交汇点讯 随着大数据时代的到来，全球数据产生量正以指数形式激增，而以DNA分子为基础的数据存储系统被认为是解决未来“数据危机”的一个可行方案。近日，东南大学生物科学与医学工程学院、生物电子学国家重点实验室刘宏教授团队将东南大学“止于至善”（Rest in the highest excellence!）的校训翻译成英文后，以DNA分子形式存储在电极表面并读取出来，为实现未来的高通量自动化DNA存储系统打下基础。
DNA存储有着存储密度大、存储数据形式多样、保存时间长等多重优势，对于推进大数据存储发展有着不可或缺的作用。然而一直以来，DNA存储技术在数据的读和写上面临巨大挑战。“传统DNA存储系统大多基于‘编码-合成-储存-测序-解码’的操作流程，数据的读与写是分开的，且整个操作过程中涉及到大型仪器和专业技术人员的参与，存在不少误差的可能。”刘宏在接受《科技周刊》记者采访时表示，此项新技术的创新之处就在于通过微电极阵列、微流控等技术实现了DNA存储的读写一体，大大提高了数据存取效率。
为了DNA存储系统的微型化、集成化和自动化，刘宏团队发展了一种基于电化学的单电极DNA合成和测序方法，通过电化学脱保护技术改进了传统亚磷酰胺化学合成方法，将DNA四种关键脱氧核苷酸（A、T、G和C，即腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶）放入特殊溶液中，通过二者间的化学反应将A、T、G和C按照特定规则串联起来，并基于电荷振荡现象对电极表面的DNA分子进行测序。
“此项技术所采用的电极仅需几平方微米大小，且在很小的面积上就可以置入多个读写一体的电极，极大提高了存储密度。此外，集成化的设计也让我们在读取过程中省去了许多人工操作流程，存储时只需要在对应电极上施加电位即可合成DNA，读取时也只需控制相关软件，读取电流信号，相较传统DNA存储方式可以尽可能减少误差。”刘宏进一步介绍，此项技术目前还处于比较初期的阶段，想要真正应用还有很长的路要走。“比如目前DNA的合成和测序还在特定溶液里进行，尽管这在实验室里是可行的，但在实际应用过程中则可能出现很多问题。另外，目前我们所做的电极阵列规模还比较小，4个电极阵列的存储容量大约为一句话。如果我们能将电极规模进一步扩大，那么相应的存储容量也可以大大增加。”
在刘宏看来，尽管目前应用并不广泛，但DNA存储的未来仍很乐观。“目前由于读取速度受限，DNA存储主要可以应用于备份、档案存储等实际场景，但倘若DNA存储技术读取速度发生革命性变化，DNA存储或许也可以像我们如今用的移动硬盘一样进行现场及时存储。DNA存储技术将有望成为下一代信息存储技术。”刘宏说。
新华日报·交汇点记者 谢诗涵
