Sebuah teknik baru memungkinkan penyimpanan data dalam polimer sintetik, memungkinkan akses bit langsung tanpa decoding urutan penuh, secara signifikan meningkatkan kepadatan dan stabilitas penyimpanan, yang ditunjukkan dengan pengkodean alamat universitas dalam ASCII dalam polimer.
Kebutuhan akan penyimpanan data semakin meningkat, dengan banyak jenis data yang memerlukan penyimpanan jangka panjang. Polimer sintetik menghadirkan alternatif yang efisien dibandingkan media penyimpanan tradisional, karena dapat menyimpan informasi dengan menggunakan lebih sedikit ruang dan energi. Namun, metode pengambilan konvensional, seperti spektrometri massa, membatasi panjang—dan kapasitas penyimpanan—dari rantai polimer individual. Sekarang, seperti yang dilaporkan dalam Kimia Terapanpara peneliti telah mengembangkan pendekatan baru yang mengatasi keterbatasan ini, memungkinkan akses langsung ke bit data tertentu tanpa harus membaca keseluruhan rantai.
ADVERTISEMENT
SCROLL TO RESUME CONTENT
Keuntungan Penyimpanan Polimer Dibandingkan DNA
Data terakumulasi secara konstan, dihasilkan oleh transaksi bisnis, pemantauan proses, jaminan kualitas, dan pelacakan produk. Pengarsipan data dalam jumlah besar selama beberapa dekade memerlukan ruang dan energi yang besar. Untuk penyimpanan jangka panjang dari kumpulan data besar yang jarang diakses, makromolekul dengan urutan tertentu, seperti DNA dan polimer sintetik, menawarkan solusi yang menarik.
Tantangan Teknis dan Solusi Inovatif
Polimer sintetik memiliki keunggulan dibandingkan DNA: sintesis sederhana, kepadatan penyimpanan lebih tinggi, dan stabilitas dalam kondisi keras. Kerugiannya adalah informasi yang dikodekan dalam polimer didekodekan dengan spektrometri massa (MS) atau pengurutan massa tandem (MS2).
Untuk metode ini, ukuran molekul harus dibatasi, yang sangat membatasi kapasitas penyimpanan setiap rantai polimer. Selain itu, rantai yang lengkap harus didekodekan secara berurutan, blok penyusun demi blok penyusun—bagian-bagian yang menarik tidak dapat diakses secara langsung.
Ini seperti harus membaca keseluruhan buku, bukan hanya membuka halaman yang relevan. Sebaliknya, rantai panjang DNA dapat dipotong menjadi fragmen-fragmen dengan panjang acak, diurutkan secara individual, dan kemudian direkonstruksi secara komputasi ke dalam rangkaian aslinya.
Terobosan dalam Pengkodean dan Pengambilan Data
Kyoung Taek Kim dan timnya di Departemen Kimia Universitas Nasional Seoul (Rep. Korea) telah mengembangkan metode baru dimana rantai polimer sintetik sangat panjang yang berat molekulnya jauh melebihi batas analitis MS dan MS2 dapat diterjemahkan secara efisien.
Sebagai demonstrasi, tim mengkodekan alamat universitas mereka ke dalam ASCII dan menerjemahkannya—bersama dengan kode deteksi kesalahan (CRC, metode mapan yang digunakan untuk memastikan integritas data)—ke dalam kode biner, urutan satu dan nol.
Urutan 512-bit ini disimpan dalam rantai polimer yang terbuat dari dua monomer berbeda: laktat asam untuk mewakili 1 dan asam fenilaktat untuk mewakili 0. Pada interval yang tidak teratur, mereka juga memasukkan kode fragmentasi yang mengandung asam mandelat. Ketika diaktifkan secara kimia, rantai putus di lokasi tersebut. Dalam demonstrasinya, mereka memperoleh 18 fragmen dengan berbagai ukuran yang dapat didekodekan secara individual oleh MS2 pengurutan.
Perangkat lunak yang dikembangkan secara khusus pada awalnya mengidentifikasi fragmen berdasarkan massa dan kelompok akhirnya, seperti yang ditunjukkan oleh spektrum MS. Selama MS2 proses, ion molekul yang diukur sebelumnya direm lebih lanjut, dan potongan-potongan ini kemudian juga dianalisis. Fragmen-fragmen tersebut dapat diurutkan berdasarkan perbedaan massa potongan-potongan tersebut. Dengan bantuan kode deteksi kesalahan CRC, perangkat lunak merekonstruksi urutan seluruh rantai, mengatasi batas panjang rantai polimer.
Tim juga dapat memecahkan kode bagian yang menarik tanpa mengurutkan seluruh rantai polimer (akses acak), seperti kata “kimia” dalam kode alamatnya. Dengan mempertimbangkan bahwa bagian-bagian alamat mereka semuanya dalam urutan tertentu (departemen, institusi, kota, kode pos, negara) dan dipisahkan dengan koma, mereka dapat mengisolasi lokasi penyimpanan informasi yang diinginkan dalam rantai dan hanya mengurutkan fragmen yang relevan.
Referensi: “Urutan Senapan Kopoliester 512-mer Memungkinkan Akses Acak ke Informasi Tersimpan” oleh Heejeong Jang, Hyunseon Chu, Hyojoo Noh dan Kyoung Taek Kim, 30 Agustus 2024, Kimia Terapan Edisi Internasional.
DOI: 10.1002/anie.202415124
RakyatPos.ID Network
