哈佛科学家让硅芯片“写”出DNA

近日，哈佛大学领导的研究团队在《自然·电子学》期刊发表新成果：一款可并行合成64条DNA序列的硅芯片。与当前主流的磷酰胺化学法（依赖大量有毒有机溶剂、需集中式专业工厂）不同，该芯片采用水相酶促合成法——更接近细胞自身造DNA的方式，更温和、安全、绿色。过去酶法受限严重，一次最多合成十余条序列；本研究首次实现64条、每条最长39个碱基的并行合成，创技术新纪录。芯片表面设64个合成位点，每个位点含同心环电极：内环通电产氢离子降低局部pH，触发去保护反应使DNA链延伸；外环同步清除扩散质子，确保酸性区域严格限于单一位点。有趣的是，该芯片最初并非为DNA合成设计——它源自记录神经元电活动的脑科学研究，后经电极结构改造，意外发现其精密电流控制能力同样适用于DNA合成的化学环境调控。团队还用合成的64条DNA成功编码169字节文本，验证其在DNA数据存储等未来场景的应用潜力。不过，进一步提升通量面临新挑战：实验发现，芯片本身能精准定位低pH区域，但去保护反应依赖的中间分子会横向扩散，干扰邻近位点——瓶颈不在硬件，而在化学反应机制。因此，下一步关键在于开发更直接、不易扩散的酸驱动去保护化学体系。该项目由哈佛大学、布罗德研究所、DNA Script及韩国浦项科技大学（POSTECH）合作完成，获美国情报高级研究计划局（IARPA）、欧盟“地平线欧洲”计划及三星科研基金等支持。