东南大学数字医学工程全国重点实验室/生物科学与医学工程学院POCT课题组刘宏研究员和赵超副研究员在国际学术期刊《Chemical Engineering Journal》在线发表标题为“Gel-based electrochemical DNA synthesis for quasi-solid-state data storage”的最新研究成果。该文章利用准固态的凝胶替代了纯液体试剂，实现了电极表面的准固态电化学DNA合成，为进一步实现准固态DNA存储提供新的思路。
随着信息技术的飞速发展，随之产生的信息总量呈现指数式增长。传统的数据存储介质（硬盘、磁带、光盘等）将不足以承载巨大的信息产生量。DNA作为一种新型存储介质，由于其存储密度高、保存时间长和存储功耗低等优势，得到了广泛关注。传统的DNA合成，包括一代柱式合成和二代阵列式合成（光化学、电化学、喷墨打印等），均是基于亚磷酰胺化学法。其中，电化学方法由于其灵敏度高且易于集成，具有明显的优势。然而，化学法DNA合成需要进行大量且重复的液体操控，其中包括昂贵的单体试剂及腐蚀性或有毒的有机试剂等，造成昂贵试剂浪费的同时也存在试剂泄露而腐蚀精密电子设备的风险；额外的泵、阀门和管道也使其难以集成。针对上述问题，研究人员利用凝胶这种准固态材料，实现反应试剂的吸附和扩散，通过操控凝胶与电极的接触进行DNA合成。反应试剂被限制在凝胶中，避免了试剂的扩散、混合或稀释。含有乙腈的空白凝胶可重复用于电极表面擦拭，无需用大量液体清洗。整个合成过程不需要液体操控，而是通过电极与凝胶之间的相对运动来完成，这类似与硬盘驱动器中磁头与磁盘之间的运动。该工作为进一步实现集成化和自动化准固态DNA存储奠定了基础。
东南大学生物科学与医学工程学院博士研究生冯德志为第一作者，刘宏研究员和赵超副研究员为共同通讯作者。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金等项目资助。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.150485
