Arbetet ger ett steg mot kemisk kognition i syntetiska protoceller och kan vara användbart i biosensing och terapi.

Molekylära datorer gjorda av DNA använder programmerbara interaktioner mellan DNA-strängar för att transformera DNA-indata till kodade utdata. Dock, DNA-datorer är långsamma eftersom de arbetar i en kemisk soppa där de förlitar sig på slumpmässig molekylär diffusion för att utföra ett beräkningssteg.

Att montera dessa processer inuti artificiella cellliknande enheter (protoceller) som kan skicka DNA-in- och utsignaler till varandra skulle öka hastigheten på de molekylära beräkningarna och skydda de infångade DNA-strängarna från nedbrytning av enzymer som finns i blodet.

I en ny studie publicerad i dag i tidskriften Naturens nanoteknik , ett team ledd av professor Stephen Mann från University of Bristols School of Chemistry och professor Tom de Greef från Institutionen för biomedicinsk teknik vid Eindhovens tekniska universitet har utvecklat ett nytt tillvägagångssätt som kallas BIO-PC (Biomolecular Implementation Of Protocell communication) baserat på gemenskaper av semipermeabla kapslar (proteinosomer) som innehåller en mångfald av DNA-logiska grindar som tillsammans kan användas för molekylär avkänning och beräkning.

Uppdelning i fack ökar hastigheten, modularitet och designbarhet för beräkningskretsarna, minskar överhörningen mellan DNA-strängarna, och gör det möjligt för molekylära kretsar att fungera i serum.

Detta nya tillvägagångssätt lägger grunden för att använda protocellskommunikationsplattformar för att föra inbäddade molekylära styrkretsar närmare praktiska tillämpningar inom biosensing och terapi.

Professor Mann, från Bristol Center for Protolife Research, sa:"Förmågan att kemiskt kommunicera mellan smarta konstgjorda celler med hjälp av DNA-logikkoder öppnar nya möjligheter i gränssnittet mellan okonventionella datorer och verklighetstrogna mikroskalasystem.

"Detta borde föra molekylära kontrollkretsar närmare praktiska tillämpningar och ge nya insikter om hur protoceller som kan bearbeta information kan ha fungerat vid livets ursprung."