Bagaimana cara menyimpan data biologi sintesis misaknya untuk kepeluan farmasi dan manufaktur? Gunakan platform mikro modular salah satu inovasi yang dibuat oleh para ahli Fraunhofer.
Penulis/editor: Rayendra L Toruan
mmINDUSTRI.co.id – Fraunhofer-Gesellschaft (sumber): Platform mikro modular merupakan inovasi terbaru yang digunakan sebagai teknologi penyimpanan data dengan memanfaatkan biologi sintetis untuk menciptakan solusi penyimpanan data dengan kepadatan tinggi.
Melalui proyek BIOSYNTH para peneliti di Fraunhofer-Gesellschaft melakukan pengembangan platform mikro yang mampu menyimpan data dalam bentuk DNA, RNA, dan peptida.
Dengan menggunakan teknologi platform mikro modular maka platform ini mampu menyediakan kapasitas penyimpanan yang luar biasa besar dan memiliki ketahanan terhadap penuaan dan efisiensi energi yang tinggi.
“Thank you for visiting mmindustri.co.id. Subscribe for the latest news and insight. Enter your email (Your email address will not be published)
Proyek BIOSYNTH yang didanai oleh Fraunhofer-Gesellschaft bertujuan untuk mengembangkan platform mikrocip baru yang memungkinkan biosintesis bebas sel yang efisien dan dapat dikontrol secara digital.
Para ahli berasa dari Fraunhofer Institute for Photonic Microsystems IPMS memimpin konsorsium dan berkolaborasi dengan Fraunhofer Institute for Toxicology and Experimental Medicine ITEM dan Fraunhofer Institute for Cell Therapy and Immunology, bagian dari Bioanalytics and Bioprocesses IZI-BB.
Mereka meracang teknologi yang mudah digunakan di masa depan untuk penyimpanan data massal (besar) dengan kepadatan penyimpanan yang sangat tinggi atau dalam penyaringan polutan dalam toksikologi manusia.
Apa itu biologi sintetis? Biologi sintetis adalah bidang penelitian yang bertujuan untuk merancang, mereplikasi, atau memodifikasi sistem biologis di laboratorium. Hal ini dilakukan dengan mengembangkan komponen standar yang dapat dirakit secara tepat menjadi unit baru.
DNA sintetis dapat digunakan untuk menyimpan dan mengompresi data biner, dan meskipun penulisan DNA pada microchip tetap menjadi tantangan yang signifikan, hal itu juga menghadirkan peluang yang substansial.
Informasi dapat disimpan pada kepadatan tinggi pada microchip dengan mengatur pasangan basa secara khusus dalam cara tiga dimensi yang dapat dikontrol secara digital.
Penyimpanan data biologis sintetis bertujuan untuk mengatasi keterbatasan kapasitas dan efisiensi penyimpanan data saat ini. Dengan teknologi ini, data dapat disimpan dalam jumlah besar dengan biaya yang lebih rendah dan dalam ruang yang lebih kecil, menjadikannya solusi ideal untuk kebutuhan penyimpanan data masa depan demikian disarikan dari ketmarket.eu
Selain itu, konsorsium tersebut sedang menjajaki aplikasi lain dari biologi sintetis, seperti mendeteksi patogen dalam air limbah seperti pendekatan sensorik.
Apa kontribusi BIOSYNTH terhadap peningkatan proses? Proyek BIOSYNTH bertujuan untuk meningkatkan kinerja sintesis mikrobiologi saat ini dengan menyatukan keahlian dari tiga Institut Fraunhofer seperti diuraikan sebelumnya.
Dengan menggunakan teknologi microsystem modern, platform microchip universal sedang diteliti yang dapat digunakan untuk menulis DNA, RNA, dan peptida.
Metode sintesis sebelumnya, seperti spotting tidak efisien, terutama dalam menghasilkan segmen DNA yang panjang, dan cenderung tidak akurat, dengan koreksi yang memakan waktu dan biaya. Selain itu, peralatan yang ada berukuran besar dan terkait dengan biaya yang tinggi.
“Proyek BIOSYNTH bertujuan untuk mengeksplorasi fondasi teknis dan biologis mikrosistem untuk sintesis mikrobiologi canggih dengan hasil tinggi dalam mikrocip yang sangat terintegrasi dengan komponen termal, fotonik, dan fluida, yang menangani penyimpanan data massa biologis dengan kepadatan penyimpanan yang sangat tinggi dan ketahanan terhadap penuaan, serta aplikasi dalam biologi, biokimia, atau ekologi terapan,” tutur Dr. Uwe Vogel, pemimpin konsorsium dari Fraunhofer IPMS.
Para peneliti mengembangkan platform mikro modular berdasarkan teknik fabrikasi mikrocip konvensional untuk menulis urutan nukleotida yang ditentukan perangkat lunak (DNA, RNA, atau peptida).
Platform ini memungkinkan penerapan penyimpanan data massa biologis untuk proses yang sangat paralel dan hasil tinggi, seperti proses produksi volume industri mikroelektronika.
Dirancang dan diproduksi menggunakan metode mikroelektronika, platform ini mengintegrasikan sel reaksi miniatur pada tingkat mikrometer, yang memiliki volume reaksi dalam kisaran pikoliter, untuk sintesis bebas sel dalam susunan matriks aktif yang dapat diprogram secara bebas.
Komponen termal dan fotonik khusus, serta fungsionalisasi permukaan setiap sel reaksi, memungkinkan pengangkutan, imobilisasi, aktivasi, dan pemantauan kondisi dan hasil proses.
Aplikasi platform mikro modular
Selain penyimpanan data massal, ada aplikasi lain untuk biologi sintetis (lihat Gambar kiri atas). Misalnya, Fraunhofer ITEM mengerjakan metode pengkodean dalam komponen biologis. Ini termasuk kode koreksi kesalahan dan metode kompresi.
Ini memungkinkan bahkan gambar dengan heterogenitas piksel rendah untuk dikodekan dalam DNA dengan memecah basa berulang dengan masker acak dan menyimpan data dalam plasmid.
Penyimpanan gambar dalam DNA dan kemungkinan pengambilan kembali tanpa kesalahan sedang diselidiki secara eksperimental, dan skema pengkodean telah dikembangkan yang memungkinkan kompresi dan menghindari pergeseran gambar yang disebabkan oleh kesalahan.
Prof. Christoph Schäfers, Direktur Institut Fraunhofer untuk Biologi Molekuler dan Ekologi Terapan IME, menjelaskan bidang aplikasi lain dari biologi sintetis, “Pemindaian toksikologi manusia menggunakan biologi sintetis menggunakan sistem biologis yang dibuat secara artifisial untuk menguji efek zat pada tubuh manusia. Metode ini memungkinkan efek yang berpotensi berbahaya untuk dideteksi dan dianalisis pada tahap awal.”
Bagaimana hasil proyek tersebut dipraktikkan?
Proyek ini didukung oleh sekelompok penasihat terkenal dari industri, akademisi, dan praktik, termasuk para ahli dari Universitas Marburg, XFAB, Infineon, Fed Arsip eral, dan Hybrotec. Hasil sementara proyek ini telah dipresentasikan kepada publik pada lokakarya yang berlangsung di Berlin, Jerman pada tanggal 21 Agustus 2024—berkaitan dengan KTT SynBioReactor.
Perlu memahami bahwa data biologis sintesis adalah informasi genetik yang dihasilkan melalui proses sintesis DNA, RNA, atau peptida secara artifisial. Data ini mencakup urutan nukleotida yang dapat digunakan untuk berbagai aplikasi bioteknologi dan medis demikian laman theconversation.com
Kenapa data itu diperlukan? Data biologis sintesis memungkinkan penyimpanan informasi dalam volume yang sangat kecil dengan kepadatan tinggi, mengatasi keterbatasan penyimpanan data konvensional. Data yang disimpan dalam bentuk DNA lebih tahan terhadap kerusakan dan degradasi dibandingkan media penyimpanan elektronik.
Data ini pun mendukung penelitian dan pengembangan dalam bidang medis, termasuk penemuan obat dan terapi genetik. Contoh penggunaan penyimpanan data biologis sintetis seperti di farmasi dan manufaktur.
Data biologis sintetis digunakan untuk menyimpan informasi genetik yang membantu dalam penemuan obat baru. Misalnya, urutan DNA yang disintesis dapat digunakan untuk mengidentifikasi target molekuler baru untuk terapi kanker atau penyakit genetik lainnya.
Sedangkan informasi genetik yang disimpan dalam bentuk DNA sintetis dapat digunakan untuk mengembangkan vaksin lebih cepat. Ini memungkinkan produksi vaksin yang lebih efisien dan responsif terhadap wabah penyakit baru.
Bagaimana dengan penggunaanna di sektor manufaktur? Data biologis sintetis digunakan dalam produksi bahan kimia dan biofuel. Misalnya, mikroorganisme yang direkayasa secara genetik dapat digunakan untuk memproduksi bahan kimia industri atau biofuel dengan efisiensi tinggi demikian para penelti.
Informasi genetik yang disimpan dapat digunakan untuk memproduksi bioplastik yang lebih ramah lingkungan. Mikroorganisme yang direkayasa dapat menghasilkan polimer yang dapat terurai secara hayati.
Para peneliti BIOSYNTH menawarkan solusi berupa platform mikro yang dapat menulis urutan nukleotida yang didefinisikan oleh perangkat lunak (DNA, RNA, atau peptida) dengan tingkat paralelisme dan kecepatan tinggi.
Platform mikro modular ini dirancang menggunakan teknologi fabrikasi mikrochip konvensional, memungkinkan produksi massal penyimpanan data dengan efisiensi tinggi.
This type of article is favored by our readers. Would your company willing to sponsor it? Kindly email us: business@mmindustri.co.id or fill this form
