ДНК-чипы - основа криптографических устройств будущего?

Тайваньские инвесторы, обеспокоенные спадом в компьютерной индустрии, пытаются найти новые перспективные направления для финансовых вложений. Одной из таких альтернатив стал возникающий сейчас сектор биочипов. Некоторые устройства, выполненные с применением этих технологий, уже выпускались на рынок частными компаниями, искавшими поддержки для проведения исследований и разработок в сфере биопроцессорной технологии у правительственного научно-исследовательского института Industrial Technology Research Institute (ITRI).

Это направление охватывает несколько научных дисциплин, включая электронику, фотоэлектронику и химию. Технологии, обнародованные в настоящее время Биомедицинским инженерным центром при ITRI (Biomedical Engineering Center), включают в себя высокоскоростные матрицы контактных зондов, биочипы для медицинской диагностики, микрофлюидальные биочипы и методику для разработки и производства микросхем. Все изобретения имеют международные патенты.

По словам директора института ITRI, являющегося также одним из наблюдателей тайваньской ассоциации Biochip R&D Coalition, в отличие от зарубежных исследователей, сосредоточенных на развитии прикладных направлений биотехнологий, тайваньские ученые больше заинтересованы в увеличении коэффициента отдачи биочипов.

Мировой рынок биопроцессорных устройств типа микроматриц, сканеров и других приложений должен вырасти к 2005 году, по оценкам аналитиков из Business Communications, до $1 млрд.

Одним из применений биопроцессорной технологии является клиническая диагностика. Интегральные схемы, разработанные и выпущенные ITRI, могут точно обнаруживать у пациентов 265 болезнетворных организмов, что значительно сокращает время общей диагностики заболеваний, отметил руководитель программы Жанг Чуанксион (Zhang Chuanxiong). Диагностические микросхемы проходят сейчас апробацию в клиниках.

Микрофлюидальный биочип, о котором поведали ученые из ITRI, представляет собой многофункциональное устройство, разработанное Биомедицинским инженерным Центром и его электронной микроэлектромеханической лабораторией (Electronic Microelectromechanical Laboratory). Разработчики планируют создать приложение для предварительной диагностики. Микрофлюидальные устройства подобны схемам на компьютерных материнских платах, но для обмена между компонентами схем используются не только электроны, но и микрожидкости, как пояснил Йао Наньгуан (Yao Nanguang) из Института Электроники при ITRI. Частицы жидкости внутри биочипов перемещаются под воздействием пневматических элементов, которые были запатентованы в США и могут получить широкое применение в будущих биопроцессорных разработках.

Несмотря на всю привлекательность новой технологии, биопроцессорная индустрия находится еще в зародышевом состоянии и ждет своего признания во многих технологических отраслях. Но ни одна компания собственными усилиями не сможет качественно разработать все возможные варианты применения биочипов. В связи с этим IRTI решила создать ассоциацию Biochip R&D Coalition, которая бы комбинировала и перераспределяла технологические и исследовательские ресурсы в зависимости от нужд мирового рынка.

В то же время частный предпринимательский сектор занимается собственными биопроцессорными разработками. Так, компания Bowei BioTech сообщила о создании ДНК-биочипа, который совместил в себе микроэлектромеханические технологии с биологическими процессами. Устройство использует уникальные сигналы, получаемые за счет полиморфизма ДНК, и применяется для защиты информации. Сигналы представляют собой уникальные метки, и любая попытка их изменения приводит к отключению устройства. В отличие от обычных интегральных схем, уязвимых для процессов кодирования\декодирования, биосхемы лишены таких недостатков.

Представители компании добавили также, что разработанная ими технология на базе ДНК может применяться во множестве форматов, включая защищенные карты-носители информации, вставляемые в устройства. По словам специалистов из Bowei BioTech, в данный момент компания может выпускать до 2,5 млн. ДНК-чипов в месяц и настраивать их под различные требования.