De montage- en bedieningsinstructies van Life zijn in de vorm van DNA. Dat is niet het geval met levenloze objecten:iedereen die een object in 3D wil printen, heeft ook een reeks instructies nodig. Als ze er vervolgens voor kiezen om datzelfde object jaren later opnieuw af te drukken, ze hebben toegang nodig tot de originele digitale informatie. Het object zelf slaat de afdrukinstructies niet op.

Onderzoekers van ETH Zürich hebben nu samengewerkt met een Israëlische wetenschapper om een ​​manier te ontwikkelen om uitgebreide informatie op te slaan in bijna elk object. "Met deze methode we kunnen instructies voor 3D-printen in een object integreren, zodat na decennia, of zelfs eeuwen, het zal mogelijk zijn om die instructies rechtstreeks van het object zelf te verkrijgen, " legt Robert Grass uit, Hoogleraar bij de afdeling Scheikunde en Toegepaste Biowetenschappen.

Verschillende ontwikkelingen van de afgelopen jaren hebben deze opmars mogelijk gemaakt. Een daarvan is de methode van Grass om producten te markeren met een DNA-barcode ingebed in minuscule glasparels. Deze nanobeads worden in de industrie gebruikt als tracers voor geologische tests of als markers voor hoogwaardige voedingsproducten, waardoor ze worden onderscheiden van vervalsingen met behulp van een relatief korte streepjescode die bestaat uit een 100-bits code. Deze technologie is nu gecommercialiseerd door ETH-spin-off Haelixa.

Het is mogelijk geworden om enorme hoeveelheden data op te slaan in DNA. Grass' collega Yaniv Erlich, een Israëlische computerwetenschapper, ontwikkelde een methode die het theoretisch mogelijk maakt om 215, 000 terabyte aan gegevens in een enkele gram DNA. En Grass zelf was in staat om een ​​heel muziekalbum op te slaan in DNA - het equivalent van 15 megabyte aan data.

De twee wetenschappers hebben deze methoden nu gecombineerd in een nieuwe vorm van gegevensopslag, zoals ze rapporteren in het journaal Natuur Biotechnologie . Ze noemen de opslagvorm DNA of Things, een start op het zogenaamde Internet of Things, waarin objecten via internet worden verbonden met informatie.

Vergelijkbaar met biologie

Als gebruiksvoorbeeld, de onderzoekers hebben 3D een konijn geprint uit plastic dat de instructies (ongeveer 100 kilobytes aan gegevens) bevat voor het afdrukken van het object. Dat deden de onderzoekers door minuscule glazen bolletjes met DNA aan het plastic toe te voegen. "Net als echte konijnen, ons konijn heeft ook zijn eigen blauwdruk, ' zegt Gras.

En net als in de biologie, deze nieuwe technologische methode bewaart de informatie over meerdere generaties - een functie die de wetenschappers hebben aangetoond door de afdrukinstructies van een klein deel van het konijn op te halen en deze te gebruiken om een ​​geheel nieuwe af te drukken. Ze konden dit proces vijf keer herhalen, in wezen het creëren van het "achter-achter-achterkleinkind" van het oorspronkelijke konijn.

"Alle andere bekende vormen van opslag hebben een vaste geometrie:een harde schijf moet eruit zien als een harde schijf, een cd als een cd. U kunt het formulier niet wijzigen zonder informatie te verliezen, Erlich zegt. "DNA is momenteel het enige gegevensopslagmedium dat ook als vloeistof kan bestaan, waardoor we het in objecten van elke vorm kunnen invoegen."

Informatie verbergen

Een verdere toepassing van de technologie zou zijn om informatie te verbergen in alledaagse voorwerpen, een techniek die experts steganografie noemen. Om deze toepassing te laten zien, de wetenschappers wendden zich tot de geschiedenis:een van de schaarse documenten die getuigen van het leven in het getto van Warschau tijdens de Tweede Wereldoorlog, is een geheim archief dat destijds door een joodse historicus en gettobewoner was verzameld en in melkbussen voor Hitlers troepen was verborgen. Vandaag, dit archief is opgenomen in het Memory of the World Register van UNESCO.

Gras, Erlich en hun collega's gebruikten de technologie om een ​​korte film over dit archief (1,4 megabyte) op te slaan in glasparels, die ze vervolgens in de lenzen van een gewone bril goten. "Het zou geen probleem zijn om met zo'n bril door de beveiliging van de luchthaven te gaan en zo informatie onopgemerkt van de ene plaats naar de andere te vervoeren. " zegt Erlich. In theorie, het moet mogelijk zijn om de glasparels te verbergen in plastic voorwerpen die tijdens het fabricageproces niet te hoge temperatuur bereiken. Dergelijke kunststoffen omvatten epoxiden, polyester, polyurethaan en siliconen.

Medicijnen en bouwmaterialen markeren

Verder, deze technologie kan worden gebruikt om medicijnen of bouwmaterialen zoals lijmen of verven te markeren. Informatie over de kwaliteit ervan kan direct in de medicatie of het materiaal zelf worden opgeslagen, Gras legt uit. Dit betekent dat medische toezichthoudende autoriteiten testresultaten van de kwaliteitscontrole van de productie rechtstreeks van het product kunnen aflezen. En in gebouwen bijvoorbeeld, werknemers die renovaties uitvoeren, kunnen erachter komen welke producten van welke fabrikanten in de oorspronkelijke structuur zijn gebruikt.

Momenteel, de methode is nog relatief duur. Het vertalen van een 3D-printbestand zoals opgeslagen in het DNA van het plastic konijn kost ongeveer 2, 000 Zwitserse franken, zegt Gras. Een groot deel daarvan gaat naar de synthese van de overeenkomstige DNA-moleculen. Echter, hoe groter de batchgrootte van objecten, hoe lager de eenheidskosten.