近日，由哈佛大學約翰·A·保爾森工程與應用科學學院領導的研究團隊在生物技術領域取得了一項突破性進展：他們成功研發出一種能以水為基礎，通過電流精准控制酶反應來合成DNA的矽晶片。這一成果於2026年6月17日發表在《自然-電子學》（Nature Electronics）雜誌上，為製造更安全、更環保的DNA提供了全新路徑。

長期以來，矽晶片一直是計算革命的核心，如今其應用已擴展至神經元記錄、DNA測序乃至DNA製造等前沿領域。目前，市面上絕大多數合成DNA採用的是磷酸醯胺化學法，雖然該方法能大規模並行生成DNA序列，但其生產過程嚴重依賴危險的有機溶劑，且往往集中在大型設施中進行。相比之下，哈佛大學團隊此次採用的酶法合成工藝更接近生命體構建DNA的天然方式，具有高度的環保優勢。

此次開發的矽晶片能夠同時合成64條不同的DNA序列，每條長度可達39個核苷酸，這刷新了並行酶促DNA合成的基準記錄。該技術的工作原理巧妙地利用了電流：晶片表面集成了64個DNA合成位點，每個位點配備有一對同心環電極。當需要添加核苷酸時，晶片通過內部電極注入電流，在DNA鏈周圍產生質子以降低pH值，從而啟動酶促反應；與此同時，外部電極同步消耗擴散的質子，以防止酸性環境擴散至鄰近區域，確保了合成過程的精准控制。

研究團隊成員、現任浦項科技大學（POSTECH）助理教授的鄭宇彬（Woo-Bin Jung）表示，這項技術的靈感源於此前用於記錄神經元活動的電極晶片，研究人員通過重新設計表面電極，將其功能從操控細胞轉化為定向控制分子合成。此外，研究人員還通過該晶片成功編碼了169位元組的文本，展示了其在DNA數據存儲領域的應用潛能，並為未來大規模、低污染的DNA製造奠定了基礎。

儘管研究在更小尺寸上的高密度排列實驗中遇到了局限，但科學家們發現這主要受限於目前的脫保護化學反應機制而非晶片本身的電子控制能力。這一發現為未來的研究指明了方向：開發更直接的酸驅動脫保護化學技術。該專案彙集了哈佛大學、博德研究所、DNA Script等多方研究力量，未來有望在合成生物學、醫學診斷及數位化資訊存儲領域發揮深遠影響。

來源：中國科技刀哥