Pesquisadores da Universidade Politécnica de Hong Kong (PolyU) desenvolveram uma técnica inovadora que utiliza proteínas projetadas para armazenar dados digitais. O método alcança densidade 30 vezes maior a um custo equivalente a apenas 10% dos métodos baseados em peptídeos.
A inovação surge em meio à crescente demanda por soluções de armazenamento impulsionada pela explosão da inteligência artificial, análise de big data e dispositivos inteligentes.
A equipe liderada por Zhongping Yao, professor associado do Departamento de Tecnologia Química e Biológica Aplicada da PolyU, completou pela primeira vez o ciclo integral de gravação e recuperação de dados usando proteínas projetadas de novo. A abordagem promete estabelecer uma arquitetura de armazenamento baseada em proteínas que seja sustentável, de alta capacidade e estável.
A solução oferece resposta concreta ao crescimento exponencial de dados gerados globalmente por sistemas de IA.
As proteínas, ao contrário do DNA e dos peptídeos, oferecem capacidade superior de armazenamento por serem compostas por sequências mais longas de aminoácidos. Elas também podem ser produzidas em larga escala e a baixo custo por sistemas biológicos, como bactérias e células animais, que expressam as moléculas desejadas a partir de informações genéticas injetadas.
O estudo foi publicado na revista científica Nature Communications e detalha como o grupo superou desafios críticos relacionados à estabilidade e solubilidade das sequências de aminoácidos portadoras de dados. Inspirando-se no padrão de sequência do colágeno, os cientistas projetaram um modelo proteico que melhora a estabilidade estrutural e a resistência à degradação, testado com sucesso por meio da bactéria Escherichia coli (E. coli) para expressar as proteínas projetadas.
Para recuperar os dados, as proteínas foram digeridas e analisadas por espectrometria de massa, permitindo a identificação das sequências de aminoácidos. Um software desenvolvido pela própria equipe reconstruiu as sequências completas e converteu-as de volta em cadeias de bits, utilizando um esquema de correção de erros para garantir leitura precisa das informações.
Além do armazenamento básico, as proteínas foram funcionalizadas para permitir acesso aleatório e proteção criptográfica dos dados. Os pesquisadores demonstraram a capacidade de acessar segmentos específicos sem decodificar todo o conjunto, utilizando anticorpos para capturar proteínas-alvo durante o processo de purificação.
A criptografia foi testada com sucesso ao codificar mensagens secretas que só poderiam ser recuperadas por um composto de afinidade previamente conhecido, garantindo camada adicional de segurança. Esse recurso amplia significativamente o leque de aplicações práticas da tecnologia, especialmente em setores sensíveis como defesa, finanças e saúde.
O professor Yao concluiu que a estabilidade inerente, a facilidade de preservação e a alta capacidade de armazenamento das proteínas as tornam excelentes portadoras para grandes volumes de dados a longo prazo, com potencial inclusive para armazenar informações digitais dentro de organismos vivos. O próximo passo da pesquisa será alcançar capacidades de armazenamento em massa, acelerar as velocidades de leitura e escrita e reduzir ainda mais os custos de produção das proteínas projetadas.
A pesquisa coloca Hong Kong na fronteira mundial da bioinformática aplicada, em um momento em que centros de dados convencionais enfrentam limites físicos, energéticos e ambientais cada vez mais severos. A solução biológica desponta como alternativa viável diante do colapso anunciado das infraestruturas tradicionais de silício frente à voracidade da era da inteligência artificial.
Com informações de PHYS.
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