Synthetische DNA als Datenspeicher der Zukunft
Fraunhofer-Institute entwickeln im Projekt BIOSYNTH eine Mikrochip-Plattform für synthetische DNA als zukünftiges Massenspeicher-Medium. Das Vorhaben adressiert die Herausforderungen wachsender Datenmengen mit einer ressourceneffizienten Lösung.
Drei Fraunhofer-Institute arbeiten im Rahmen des BIOSYNTH-Projekts an der Entwicklung einer neuartigen Mikrochip-Plattform für synthetische DNA als zukünftiges Medium zur Massenspeicherung von Daten. Diese Initiative begegnet der globalen Herausforderung eines stetig steigenden Datenvolumens, für das traditionelle Speichermethoden zunehmend an ihre Grenzen stoßen.
Die wachsende Nachfrage nach Speicherlösungen hat die Forschung nach alternativen Technologien vorangetrieben. Dr. Uwe Vogel, Projektkoordinator und Leiter der Abteilung für Mikrodisplays und Sensoren am Fraunhofer IPMS, bezeichnet synthetische DNA als vielversprechenden Ansatz für die langfristige Datenarchivierung, der sowohl Platz als auch Ressourcen spart.
Das BIOSYNTH-Projekt nutzt etablierte Mikrochip-Fertigungstechniken zur Erstellung einer Plattform mit miniaturisierten Reaktionszellen. Diese ermöglicht eine effiziente und skalierbare Synthese von DNA. Die Plattform integriert CMOS-Steuerelektronik, Mikroheizelemente sowie optische Komponenten wie OLEDs und Fotodioden zur Echtzeitüberwachung während des Syntheseprozesses.
Das Kernkonzept besteht darin, digitale Daten in synthetische DNA-Stränge zu kodieren, indem Binärcode in Sequenzen der vier DNA-Basen – Guanin (G), Thymin (T), Cytosin (C) und Adenin (A) – übersetzt wird. Entwickelte Algorithmen und Fehlerkorrekturverfahren gewährleisten die Datenintegrität, selbst bei möglichen Synthesefehlern. Das Projekt untersucht zudem die Ausweitung der Technologie auf biologische Anwendungen, wie das Screening auf schädliche Substanzen und die Entwicklung von Wirkstoffen.