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(noticias nanowerk) La molécula de ADN puede almacenar una gran cantidad de información durante un largo período de tiempo en un espacio muy pequeño. Por eso, desde hace diez años los científicos persiguen el objetivo de desarrollar chips de ADN para la tecnología informática, por ejemplo para el archivado de datos a largo plazo. Estos chips serían superiores a los chips convencionales basados en silicio en términos de densidad de almacenamiento, longevidad y sostenibilidad.
Hay cuatro componentes básicos recurrentes en una cadena de ADN. Se puede utilizar una secuencia específica de estos bloques para cifrar información, tal como lo hace la naturaleza. Para construir un chip de ADN, es necesario sintetizar y estabilizar el ADN codificado adecuadamente. Si esto funciona bien, la información se conservará durante mucho tiempo: los investigadores suponen varios miles de años. La información se puede recuperar leyendo y decodificando automáticamente el orden de los cuatro componentes básicos.
![La información en forma de ADN se puede almacenar en chips fabricados con nanocelulosa semiconductora](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/id63534_1.jpg)
¿Qué desafíos hay que superar?
«En los últimos años se ha demostrado repetidamente que es posible almacenar datos digitales de ADN con una gran capacidad y una larga vida útil», afirma el profesor Thomas Dandekar, director de la cátedra de Bioinformática de la Universidad Julius Maximilians (JMU) de Würzburg. “Pero los costos de almacenamiento son altos, casi 400.000 dólares por megabyte, y la información almacenada en el ADN es lenta de recuperar. Dependiendo de la cantidad de datos, esto lleva de horas a días”.
Es necesario superar estos desafíos para que el almacenamiento de datos de ADN sea más aplicable y comercializable. Las herramientas adecuadas para ello son las enzimas controladas por luz y el software para el diseño de redes de proteínas. Thomas Dandekar y los miembros de su equipo presidente, Aman Akash y Elena Bencurova, discuten esto en una revisión reciente en la revista. Tendencias en biotecnología (“Cómo hacer que el almacenamiento de datos de ADN sea más aplicable”).
El equipo de Dandekar está convencido de que el ADN tiene futuro como almacén de datos. En la revista, los investigadores de JMU muestran cómo una combinación de biología molecular, nanotecnología, nuevos polímeros, electrónica y automatización, junto con el desarrollo sistemático, podría permitir que los datos de ADN se almacenen de una manera adecuada para el uso diario en tan solo unos años. .
Chips de ADN de nanocelulosa
En el JMU Biocenter, el equipo de Dandekar está desarrollando chips de ADN hechos de nanocelulosa semiconductora producida por bacterias.
«Con nuestra prueba de concepto podemos demostrar cómo la electrónica y la tecnología informática actuales pueden sustituirse parcialmente por componentes de biología molecular», afirma el profesor. Esto podría lograr sostenibilidad, completa reciclabilidad y alta robustez contra impulsos electromagnéticos o cortes de energía, pero también una alta densidad de almacenamiento de hasta mil millones de gigabytes por gramo de ADN.
Thomas Dandekar considera extremadamente relevante el desarrollo de chips de ADN: «Sólo sobreviviremos a largo plazo como civilización si damos el salto a este nuevo tipo de tecnología informática sostenible que combina la biología molecular con la electrónica y la nueva tecnología de polímeros».
Lo importante para la humanidad es la transición hacia una economía circular en armonía con los límites del planeta y el medio ambiente, afirmó. “Tenemos que lograrlo en 20 o 30 años. La tecnología de chips es un ejemplo importante de esto, pero las tecnologías sostenibles para producir chips sin desechos electrónicos ni contaminación aún no están maduras. Nuestro concepto de chip de nanocelulosa contribuye de forma valiosa a ello”. En el nuevo artículo, cuestionamos críticamente nuestro concepto y lo desarrollamos aún más con las últimas innovaciones de la investigación”.
Mejora adicional de los medios de almacenamiento de ADN.
El equipo de Dandekar está trabajando actualmente para combinar aún mejor los chips de ADN hechos de nanocelulosa semiconductora con las enzimas de diseño que han desarrollado. También es necesario mejorar aún más las enzimas. «De esta manera queremos lograr un control cada vez mejor sobre el medio de almacenamiento de ADN y poder almacenar aún más en él, pero también ahorrar costes y así permitir gradualmente su uso práctico como medio de almacenamiento en la vida cotidiana».
Otras tres publicaciones sobre el tema
Bencurova E, Shityakov S, Schaack D, Kaltdorf M, Sarukhanyan E, Hilgarth A, Rath C, Montenegro S, Roth G, Lopez D, Dandekar T. Compuestos de nanocelulosa como dispositivos inteligentes con chasis, almacenamiento de ADN activado por luz, propiedades electrónicas de ingeniería e integración de chips. Frente Bioeng Biotechnol. 8 de agosto de 2022; 10:869111. doi: 10.3389/fbioe.2022.869111
Salihoglu R, Srivastava M, Liang C, Schilling K, Szalay A, Bencurova E, Dandekar T. PRO-Simat: herramienta de simulación y diseño para redes de proteínas. Comput Struct Biotechnol J. 26/04/2023;21:2767-2779. doi: 10.1016/j.csbj.2023.04.023
Bencurova E, Akash A, Dobson RCJ, Dandekar T. Almacenamiento de ADN: de la biología natural a la biología sintética. Comput Struct Biotechnol J. 2 de febrero de 2023; 21: 1227-1235. doi: 10.1016/j.csbj.2023.01.045
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