Uma equipa da Universidade do Arizona, nos Estados Unidos, apresentou um procedimento que permite gravar, processar e proteger informações utilizando a forma física das moléculas de DNA, dispensando o tradicional sequenciamento genético. A investigação, conduzida por Gde Wisna sob coordenação do professor Hao Yan, demonstra que o DNA pode funcionar como plataforma de dados independente do seu código biológico, abrindo caminho para sistemas de armazenamento e computação em nanoescala menos dispendiosos e mais rápidos.
Limitações dos sistemas atuais
Projetos anteriores já tinham mostrado que uma fita de DNA poderia arquivar todo o repertório musical conhecido e até executar operações lógicas complexas. Contudo, essas aplicações enfrentam entraves práticos: ler ou escrever informações exige sequenciar as bases nitrogenadas, processo demorado, caro e que depende de laboratórios “molhados”. A necessidade de equipar salas limpas com reagentes, enzimas e aparelhos de alto custo tem adiado a adoção comercial da computação molecular.
O novo estudo parte de um princípio diferente. Em vez de utilizar a sequência de adenina, timina, citosina e guanina como sinal digital, a equipe explora o formato das estruturas construídas com o material genético. Essa abordagem elimina a etapa de leitura química, considerada o maior gargalo das iniciativas baseadas em DNA.
Como funciona o novo método
Os investigadores recorreram à técnica conhecida como origami de DNA, que dobra fitas de nucleotídeos para criar figuras bidimensionais e tridimensionais em nanoescala. Cada formato torna-se uma “letra” física de um alfabeto próprio. Ao combinar várias dessas letras, é possível compor frases inteiras equivalentes a sequências de bits ou caracteres de texto.
Na fase de leitura, as nanoestruturas passam individualmente por um sensor microscópico capaz de detetar variações no sinal elétrico gerado quando cada partícula cruza o dispositivo. Um software de aprendizagem automática regista esses padrões, identifica a forma da molécula e converte a informação de volta para caracteres legíveis com elevada precisão.
Ao transferir a carga informativa do domínio químico para o geométrico, o sistema ganha três vantagens principais: velocidade de leitura superior, redução de custos operacionais e compatibilidade com ambientes secos, aproximando-se dos processos tradicionais da indústria de semicondutores.
Segurança reforçada e compactação de dados
Além de armazenar, o método também serve para criptografar dados. Como cada investigador pode criar o seu próprio conjunto de formas, o número de combinações possíveis aumenta significativamente, dificultando a decifração não autorizada. A adoção de figuras tridimensionais permite ainda compactar volumes maiores em chaves moleculares minúsculas, adicionando complexidade ao sistema de proteção.
Imagem: Tecnologia e Inovação
Em testes de prova de conceito, a equipa registou informações básicas, recuperou o conteúdo sem erros e aplicou rotinas de codificação que impediram a leitura dos dados por ferramentas padrão. Segundo Hao Yan, tratar o DNA “como plataforma de informação, e não apenas como material genético”, oferece novas perspetivas para a gestão de dados na escala de nanossegundos e nanómetros.
Perspectivas e próximos passos
Para o professor Wang, que colaborou na análise dos resultados, a investigação exemplifica a convergência entre biologia e tecnologia de semicondutores. Ele destaca potencial em áreas como biossensores de alta precisão e nanodispositivos programáveis. Embora o estudo se concentre em experiências de laboratório, as técnicas descritas podem acelerar o desenvolvimento de hardware dedicado à computação molecular, sem depender de pipelines de sequenciação.
Ainda são necessários avanços na padronização de sensores, na automação do fabrico de origami de DNA em larga escala e na integração dos algoritmos de aprendizagem automática aos fluxos de dados industriais. No entanto, ao eliminar o sequenciamento, os autores acreditam ter removido o maior obstáculo técnico para sistemas de informação baseados em DNA.
Com o custo de armazenamento digital convencional a crescer e a procura por soluções mais densas a intensificar-se, a possibilidade de “cassete” molecular reaparece sob nova roupagem. Se as etapas de produção forem industrializadas, empresas poderão gravar e proteger grandes volumes de dados em estruturas invisíveis a olho nu, acessíveis por sensores compactos e estáveis.
O trabalho da Universidade do Arizona surge, assim, como marco no esforço global para transformar o DNA de portador biológico em infraestrutura de tecnologia da informação. Ao provar que é viável ler e escrever sem reagentes complexos, o estudo aproxima a computação molecular de contextos comerciais, desde centros de dados até aplicações em dispositivos móveis e Internet das Coisas.
