ДНК человека, имеющая 3,4 миллиарда пар оснований, способна собрать огромное количество информации в крошечном пространстве. Вся хранимая информация выражается с использованием четырех азотистых оснований: A, T, G и C. Ранее исследователи могли использовать секвенирование этих настоящих молекулярных строительных блоков для воспроизведения двоичного кода.
Однако технические ограничения ДНК вынудили разработать первый синтетический полимер — более дешевый, более гибкий и способный хранить двоичную информацию. Это было впервые достигнуто группой французских ученых из CNRS и Университета Экс-Марселя.Вместо использования четырех азотистых оснований ДНК в этом исследовании исследователи использовали три мономера.
Два из этих мономеров представляют собой двоичные кодовые числа 0 и 1 и могут использоваться взаимозаменяемо во время синтеза. Третий мономер нитроксида был вставлен между битами, чтобы облегчить запись и чтение кодированной последовательности.Короткое двоичное сообщение синтезируется вручную, мономер за мономером в растущей цепи. Операция занимает примерно день, но ее можно будет быстрее автоматизировать.
Расшифровка осуществляется путем секвенирования, так же как ДНК расшифровывалась десятилетиями. Таким образом, масс-спектрометру требуется менее пяти минут для расшифровки информации — продолжительность также должна быть сокращена в краткосрочной перспективе.В то время как секвенирование систематически разрушает полимер, также можно стереть код в любое время и без его считывания, подвергнув его воздействию температур выше 60 ° C или лазеру. Исследователи показали, что при комнатной температуре полимер может храниться в течение нескольких месяцев и даже несколько лет, учитывая стабильность молекулы.
Команда надеется хранить сообщения размером в несколько килобайт или даже мегабайт в течение 3-5 лет. Этот метод, запатентованный CNRS, также позволяет разрабатывать молекулярные штрих-коды в короткие сроки. Последовательности могут обеспечить маркировку, которую будет чрезвычайно трудно подделать, что идеально подходит для продуктов с высокой добавленной стоимостью, таких как предметы роскоши и лекарства.
Использование мономеров и секретных кодов, известных только лаборатории и промышленному партнеру, очень затруднит изготовление подделок.