ENGINEERINGNET.BE - Het wereldwijde dataverkeer heeft nu al een grotere CO2-uitstoot dan de hele luchtvaartsector, mede door alle servers en datacentra die ervoor nodig zijn. De afgelopen jaren is er aan TU Eindhoven dus hard gewerkt aan een nieuwe, duurzame methode om data op te slaan.
Promovendus Bas Bögels: “1 gram DNA kan in theorie 17 exabyte aan data opslaan: een sinaasappel kan dan al het dataverkeer van een datacentrum omvatten. DNA is ook voor heel lange tijd zeer stabiel als het koel en droog bewaard wordt. ”
Om dit voor elkaar te krijgen, werkte Bögels samen met Microsoft aan handelbare microdeeltjes. Deze deeltjes bestaan uit eiwitten en polymeren die aan elkaar vastzitten en via een zeepachtig proces kleine bolletjes kunnen vormen.
Bögels liet in zijn experimenten zien dat je aan de binnenkant van deze bolletjes allerhande ‘plak-moleculen’ kunt bevestigen. “Op deze manier kunnen we kleine stukjes DNA laten binden, maar ook een magnetisch deeltje erin plaatsen, zodat we de bolletjes met een magneet kunnen scheiden."
"Of een fluorescerend label, wat het ene bolletje van het andere kan onderscheiden. Zo kunnen we ieder proteinosoom, met elk een ander bestand, een eigen barcode meegeven om het eenvoudig terug te vinden.”
De buitenlaag van het data-bolletje is gevoelig voor temperatuur. Dat maakt het uitlezen van data veel nauwkeuriger, een bottleneck van de huidige foutgevoelige methode. “Op kamertemperatuur kunnen we makkelijk moleculen aan het bolletje toevoegen, zoals een stukje DNA.”
“Bij een hogere temperatuur wordt het bolletje waterafstotend en ontstaat er een afgesloten ruimte. Een mini-lab, waarin je in elk bolletje afzonderlijk het desbetreffende stukje DNA miljoenen keren kunt laten kopiëren met een specifieke methode, een PCR-reactie.”
“We zien dat je zo meerdere bestanden tegelijk kunt uitlezen, zonder de vele fouten in het kopieerproces die optreden als de DNA-stukken gezamenlijk worden vermenigvuldigd."
"Om het opgeslagen DNA zo ver mogelijk van water te houden, kunnen de deeltjes gevriesdroogd worden. Daarbij wordt al het water eraan onttrokken. Dit zorgt voor een zeer stabiele opslag, volgens berekeningen zelfs duizenden jaren.”
De onderzoekers schatten dat binnen 5-10 jaar het eerste DNA-datacentrum geopend kan worden.
Het microbolletje is multifunctioneel, aldus Bögels. “Ze zijn ook te gebruiken als diagnostische tool, om bijvoorbeeld bepaalde biomarkers in het bloed op te sporen. Dat zou het vaststellen van bepaalde kankersoorten versnellen. We onderzoeken nu of we met de microbolletjes ook gecontroleerd signalen naar cellen kunnen sturen.”
