Er is een nieuwe manier ontwikkeld om data op te slaan in alledaagse objecten. Hierbij zijn DNA-moleculen het opslagmedium. De DNA-opslag is gemakkelijk in allerlei vormen te verwerken, van konijnen tot brilglazen.

Zwitserse en Israëlische onderzoekers hebben een ge-3D-print plastic konijn voorzien van synthetisch DNA. Dit bevat instructies voor het 3D-printen van precies hetzelfde plastic konijn. Zo vervult het synthetische DNA dat gebruikt werkt om de printinstructies op te slaan in zekere zin dezelfde rol als het DNA van levende wezens.

Het raadsel van de­ verdwenen antimaterie
LEES OOK
Het raadsel van de­ verdwenen antimaterie

DNA-moleculen opslag

De onderzoekers maakten gebruik van een techniek waarbij informatie wordt opgeslagen in synthetische DNA-moleculen. Op harde schijven en USB-sticks wordt informatie opgeslagen in de vorm van enen en nullen. Voor DNA-opslag worden de combinaties 00, 01, 10 en 11 vertaald naar de vier zogeheten nucleobasen waar DNA uit bestaat: C, G, A en T.

Die synthetische DNA-moleculen verpakten de onderzoekers vervolgens in piepkleine bolletjes glas van ongeveer 160 nanometer groot. Een enkele haar is ongeveer vijfhonderd keer dikker.

Doordat ze zo klein zijn, kunnen deze glazen nanokraaltjes gemakkelijk in grote hoeveelheden verwerkt worden in andere materialen zonder de eigenschappen te beïnvloeden, schrijven de onderzoekers. Zo verwerken zij ze in plastic draden waarmee ze een konijntje 3D-printten.

Van het oor van dit konijn knipten ze daarna een stukje van 10 milligram af. Hierin zaten meerdere nanokraaltjes met printinstructies. Door dit DNA uit te lezen met een zogeheten sequentiereactie konden ze hetzelfde model konijn printen, weer met DNA-instructies. Dit herhaalden ze tot ze het achter-achter-achterkleinkind van het eerste konijn hadden gemaakt.

Een ge-3D-print plastic konijn. Het plastic bevat DNA-moleculen waarin de printinstructies zijn gecodeerd.

Geheime informatie verbergen

‘DNA is momenteel het enige medium voor gegevensopslag dat ook als vloeistof kan bestaan. Daardoor kunnen we het in objecten van elke vorm verwerken’, zegt de Israëlische informaticus Yaniv Erlich in een persbericht. Bovendien is het mogelijk om grote hoeveelheid data in DNA op te slaan. Een enkele gram DNA kan 215.000 terabyte aan informatie bevatten.

Een andere toepassing van deze dataopslagtechniek is het verbergen van informatie. Dat lieten de onderzoekers zien door een film van 1,4 megabyte op te slaan in de glazen DNA-kraaltjes. Die verwerkten ze compleet onopvallend in brillenglazen. ‘Het zou geen probleem zijn om een dergelijke bril mee te nemen door de luchthavenbeveiliging en dus informatie van de ene naar de andere plaats te smokkelen’, zegt Erlich.

Het enige waar je op moet letten, is dat het materiaal waarin je de nanokraaltjes verwerkt niet te heet wordt. Ruim boven de 120 graden Celsius blijft het DNA zelfs in de beschermende kraaltjes niet meer intact. Het plastic dat je smelt om te 3D-printen moet dus een voldoende laag smeltpunt hebben.

Langdurige opslag

‘Met deze methode kunnen we 3D-printinstructies in een object integreren, zodat het na decennia of zelfs eeuwen mogelijk is om die instructies rechtstreeks van het object zelf te verkrijgen’, zegt Robert Grass, hoogleraar aan ETH Zürich. Zo kun je bijvoorbeeld belangrijke informatie over bouwmaterialen, verf of medicijnen opslaan in het materiaal zelf of in de verpakking. Dat maakt het altijd mogelijk om bijvoorbeeld de kwaliteit ervan te beoordelen.

De techniek is nu nog wel prijzig. Het kost ruim 1800 euro om de informatie over een ge-3D-print konijn in DNA te verwerken en uit te lezen.