Armazenamento Baseado em DNA Revolucionário Transforma Objetos Cotidianos em Arquivos Duráveis

Na era da informação atual, os dados do mundo crescem a taxas enormes. Dispositivos existentes (unidades de estado sólido, discos rígidos e fitas magnéticas) para armazenar estes dados logo atingirão suas limitações físicas.

É por isso que cientistas estão tentando usar moléculas de DNA como arquitetura para armazenamento frio de longo prazo. Pode assumir qualquer forma e exibir densidade e resistência excepcionais. Em teoria, um único grama de DNA pode armazenar 215 Petabytes de dados por milhares de anos.

Agora, pesquisadores da ETH Zurich (Suíça) e Erlich Lab LLC (Israel) desenvolveram uma nova forma de armazenar uma vasta quantidade de informação (usando apenas moléculas de DNA) em objetos cotidianos como garrafas d'água, botões de camisa e até lentes de vidro. A informação pode ser recuperada diretamente dos objetos mesmo após décadas ou séculos.

Estudos anteriores, como marcação de produtos com 'código de barras' de DNA e armazenamento de volumes massivos de dados em DNA, permitiram que pesquisadores construíssem um novo tipo de armazenamento de dados chamado 'DNA das Coisas'. Os objetos (unidades de armazenamento) são vinculados com informação via internet, daí o nome.

Como Fizeram?

Para criar objetos com memória imutável, pesquisadores fundiram moléculas de DNA a um material funcional. Codificaram os dados em moléculas de DNA de forma robusta a erros.

Usaram o esquema de codificação DNA Fountain para corrigir erros extremos de dropout e recuperar dados de quantidades minúsculas de material.

No entanto, simplesmente misturar DNA com materiais funcionais frequentemente leva a DNA degradado devido a temperaturas aumentadas e estresse de hidrólise durante a preparação da mistura.

Isso pode ser eliminado encapsulando o DNA em nanopartículas de sílica. O DNA encapsulado em partícula de sílica torna mais fácil misturar DNA com o material de incorporação, bem como aumenta a meia-vida das moléculas de DNA.

Estas moléculas de DNA podem ser misturadas com vários materiais e moldadas via impressão 3D ou técnicas de fundição.

A equipe de pesquisa imprimiu em 3D um coelho de plástico para demonstrar o novo método. O coelho contém 100 Kilobytes de dados — as instruções para imprimir o coelho. Isso significa que o objeto carrega seu próprio blueprint assim como coelhos reais.

Também recuperaram os dados (instruções de impressão) de um pequeno pedaço do coelho e usaram para imprimir em 3D um totalmente novo. Repetiram o processo 5 vezes, criando o 'bisneto' do primeiro coelho.

Aplicações

A tecnologia poderia ser usada para esconder informação secreta dentro de um material comum, uma técnica chamada esteganografia. Pesquisadores demonstraram armazenando um curta-metragem (1.4 megabytes) nas lentes de óculos convencionais. Pode-se passar com estes óculos pela segurança do aeroporto sem ser detectado.

Teoricamente, é possível ocultar informação em todos os objetos plásticos (incluindo silicone, poliuretano, poliéster e epóxidos) desde que não atinjam temperaturas extremamente altas durante o processo de fabricação.

É útil em aplicações onde informação nível blueprint é necessária para ser acessível, seja em objeto manufaturado em massa ou item personalizado. Em implantes dentários, por exemplo, cada estrutura é única e personalizada apenas para um paciente particular.

Uma aplicação mais futurista desta tecnologia seria na área de dispositivos auto-replicantes. A técnica tem capacidade de replicação suficiente para criar material de armazenamento para suprimento ilimitado de objetos.

A tecnologia é bastante cara: traduzir um único arquivo de impressão 3D custa mais de 2.000 dólares. No entanto, o custo da unidade diminui conforme o tamanho do lote do objeto aumenta.