Mikrokapsul DNA memberikan penyimpanan data yang dapat diambil kembali – Physics World

Manusia menghasilkan semakin banyak data, namun kemampuan untuk menyimpan semua informasi ini masih tertinggal. Karena media penyimpanan jangka panjang tradisional seperti hard disk atau pita magnetik terbatas dalam hal kepadatan penyimpanannya, para peneliti mencari molekul organik kecil dan, yang terbaru, DNA sebagai pembawa data molekuler.

Sebuah teknik baru yang dijuluki “PCR termoconfined” dapat digunakan untuk menyimpan data dalam DNA sintetis, kata para peneliti di TU Eindhoven di Belanda. Teknik ini, yang melibatkan pelokalan oligonukleotida yang difungsikan di dalam mikrokapsul semipermeabel yang termoresponsif, mengungguli metode penyimpanan DNA saat ini dan memberikan pendekatan baru untuk akses acak berulang ke file DNA yang diarsipkan.

Kelebihan DNA

DNA memiliki banyak keuntungan dalam hal penyimpanan data. Pertama, jumlah informasi yang sama dapat disimpan dalam volume fisik yang jauh lebih kecil dibandingkan dengan teknologi konvensional. DNA juga sangat stabil sehingga cocok untuk pengarsipan jangka panjang. Penggunaan DNA untuk menyimpan data juga bersifat intuitif, karena fungsi utamanya di alam adalah menyimpan informasi genetik untuk semua organisme hidup.

Untaian DNA adalah polinukleotida yang menggabungkan empat nukleobase berbeda – adenin (A), sitosin (C), guanin (G) dan timin (T). Urutan basis inilah yang menentukan informasi yang disimpan. Daripada disimpan sebagai angka nol dan satu, data akan dikodekan dalam pasangan basa AT dan CG yang membentuk DNA. Metode terbaik saat ini dapat mencapai kepadatan penyimpanan sebesar 17 exabyte per gram, nilai yang enam kali lipat lebih tinggi daripada yang dapat dicapai dengan perangkat penyimpanan non-DNA saat ini.

Dalam beberapa tahun terakhir, para peneliti telah berhasil mensintesis DNA dalam skala besar, yang berarti bahwa penggunaan DNA untuk penyimpanan data kini dapat dilakukan. Terlebih lagi, teknologi pengurutan – menggunakan cahaya atau pori nano, misalnya – telah maju ke titik di mana pembacaan rangkaian DNA dengan throughput tinggi kini dapat dilakukan.

Mengenkapsulasi file DNA secara stabil

Untuk mengambil data yang dikodekan dalam DNA secara selektif, reaksi berantai polimerase (PCR) digunakan untuk membuat jutaan salinan dari potongan DNA yang diperlukan. Dalam studi baru tersebut, tim peneliti dipimpin oleh Tom de Greef telah menggunakan mikroreaktor, yang membrannya memiliki permeabilitas yang bergantung pada suhu, untuk merangkum DNA dan meningkatkan proses PCR.

“Metode kami didasarkan pada enkapsulasi file DNA secara stabil yang difungsikan dengan polimer biotin dalam populasi individu mikrokapsul termoresponsif,” jelas de Greef.

Membuat atau menghancurkan: membangun bahan lunak dengan DNA

Para peneliti mengaitkan satu file DNA per kapsul. Pada suhu di atas 50°C, kapsul akan menutup dengan sendirinya karena berkurangnya permeabilitas. Hal ini memungkinkan proses PCR berlangsung secara terpisah di setiap kapsul. Selanjutnya, mereka menurunkan suhu ke suhu kamar, yang meningkatkan permeabilitas membran kapsul lagi dan membuat salinan file terlepas dari kapsul. Yang penting, karena file asli tetap melekat pada kapsul, kualitasnya tidak menurun, berbeda dengan yang diamati pada teknik penyimpanan data DNA berbasis PCR sebelumnya. Memang benar, de Greef mengatakan bahwa kerugian saat ini mencapai 0.3% setelah tiga kali pembacaan dibandingkan dengan 35% untuk metode yang ada.

Untuk mempermudah pencarian perpustakaan data, de Greef dan rekannya memberi label pada setiap file dengan molekul fluoresen dan setiap kapsul memiliki warna berbeda. “Sebuah perangkat kemudian dapat mengenali warna dan memisahkannya dari warna lain,” kata de Greef. “Lengan robot kemudian dapat dengan rapi memilih file yang diinginkan dari kumpulan kapsul.”

Tekniknya dirinci dalam Nanoteknologi Alam.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• Keuangan EVM. Antarmuka Terpadu untuk Keuangan Terdesentralisasi. Akses Di Sini.
• Grup Media Kuantum. IR/PR Diperkuat. Akses Di Sini.
• PlatoAiStream. Kecerdasan Data Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/dna-microcapsules-deliver-retrievable-data-storage/