半导体合成生物学的研究进展

半导体合成生物学是研究半导体技术与合成生物学之间协同作用的一门交叉学科。其涉及的活细胞-半导体材料杂合体系具有独特的能量和信号转导机制,不仅维持活细胞的代谢能力,而且保留半导体材料的光电学物理特性,在化工、通讯、计算、能源及医疗等领域具有广阔的应用前景。综述了半导体合成生物学在生物催化、智能生物传感以及新型DNA数据存储领域的最新研究进展,讨论了目前研究面临的技术难题及解决方案,旨在为合成生物学和半导体技术这两个影响化工发展的领域提供有价值的参考。

DNA数据存储的科研概况国际对比与分析

全球数据量快速增长,成为数字经济发展的核心引擎,但传统数据存储介质受到功耗、体积、成本等限制,难以满足不断增长的数据存储需求。以脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,DNA)分子作为存储介质的新型存储方式引起了国内外高度重视,世界主要国家均对其研究进行了顶层规划,部署了一系列重要科研计划。但是,DNA数据存储作为一个新兴交叉研究领域,其发展的“源”与“流”仍存在需要深入分析的问题。针对该问题,从信息、半导体与合成生物学交叉融合的角度深入挖掘DNA数据存储发展的源头,对近年来国际上主要国家与地区在DNA数据存储领域的发展规划进行分析归纳,梳理国内外的科研项目规划布局,尤其是美国“半导体合成生物学联盟”推动的基础研究项目、美国国防部高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA)与美国情报高级研究计划局(Intelligence Advanced Research Projects Activity,IARPA)推动的面向应用的集中攻关项目、欧盟的地平线2020计划以及我国的重点研发计划等。通过比较可发现,美国主要采用政府部门主导、应用目标导向的研究模式,欧盟与我国在“十三五”期间及时跟进;我国在“十四五”期间设立了重点研发计划“生物与信息融合(BT与IT融合)”,致力于推动DNA数据存储等领域的发展,实现DNA数据存储发展带动生化仪器乃至生物经济、数字经济的发展。探索DNA数据存储发展的“源”和“流”,为从事该领域的研究者识别真正制约该领域发展的“真问题”提供参考,也为科技管理部门研判DNA数据存储的国际发展趋势提供参考。