科學家研發出基於DNA的新型儲存材料

2020-11-28 科學網

科學家研發出基於DNA的新型儲存材料

作者:

小柯機器人

發布時間:2019/12/10 15:00:56

瑞士聯邦理工Robert N. Grass與以色列Erlich實驗室Yaniv Erlich合作開發了一種信息存儲結構,其能夠用於創造具有嵌入式儲存的材料。相關論文於2019年12月9日在線發表於國際學術期刊《自然—生物技術》。

研究人員設計了一種叫做「DNA-of-things」(DoT)存儲體系結構來生產具有不變內存的材料。在DoT框架中,DNA分子記錄數據,然後將這些分子封裝在納米二氧化矽珠中,將其融合成各種材料,這些材料可用於列印或鑄造任何形狀的物體。首先,研究人員將DoT應用於三維列印斯坦福兔子(Stanford Bunny)的過程,其中包含一個45 kB的數字DNA藍圖以進行合成。研究人員合成了五代兔子,每一代都來自上一代的儲存,而且沒有出現額外的DNA合成或信息降解。為了測試DoT的可擴展性,研究人員在有機玻璃眼鏡鏡片中的DNA中存儲了一個1.4 MB的視頻,並通過切開一小塊有機玻璃並對嵌入的DNA進行測序來對其進行檢索。DoT可以用於在醫療植入物中存儲電子健康記錄,隱藏日常對象(密寫)中的數據以及製造包含其自身藍圖的對象。它也可以促進自動複製機的開發。

據了解,DNA存儲可提供大量的信息密度和出色的半衰期。

附:英文原文

Title: A DNA-of-things storage architecture to create materials with embedded memory

Author: Julian Koch, Silvan Gantenbein, Kunal Masania, Wendelin J. Stark, Yaniv Erlich, Robert N. Grass

Issue&Volume: 2019-12-09

Abstract: DNA storage offers substantial information density1,2,3,4,5,6,7 and exceptional half-life3. We devised a 『DNA-of-things』 (DoT) storage architecture to produce materials with immutable memory. In a DoT framework, DNA molecules record the data, and these molecules are then encapsulated in nanometer silica beads8, which are fused into various materials that are used to print or cast objects in any shape. First, we applied DoT to three-dimensionally print a Stanford Bunny9 that contained a 45kB digital DNA blueprint for its synthesis. We synthesized five generations of the bunny, each from the memory of the previous generation without additional DNA synthesis or degradation of information. To test the scalability of DoT, we stored a 1.4MB video in DNA in plexiglass spectacle lenses and retrieved it by excising a tiny piece of the plexiglass and sequencing the embedded DNA. DoT could be applied to store electronic health records in medical implants, to hide data in everyday objects (steganography) and to manufacture objects containing their own blueprint. It may also facilitate the development of self-replicating machines.

DOI: 10.1038/s41587-019-0356-z

Source: https://www.nature.com/articles/s41587-019-0356-z

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