16:12
Молекулярная система маркировки на основе ДНК, которая могла бы заменить печатные штрих-коды

У многих людей был опыт, когда их тыкали в спину пластиковой биркой, когда они примеряли одежду в магазине. Это всего лишь один пример технологии радиочастотной идентификации, которая стала опорой не только в розничной торговле, но и в производстве, логистике, транспорте, здравоохранении и многом другом. Другие системы маркировки включают сканируемый штрих-код и QR-код.

Несмотря на свою почти повсеместную распространенность, эти системы маркировки объектов имеют свои недостатки: они могут быть слишком большими или негибкими для определенных применений, их легко повредить или удалить, и они могут быть непрактичными для применения в больших количествах. Но последние достижения в области хранения и вычисления данных на основе ДНК открывают новые возможности для создания системы маркировки, которая меньше и легче, чем обычные методы.

Это точка зрения Porcupine, новой молекулярной системы маркировки, введенной Вашингтонским университетом и исследователями Microsoft. Эти метки могут быть запрограммированы и считаны в течение нескольких секунд с помощью портативного нанопористого устройства. В новой статье, опубликованной в ноябре. 3 в Nature Communicationsкоманда описывает, как обезвоженные нити синтетической ДНК могут занять место громоздких пластиковых или печатных штрих-кодов. Основываясь на последних разработках в области технологий секвенирования ДНК и необработанных инструментов обработки сигналов, недорогой и удобный дизайн команды исключает необходимость доступа к специализированным лабораториям и оборудованию.

"Молекулярная маркировка-это не новая идея, но существующие методы все еще сложны и требуют доступа к лаборатории, что исключает многие реальные сценарии",-говорит ведущий автор Кэтрин Дорощак, докторант UW в школе компьютерных наук и инженерии пола г. Аллена. "Мы разработали первую портативную, сквозную молекулярную систему маркировки, которая позволяет быстро, по требованию кодировать и декодировать в масштабе, и которая является более доступной, чем существующие методы молекулярной маркировки."

Вместо радиоволн или печатных линий схема маркировки дикобраза опирается на набор отдельных нитей ДНК, называемых молекулярными битами, или "молбитами" для краткости, которые включают в себя сильно разделяемые сигналы нанопор для облегчения последующего считывания. Каждый отдельный молбит содержит одну из 96 уникальных последовательностей штрих-кода в сочетании с более длинным фрагментом ДНК, выбранным из набора заранее определенных длин последовательностей. В системе дикобраза двоичные нули и единицы цифровой метки обозначаются наличием или отсутствием каждого из 96 молбитов.

"Мы хотели доказать эту концепцию, добившись высокой точности, следовательно, первоначальных 96 штрих-кодов, но мы намеренно разработали нашу систему, чтобы быть модульной и расширяемой",-говорит соавтор Карин Штраус, старший главный научный руководитель Microsoft Research и партнерский профессор Школы Аллена. "С этими начальными штрихкодами Porcupine может производить примерно 4,2 миллиарда уникальных меток с использованием базового лабораторного оборудования без ущерба для надежности при считывании."

Хотя ДНК, как известно, дорого читать и писать, Дикобраз обходится без этого, предварительно собирая фрагменты ДНК. Помимо снижения стоимости, этот подход имеет дополнительное преимущество, позволяющее пользователям произвольно смешивать существующие нити для быстрого и легкого создания новых тегов. Молбиты подготавливаются к считыванию во время первоначальной сборки бирки, а затем обезвоживаются, чтобы продлить срок годности бирки. Этот подход защищает от загрязнения от других ДНК, присутствующих в окружающей среде, одновременно сокращая время считывания позже.

Еще одно преимущество системы дикобраза состоит в том, что молбиты чрезвычайно малы, достигая всего нескольких сотен нанометров в длину. На практике это означает, что каждая молекулярная метка достаточно мала, чтобы вместить более миллиарда копий в пределах одного квадратного миллиметра поверхности объекта. Это делает их идеальными для того, чтобы следить за небольшими предметами или гибкими поверхностями, которые не подходят для обычных методов маркировки. Невидимый невооруженным глазом, наноразмерный форм-фактор также добавляет еще один уровень безопасности по сравнению с обычными тегами.

- В отличие от существующих методов инвентаризации, метки ДНК не могут быть обнаружены ни на глаз, ни на ощупь. Практически говоря, это означает, что их трудно подделать", - сказал старший автор Джефф Нивала, научный сотрудник Школы Аллена. "Это делает их идеальными для отслеживания дорогостоящих предметов и отделения законных товаров от подделок. Такая система, как "дикобраз", может также использоваться для отслеживания важных документов. Например, вы можете представить себе молекулярную маркировку, используемую для отслеживания бюллетеней избирателей и предотвращения фальсификаций на будущих выборах."

Чтобы прочитать данные в Бирке дикобраза, пользователь регидратирует бирку и запускает ее через портативное нанопористое устройство. Чтобы продемонстрировать это, исследователи закодировали, а затем расшифровали свою лабораторную аббревиатуру "M-I-S-L" надежно и в течение нескольких секунд с помощью системы Porcupine. Поскольку достижения в области нанопористых технологий делают их все более доступными, команда считает, что молекулярная маркировка может стать все более привлекательным вариантом в различных реальных условиях.

"Porcupine - это еще один захватывающий пример гибридной молекулярно-электронной системы, сочетающей молекулярную инженерию, новые технологии зондирования и машинное обучение, чтобы обеспечить новые приложения",-сказал соавтор Луис Сезе, профессор Школы Аллена.

Похожие материалы:

Похожие материалы не найдены.

Так же рекомендуем посмотреть:

Сезон вторжения пауков в дом: почему СМИ могут быть виноваты в вашей арахнофобии


Секрет эротических ощущений и сексуального удовлетворения


Стэн Тираннозавр Рекс только что стал самым дорогим ископаемым когда либо проданным

Категория: Тайны / Новости / Гипотеза / Наука | Просмотров: 47 | Добавил: admin | Теги: Молекулярная система маркировки на , которая могла бы заменить печатные , портативное нанопористое устройство, система маркировки, молекулярная маркировка, метка | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
avatar