A DNS-mikrokapszulák visszakereshető adattárolást biztosítanak – Physics World

Az emberek egyre nagyobb mennyiségű adatot generálnak, ennek ellenére az összes információ tárolásának képessége elmarad. Mivel a hagyományos, hosszú távú tárolóeszközök, például a merevlemezek vagy a mágnesszalagok tárolási sűrűsége korlátozott, a kutatók kis szerves molekulák és újabban a DNS mint molekuláris adathordozók kutatásával foglalkoznak.

Egy új, „hőmérsékletű PCR-nek” nevezett technika használható adatok tárolására szintetikus DNS-ben, állítják kutatók. TU Eindhoven Hollandiában. A technika, amely magában foglalja a funkcionalizált oligonukleotidok termoreszponzív, féligáteresztő mikrokapszulákba történő lokalizálását, felülmúlja a jelenlegi DNS-tárolási módszereket, és új megközelítést biztosít az archivált DNS-fájlokhoz való ismételt véletlenszerű hozzáféréshez.

A DNS előnyei

A DNS-nek számos előnye van az adatok tárolása terén. Egyrészt ugyanannyi információ sokkal kisebb fizikai mennyiségben tárolható, mint a hagyományos technológiákkal lehetséges. A DNS is nagyon stabil, így alkalmas hosszú távú archiválásra. A DNS használata adatok tárolására szintén intuitív, mivel a természetben a fő funkciója az összes élő szervezet genetikai információinak tárolása.

A DNS-szálak olyan polinukleotidok, amelyek négy különböző nukleobázist – adenint (A), citozint (C), guanint (G) és timint (T) – egyesítenek. Ezeknek az alapoknak a sorrendje határozza meg a tárolt információkat. Ahelyett, hogy nullákként és egyesekként tárolnák őket, az adatok a DNS-t alkotó AT és CG bázispárokban lesznek kódolva. A jelenlegi legjobb módszerrel 17 exabájt/gramm tárolási sűrűség érhető el, ami hat nagyságrenddel magasabb, mint a jelenlegi DNS-t nem tartalmazó tárolóeszközökkel.

Az elmúlt években a kutatóknak nagy léptékben sikerült DNS-szintetizálniuk, ami azt jelenti, hogy ma már életképes a DNS adattárolásra való felhasználása. Sőt, a szekvenálási technológiák – például fény vagy nanopórusok felhasználásával – odáig fejlődtek, hogy a DNS-szekvenciák nagy áteresztőképességű kiolvasása már lehetséges.

Stabilan kapszulázó DNS-fájlok

A DNS-ben kódolt adatok szelektív lekéréséhez a polimeráz láncreakciót (PCR) használják a szükséges DNS-darab millióinak másolatának létrehozására. Az új tanulmányban az általa vezetett kutatócsoport Tom de Greef mikroreaktorokat használt, amelyek membránjai hőmérsékletfüggő permeabilitásúak a DNS kapszulázására és a PCR folyamat fokozására.

„Módszerünk azon alapul, hogy a polimer biotinnal funkcionalizált DNS-fájlokat stabilan kapszulázzuk a hőre reagáló mikrokapszulák egyes populációiba” – magyarázza de Greef.

Készítsen vagy törjön: lágy anyagok építése DNS-sel

A kutatók kapszulánként egy DNS-fájlt rögzítenek. 50°C felett a kapszulák a csökkentett áteresztőképességüknek köszönhetően lezárják magukat. Ez lehetővé teszi, hogy a PCR folyamat minden kapszulában külön-külön menjen végbe. Ezután a hőmérsékletet szobahőmérsékletre csökkentik, ami ismét növeli a kapszula membrán permeabilitását, és a fájlmásolatokat leválik a kapszuláról. Fontos, hogy mivel az eredeti fájl egy kapszulához rögzítve marad, a minősége nem romlik, ellentétben a korábbi PCR-alapú DNS-adattárolási technikáknál megfigyeltekkel. Valójában de Greef azt mondja, hogy a veszteségek jelenleg 0.3%-osak három leolvasás után, szemben a meglévő módszerek 35%-ával.

Az adattárban való keresés megkönnyítése érdekében de Greef és munkatársai mindegyik fájlt fluoreszcens molekulával jelölték meg, és minden kapszula eltérő színű. „Egy eszköz ezután képes felismerni a színeket, és elkülöníteni őket a másiktól” – mondja de Greef. "Egy robotkar ezután szépen ki tudja választani a kívánt fájlt a kapszulák készletéből."

A technikát részletezi a Természet Nanotechnológia.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• EVM Finance. Egységes felület a decentralizált pénzügyekhez. Hozzáférés itt.
• Quantum Media Group. IR/PR erősített. Hozzáférés itt.
• PlatoAiStream. Web3 adatintelligencia. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/dna-microcapsules-deliver-retrievable-data-storage/