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Fraunhofer Sachsen arbeitet an Erbgut-Speicherchips

Erbgut-Moleküle wie die DNS-Doppelhelix können auch von Menschen generierte Daten speichern. Illustration: Dall-E, hw

Erbgut-Moleküle wie die DNS-Doppelhelix können auch von Menschen generierte Daten speichern. Illustration: Dall-E, hw

Projekt „Biosynth“: Institute aus Dresden und Potsdam wollen große Datenmengen in DNS-Molekülen ablegen

Dresden, 2. November 2022. Fraunhofer-Ingenieure aus Sachsen und Brandenburg wollen große Datenmengen künftig in Bio-Chips speichern. Diese neuartigen DNS-Mikrokabore sollen Erbgut-Moleküle erzeugen können, um darin Informationen – zum Beispiel als binäre Daten – besonders dicht abzulegen. Das geht aus einer Mitteilung des Dresdner Fraunhofer-Instituts für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik (FEP) hervor, das das Konsortium „Modulare Hochdurchsatz-Mikro-Plattform für künftige Massendatenspeicher aus synthetischer Biologie“ (Biosynth) koordiniert.

„Große Herausforderung, aber auch eine Riesenchance“

Ein Ziel dabei sei es, bis zum Sommer 2025 „die technologischen, biologischen und informationstechnischen Grundlagen für biologische Massendatenspeicher extrem hoher Speicherdichte und Alterungsbeständigkeit“ zu legen, erklärt FEP-Forscher Dr. Uwe Vogel. Die Bio-Schaltkreise sollen massenhaft mit Technologien herstellbar sein, wie sie bereits in heutigen Chipfabriken im Einsatz sind. Es handele sich dabei um „eine große Herausforderung, aber auch eine Riesenchance“, heißt es in der Fraunhofer-Mitteilung. Damit könnten „Informationen in sehr hoher Dichte durch die spezifische dreidimensionale und digital steuerbare Anordnung von Basenpaaren direkt auf einem Mikrochip gespeichert werden“.

Statt in Silizium-Transistoren will das Biosynth-Konsortium binäre Daten künftig besonders dicht in Erbgutmolekül-Chips speichern. Foto: Jürgen Lösel für das Fraunhofer FEP, LuckyStep / shutterstock, cigdem / shutterstock | Design: Finn Hoyer, Fraunhofer FEP

Statt in Silizium-Transistoren will das Biosynth-Konsortium binäre Daten künftig besonders dicht in Erbgutmolekül-Chips speichern. Foto: Jürgen Lösel für das Fraunhofer FEP, LuckyStep / shutterstock, cigdem / shutterstock | Design: Finn Hoyer, Fraunhofer FEP

Mikrolabor-Chips sollen DNS, RNS und Protein-Bausteine kodieren

Konkret sollen die Chips imstande sein, Erbgut-Moleküle wie Desoxyribonukleinsäuren (DNS), Ribonukleinsäuren (RMS) und Peptide – als Vorstufe zu Proteinen – zu erzeugen. Dies soll in mikroskopisch kleinen Reaktionszellen geschehen, die jeweils ein paar Pikoliter (Billionstel Liter) fassen. Diese Zellen werden parallel durch eine Matrix ansteuerbar sein. Sie sollen deutlich effizienter und präziser funktionieren als bisherige Synthesesysteme zum Beispiel durch Drucker, versprechen die Projektpartner.

Kombination aus Mikroheizern, Steuerelektronik, Oleds und Reaktionszellen

Das FEP will unter anderem die Ansteuerchips für die Biosynthese-Mikroheizer, organischen Leuchtdioden (Oled) und Lichtsensoren der Reaktionszellen entwerfen. Das Dresdner Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme (IPMS) entwickelt dafür Temperaturregler, die auf mikromechanischen Ultraschallwandlern („Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers“ – CMUT) basieren. Der Potsdamer Fraunhofer-Institutsteil für Bioanalytik und Bioprozesse (IZI-BB) entwirft auf dieser Basis den Syntheseprozess für die Bio-Datenspeicher und der Programmierung der Mikrochips. Als Berater sind unter anderem die Uni Marburg, die Mikroelektronik-Unternehmen XFAB und Infineon, das Bundesarchiv und die Potsdamer Biotech-Firma Hybrotec an Bord.

Autor: hw

Quellen: Fraunhofer FEP und IPMS