DNA-basierte Speicher: Forscher erhalten Erfinderpreis

Das Europäische Patentamt (EPA) hat den österreichischen Forscher Robert N. Grass und seinen Schweizer Kollegen Wendelin Stark mit dem Europäischen Erfinderpreis 2021 in der Kategorie »Forschung« ausgezeichnet. Ihre Verkapselungstechnologie, mit der Daten in winzigen Glaskugeln eingeschlossen werden, bietet eine neuartige Methode der Informations-Speicherung und liefert einen robusten DNA-Barcode für den Einsatz in Lieferketten.

Das Europäische Patentamt (EPA) zeichnet Robert Grass (links) und Wendelin Stark (rechts) für eine neuartige, DNA-basierte Speichermethode aus (Foto: ETH Zürich).Das Europäische Patentamt (EPA) zeichnet Robert Grass (Österreich) und Wendelin Stark (Schweiz) für eine neuartige Speichermethode aus, die digitale Daten in synthetischen DNA-Strängen kodiert und in schützende Glaskugeln einschließt. Die winzigen DNA-haltigen Partikel haben sich als robuste Barcodes erwiesen, mit denen Produkte und bestimmte Indikatoren in Lieferketten sicher nachverfolgbar sind.

»Die bemerkenswerte interdisziplinäre Forschung von Grass und Stark hat zu einer Erfindung geführt, die das Potenzial hat, die langfristige Datenspeicherung ganz neu zu gestalten«, sagt EPA-Präsident António Campinos. »Da die Digitalisierung fast jeden Aspekt der Gesellschaft verändert, ist diese Innovation ein echter Fortschritt, um die von uns produzierten Informationen haltbarer zu machen. Sie verspricht zudem Anwendungen in einer Vielzahl von Produkten.«

Die 15. Verleihung des Europäischen Erfinderpreis erfolgte dieses Jahr im Rahmen einer digitalen Veranstaltung. Er ist einer der renommiertesten Innovationspreise Europas und wird jährlich vom EPA verliehen, um herausragende Erfinder auszuzeichnen, die einen außergewöhnlichen Beitrag zur Entwicklung der Gesellschaft, technologischem Fortschritt und Wirtschaftswachstum geleistet haben.

Langzeitdatenspeicherung mit versiegelter DNA

Beide Wissenschaftler arbeiten am Departement für Chemie und Angewandte Biowissenschaften der ETH Zürich. Ihre Speicher-Methode basiert auf Schreiben (Synthese) und Lesen (Sequenzierung) von DNA-Strängen, die nach Kontakt mit Wasser, Luft oder Hitze eigentlich schnell chemisch zersetzt werden.

Zur Lösung dieses Problems ließen sich die beiden Forscher letztlich von der Konservierung von DANN in Fossilien inspirieren. Es gelang, synthetische DNA in winzige Glaspartikel einzuschließen, die bis zu 10.000-mal dünner sind als ein Blatt Papier. Diese nicht-porösen »Glasfossilien« schützen die DNA vor ätzenden Substanzen und Temperaturschäden. Die DNA kann später leicht wiedergewonnen werden, indem die Partikel mit einer Fluoridlösung behandelt werden, die das Glas auflöst, ohne dabei die Information zu beschädigen. »Wir stellen uns in nicht allzu ferner Zukunft eine Welt vor, in der das Lesen von DNA eine Alltagsanwendung ist«, erläutert Grass. »In dem Umfeld, in dem wir arbeiten, ist das Lesen und Schreiben von DNA so, als würde man einen Stift und Papier nutzen – ein viel alltäglicheres Medium, mit dem die Menschen interagieren können.«

Mit Hilfe ihrer Patente haben Grass und Stark die Technologie inzwischen über das ETH Spin-Off-Unternehmen Haelixa kommerzialisiert. Das Unternehmen ist eines von mehreren Spin-Offs der Universität, die von den Forschern mitgegründet wurden. Ihre Technik wurde bereits eingesetzt, um unterirdische Wasserflüsse zu verfolgen und Produkte in Lieferketten zu verifizieren. Auch das Potenzial als kostengünstige Datenspeicher-Lösung der Zukunft soll weiter erschlossen werden.

.