

　　針對(duì)當(dāng)前DNA信息存儲(chǔ)領(lǐng)域面臨的“寫(xiě)入—存儲(chǔ)—讀取”一體化難題，該實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成功開(kāi)發(fā)了一種基于數(shù)字微流控技術(shù)（Digital Microfluidics, DMF）的全自動(dòng)化DNA信息存儲(chǔ)解決方案，即DNA-DISK平臺(tái)。這一創(chuàng)新平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了DNA信息存儲(chǔ)全流程的集成化、自動(dòng)化和小型化。

　　DNA-DISK平臺(tái)首次采用單堿基酶促合成技術(shù)進(jìn)行信息寫(xiě)入，有效降低了信息編譯的冗余度，為數(shù)據(jù)寫(xiě)入提供了一種環(huán)保且經(jīng)濟(jì)的方法；利用焦磷酸測(cè)序技術(shù)對(duì)DNA進(jìn)行片上測(cè)序，實(shí)現(xiàn)了信息的原位解碼。此外，通過(guò)熱響應(yīng)凝膠封裝技術(shù)，DNA信息得以在芯片上實(shí)現(xiàn)原位封裝，不僅提升了芯片的便攜性，還可以防止DNA的降解。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了配套的桌面式儀器，使得DNA信息存儲(chǔ)操作變得像使用U盤(pán)一樣便捷，能夠在多種通用場(chǎng)景下完成信息的寫(xiě)入、存儲(chǔ)和讀取全流程操作。

　　為了驗(yàn)證DNA-DISK平臺(tái)的實(shí)用性和有效性，團(tuán)隊(duì)利用該平臺(tái)對(duì)廈門(mén)大學(xué)校訓(xùn)“自強(qiáng)不息，止于至善”以及《茉莉花》樂(lè)譜文件（共228比特，讀寫(xiě)延時(shí)4.4分鐘/比特）進(jìn)行了編碼和存儲(chǔ)，并成功實(shí)現(xiàn)了信息的準(zhǔn)確解碼。這一成果不僅證明了DNA-DISK平臺(tái)的可行性，更展示了其在未來(lái)發(fā)展成為“DNA硬盤(pán)”的巨大潛力，為DNA信息存儲(chǔ)帶來(lái)了新思路。

　　該工作在嘉庚創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室楊朝勇教授和張惠敏副研究員的指導(dǎo)下完成。廈門(mén)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院2021級(jí)博士生李堃杰為論文的第一作者。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金以及嘉庚創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室科技項(xiàng)目等資助。（福建日?qǐng)?bào)記者 李珂）