近日，国际著名学术期刊《Matter》在线发表了东南大学生物科学与医学工程学院/数字医学工程全国重点实验室刘宏研究员团队与数学学院虞文武教授、陈都鑫副教授团队合作完成的最新研究成果，文章标题为“Transformable and stimuli-responsive liquid metal for integrated, sustainable, and biomimetic DNA-based data storage”（可变形和刺激响应液态金属用于集成化、可持续和仿生DNA数据存储）。该研究将智能液态金属作为DNA数据存储载体，实现了从酶催化DNA合成、数据封装保护、无损解封装以及动态信息管理的集成化操作，为新型动态DNA信息存储架构的开发提供了新的思路。
随着信息时代的到来，数据的爆发式增长对存储技术提出了前所未有的挑战。DNA分子作为天然的信息载体，凭借其超高的编码密度和持久稳定性，逐渐成为应对这一挑战的理想选择。然而，与传统存储系统不同，DNA数据存储往往涉及多步且复杂的生物化学反应，并且需要在不同的基底材料上实现数据的写入、保护和读取，限制了高集成度DNA存储系统的构建。为解决这一问题，研究团队充分挖掘液态金属材料的智能响应特性，在单一基底上实现了DNA数据存储的多个核心步骤。
具体而言，研究团队利用改进的酶促引物交换反应，在低熔点金属泡沫表面成功合成了编码文本信息的DNA序列，并且实现了高达约15.26 TB/mm³的物理存储密度。信息写入后，通过加热使金属泡沫液化，形成致密的分子封装胶囊。该金属胶囊具备优异的稳定性，能够有效抵御高湿度、紫外线和化学试剂等极端环境的侵蚀。此外，团队利用液态金属在电场作用下产生的电毛细流动效应，驱动封装于内部的DNA分子迁移至金属表面，从而在无需化学溶解金属载体的前提下实现信息读取。进一步地，研究人员结合液滴微流控技术对金属胶囊进行高通量分割，构建了分布式冗余备份机制，并通过不同微胶囊的融合实现信息重组。最后，团队还通过图案化处理对金属胶囊进行信息索引编码，显著提升了存储系统的灵活性与可扩展性。
该论文的第一作者为东南大学生物科学与医学工程学院博士生高亚坤和至善博士后马标，刘宏研究员与马标博士为该论文的共同通讯作者。该项目得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省应用数学科学研究中心、江苏省基础研究计划重点项目、江苏省自然科学基金及国家自然科学基金的资助。
Matter是Cell Press出版社继Chem，Joule之后推出的另一本材料类旗舰刊物，与Cell，Chem和Joule互为姊妹刊。稿件接收方向涵盖各个领域内的优秀先进材料，包括生物材料，能源材料，光学材料，磁性材料等。旨在推进材料学在多个学科领域内的发展，推动先进材料的实用化发展进程。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.matt.2025.102145
