哈佛大学科学家将硅芯片转化为DNA工厂

刘绪刚

科技刀哥
近日，由哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院领导的研究团队在生物技术领域取得了一项突破性进展：他们成功研发出一种能以水为基础，通过电流精准控制酶反应来合成DNA的硅芯片。这一成果于2026年6月17日发表在《自然-电子学》（Nature Electronics）杂志上，为制造更安全、更环保的DNA提供了全新路径。

长期以来，硅芯片一直是计算革命的核心，如今其应用已扩展至神经元记录、DNA测序乃至DNA制造等前沿领域。目前，市面上绝大多数合成DNA采用的是磷酸酰胺化学法，虽然该方法能大规模并行生成DNA序列，但其生产过程严重依赖危险的有机溶剂，且往往集中在大型设施中进行。相比之下，哈佛大学团队此次采用的酶法合成工艺更接近生命体构建DNA的天然方式，具有高度的环保优势。
此次开发的硅芯片能够同时合成64条不同的DNA序列，每条长度可达39个核苷酸，这刷新了并行酶促DNA合成的基准记录。该技术的工作原理巧妙地利用了电流：芯片表面集成了64个DNA合成位点，每个位点配备有一对同心环电极。当需要添加核苷酸时，芯片通过内部电极注入电流，在DNA链周围产生质子以降低pH值，从而启动酶促反应；与此同时，外部电极同步消耗扩散的质子，以防止酸性环境扩散至邻近区域，确保了合成过程的精准控制。
                        

研究团队成员、现任浦项科技大学（POSTECH）助理教授的郑宇彬（Woo-Bin Jung）表示，这项技术的灵感源于此前用于记录神经元活动的电极芯片，研究人员通过重新设计表面电极，将其功能从操控细胞转化为定向控制分子合成。此外，研究人员还通过该芯片成功编码了169字节的文本，展示了其在DNA数据存储领域的应用潜能，并为未来大规模、低污染的DNA制造奠定了基础。

尽管研究在更小尺寸上的高密度排列实验中遇到了局限，但科学家们发现这主要受限于目前的脱保护化学反应机制而非芯片本身的电子控制能力。这一发现为未来的研究指明了方向：开发更直接的酸驱动脱保护化学技术。该项目汇集了哈佛大学、博德研究所、DNA Script等多方研究力量，未来有望在合成生物学、医学诊断及数字化信息存储领域发挥深远影响。