DNA Origami

Lập trình cấu trúc nano bằng AI

DNA Origami là công nghệ sử dụng các sợi DNA để tự lắp ráp thành những cấu trúc có hình dạng được thiết kế trước ở cấp độ nano.

Nature Materials2024

Nature Communications2026

Tổng quan

Sản phẩm trưng bày giới thiệu sự kết hợp giữa DNA Origami và trí tuệ nhân tạo (AI) thông qua hai hướng nghiên cứu: DeepSNUPI hỗ trợ dự đoán hình dạng ba chiều của cấu trúc DNA và Generative SNUPI hỗ trợ tạo ra các thiết kế DNA Origami mới. Các mô hình trực quan minh họa khả năng đưa DNA từ vật liệu mang thông tin di truyền trở thành vật liệu có thể thiết kế và kiến tạo.

DNA Origami khai thác nguyên lý bắt cặp bổ sung của DNA: một sợi DNA dài (scaffold) được các sợi ngắn (staples) dẫn hướng để tự lắp ráp thành hình dạng mong muốn. Công nghệ này cho phép thiết kế nhiều hình học nano đa dạng, nhưng việc dự đoán hình dạng thực tế và tìm kiếm thiết kế phù hợp vẫn là những bài toán khó.

Giải pháp công nghệ

DeepSNUPI: Dự đoán

hỗ trợ dự đoán hình dạng ba chiều của cấu trúc DNA Origami; có tiềm năng làm mô hình nền phục vụ tối ưu hóa thiết kế và nghiên cứu lắp ráp các siêu cấu trúc quy mô lớn.

Generative SNUPI: Sáng tạo

hỗ trợ chuyển ý tưởng và hình học mục tiêu thành những thiết kế DNA Origami mới, hướng tới hiện thực hóa bằng quá trình tự lắp ráp phân tử.

Trưng bày trực quan

video giải thích cơ chế gấp DNA, hình ảnh mô phỏng và kết quả thực nghiệm, cùng các mô hình DNA Origami minh họa ở kích thước có thể quan sát.

Quy trình

minh họa từ dự đoán và thiết kế trên máy tính đến hiện thực hóa cấu trúc DNA thông qua các kết quả nghiên cứu và thực nghiệm.

Ứng dụng

Ứng dụng tiềm năng

vật liệu nano có thể lập trình, cảm biến sinh học và các hệ thống nano chức năng.

Định hướng tương lai

điều khiển chủ động các cấu trúc DNA; đây là định hướng nghiên cứu, không phải chức năng đã được chứng minh của sản phẩm trưng bày hiện tại.

Thành tựu

Nature Materials (2024)

công bố DeepSNUPI.

Nature Communications (2026)

công bố Generative SNUPI, ứng dụng AI tạo sinh trong thiết kế cấu trúc DNA Origami.

Giải thưởng Luận văn xuất sắc

Hiệp hội Cơ khí Hàn Quốc (2025).

Giải thưởng Poster xuất sắc

Hiệp hội Quốc tế về Khoa học, Tính toán và Kỹ thuật Nano (ISNSCE) (2025).

Quá trình nghiên cứu

TS. Trương Quốc Chiến thực hiện trong thời gian làm nghiên cứu sinh tại Đại học Quốc gia Seoul (SNU), Hàn Quốc; hiện đang tiếp tục được mở rộng và phát triển tại Đại học Bách khoa Hà Nội, hướng tới thiết kế và điều khiển các cấu trúc nano thông minh.