Le istruzioni di montaggio e funzionamento della vita sono sotto forma di DNA. Questo non è il caso degli oggetti inanimati:chiunque desideri stampare un oggetto in 3D richiede anche una serie di istruzioni. Se poi scelgono di stampare di nuovo lo stesso oggetto anni dopo, hanno bisogno di accedere alle informazioni digitali originali. L'oggetto stesso non memorizza le istruzioni di stampa.

I ricercatori dell'ETH di Zurigo hanno ora collaborato con uno scienziato israeliano per sviluppare un mezzo per memorizzare informazioni estese in quasi tutti gli oggetti. "Con questo metodo, possiamo integrare le istruzioni di stampa 3D in un oggetto in modo che dopo decenni, o addirittura secoli, sarà possibile ottenere tali istruzioni direttamente dall'oggetto stesso, " spiega Robert Grass, Professore presso il Dipartimento di Chimica e Bioscienze Applicate.

Diversi sviluppi degli ultimi anni hanno reso possibile questo progresso. Uno di questi è il metodo Grass per marcare i prodotti con un "codice a barre" del DNA incorporato in minuscole perle di vetro. Queste nanosfere sono utilizzate nell'industria come traccianti per test geologici o come marcatori per prodotti alimentari di alta qualità, distinguendoli così dalle contraffazioni utilizzando un codice a barre relativamente corto costituito da un codice a 100 bit. Questa tecnologia è stata ora commercializzata dallo spin-off dell'ETH Haelixa.

È diventato possibile immagazzinare enormi volumi di dati nel DNA. Il collega di Grass Yaniv Erlich, un informatico israeliano, sviluppato un metodo che teoricamente permette di memorizzare 215, 000 terabyte di dati in un singolo grammo di DNA. E lo stesso Grass è stato in grado di memorizzare un intero album musicale nel DNA, l'equivalente di 15 megabyte di dati.

I due scienziati hanno ora sposato questi metodi in una nuova forma di memorizzazione dei dati, come riportano sul giornale Biotecnologie naturali . Chiamano la forma di immagazzinamento DNA delle Cose, un decollo sul cosiddetto Internet of Things, in cui gli oggetti sono collegati alle informazioni via Internet.

Paragonabile alla biologia

Come caso d'uso, i ricercatori hanno stampato in 3-D un coniglio di plastica che contiene le istruzioni (circa 100 kilobyte di dati) per stampare l'oggetto. I ricercatori hanno ottenuto questo risultato aggiungendo minuscole perline di vetro contenenti DNA alla plastica. "Proprio come veri conigli, anche il nostro coniglio porta il suo progetto, "Dice Erba.

E proprio come in biologia, questo nuovo metodo tecnologico conserva le informazioni per diverse generazioni, una caratteristica che gli scienziati hanno dimostrato recuperando le istruzioni di stampa da una piccola parte del coniglio e usandole per stamparne una completamente nuova. Sono stati in grado di ripetere questo processo cinque volte, essenzialmente creando il "bis-bis-bis-nipote" del coniglio originale.

"Tutte le altre forme di archiviazione conosciute hanno una geometria fissa:un disco rigido deve sembrare un disco rigido, un CD come un CD. Non puoi modificare il modulo senza perdere informazioni, " dice Erlich. "Il DNA è attualmente l'unico supporto di memorizzazione dei dati che può esistere anche come liquido, che ci permette di inserirlo in oggetti di qualsiasi forma."

Nascondere le informazioni

Un'ulteriore applicazione della tecnologia sarebbe quella di nascondere informazioni negli oggetti di uso quotidiano, una tecnica che gli esperti chiamano steganografia. Per mostrare questa applicazione, gli scienziati si sono rivolti alla storia:tra gli scarsi documenti che attestano la vita nel ghetto di Varsavia durante la seconda guerra mondiale c'è un archivio segreto che è stato assemblato da uno storico ebreo e residente nel ghetto a quel tempo e nascosto alle truppe di Hitler in lattine di latte. Oggi, questo archivio è elencato nel registro della memoria del mondo dell'UNESCO.

Erba, Erlich e i loro colleghi hanno utilizzato la tecnologia per archiviare un cortometraggio su questo archivio (1,4 megabyte) in perline di vetro, che poi hanno versato nelle lenti dei normali occhiali. "Non sarebbe un problema portare un paio di occhiali come questo attraverso la sicurezza dell'aeroporto e quindi trasportare informazioni da un luogo all'altro senza essere scoperti, " dice Erlich. In teoria, dovrebbe essere possibile nascondere le perle di vetro in qualsiasi oggetto di plastica che non raggiunga una temperatura troppo alta durante il processo di fabbricazione. Tali plastiche includono epossidi, poliestere, poliuretano e silicone.

Marcatura di farmaci e materiali da costruzione

Per di più, questa tecnologia potrebbe essere utilizzata per contrassegnare farmaci o materiali da costruzione come adesivi o vernici. Le informazioni sulla loro qualità potrebbero essere memorizzate direttamente nel farmaco o nel materiale stesso, Erba spiega. Ciò significa che le autorità di vigilanza medica potrebbero leggere i risultati dei test dal controllo di qualità della produzione direttamente dal prodotto. E negli edifici, Per esempio, i lavoratori che eseguono lavori di ristrutturazione possono scoprire quali prodotti di cui i produttori sono stati utilizzati nella struttura originale.

Al momento, il metodo è ancora relativamente costoso. La traduzione di un file di stampa 3D come quello memorizzato nel DNA del coniglio di plastica costa circa 2, 000 franchi svizzeri, dice l'erba. Una grande somma di ciò va a sintetizzare le corrispondenti molecole di DNA. Però, maggiore è la dimensione del lotto di oggetti, minore è il costo unitario.