Nature Nanotechnology berichtet über einen bedeutenden Fortschritt im Bereich der Datenspeicherung und molekularen Informatik mithilfe von DNA.
Forschern der North Carolina State University und der Johns Hopkins University ist es gelungen, eine Technologie zu entwickeln, die nicht nur das Speichern von Daten ermöglicht, sondern auch deren Verarbeitung, Löschung und Überschreibung mithilfe von DNA-Strängen. Dieses System könnte das Datenäquivalent von tausend Laptops auf einem Raum so klein wie ein Bleistift speichern und gleichzeitig die Daten über tausende Jahre hinweg bewahren.
Die Forschung konzentrierte sich auf die Entwicklung eines innovativen Trägers namens "Dendricolloid". Dieser Polymer verzweigt sich von einer mikroskopischen Struktur, um ein Netzwerk aus nanoskaligen Fasern zu bilden, das eine große Oberfläche bietet, um DNA abzulegen, ohne die Datendichte zu beeinträchtigen.
Laut Orlin Velev, einem Mitautor der Studie, ermöglicht diese einzigartige Architektur das Speichern großer Datenmengen und erleichtert die Handhabung, wie das Löschen oder Umschreiben spezifischer DNA-Abschnitte.
Die Kompatibilität zwischen dem DNA-Träger und traditionellen Computeroperationen war eine der größten Herausforderungen dieser Forschung. Albert Keung, einer der Projektleiter, erklärt, dass die entwickelte Technologie dieses Problem überwindet, indem sie das Lesen und Kopieren der gespeicherten Informationen ermöglicht, ohne die DNA zu beschädigen.
Das System bietet zudem die Möglichkeit, einfache Rechenoperationen durchzuführen, wie das Lösen von Sudoku-Gittern oder Schachproblemen, und bewahrt dabei die Datenintegrität.
Um diese Ergebnisse zu erzielen, arbeitete das Forscherteam mit verschiedenen Experten zusammen, insbesondere um Mikrofluid-Kanäle zu integrieren, die die Bewegung von Nukleinsäuren ermöglichen und Rechenbefehle initiieren. Zudem nutzten sie die Nanopore-Sequenzierung, um die Daten direkt in RNA zu lesen, nachdem sie von der DNA-Oberfläche kopiert wurden.
Dieser multi-technologische Ansatz ermöglicht es, die Vorteile der DNA-Speicherdichte mit den Verarbeitungskapazitäten von elektronischen Systemen zu kombinieren.
Dieses System, das "primordial DNA store and compute engine" genannt wird, ebnet den Weg für eine breitere Nutzung der DNA für die Datenspeicherung und Informatikanwendungen. Es verspricht eine zuverlässige und dauerhafte Lösung, bei der Daten über tausende Jahre unter kommerziellen Bedingungen gespeichert werden können. Dennoch bestehen trotz dieser Fortschritte noch technische Herausforderungen, bevor eine mögliche Kommerzialisierung erfolgen kann.
Autor des Artikels: Cédric DEPOND
Quelle: Nature Nanotechnology