Forskere bygger en holdbar molekylær krypteringsnøgle af sekvensdefinerede polymerer

Mange mennesker og virksomheder bekymrer sig om, at følsomme data bliver hacket, så kryptering af filer med digitale nøgler er blevet mere almindeligt. Nu rapporterer forskere i ACS Central Science har udviklet en holdbar molekylær krypteringsnøgle fra sekvensdefinerede polymerer, der er bygget og dekonstrueret på en sekventiel måde. De gemte deres molekylære nøgle i blækket i et brev, som blev sendt og derefter brugt til at dekryptere en fil med tekst fra "Den vidunderlige troldmand fra Oz."

Sikker deling af data er afhængig af krypteringsalgoritmer, der blander informationen sammen og kun afslører dem, når den korrekte kode eller digitale krypteringsnøgle bruges. Forskere har udviklet molekylære strategier, herunder DNA-kæder og polymerer, til varigt at opbevare og transportere krypteringsnøgler.

I øjeblikket lagrer nukleinsyrer mere information end polymerer. Udfordringen med polymerer er, at når de bliver for lange, bliver lagring af flere data med hver ekstra monomer mindre effektiv, og det bliver ekstremt svært at finde ud af den information, de skjuler med analytiske instrumenter. For nylig udviklede Eric Anslyn og kollegaer en metode til at dekonstruere polymerer på en sekventiel måde, så deres strukturer lettere kan bestemmes med væskekromatografi-massespektrometri (LC/MS). Så Anslyn, James Ruether og andre ønskede at teste metoden på en blanding af unikke polymerer skjult i blæk for at se, om fremgangsmåden kunne bruges til at afsløre en kompleks molekylær krypteringsnøgle.

Først genererede forskerne en 256 tegn lang binær nøgle, der kunne kryptere og dekryptere tekstfiler, når de blev indtastet i en algoritme. Dernæst kodede de nøglen til polymersekvenser af otte 10-monomer-lange oligourethaner. Kun de midterste otte monomerer holdt nøglen, og de to ender fungerede som pladsholdere for syntese og afkodning.

Afkodningspladsholderen var en unik, isotopisk mærket "fingeraftryk"-monomer i hver sekvens, hvilket indikerer, hvor hver polymers kodede information passer i rækkefølgen af ​​den endelige digitale nøgle. Derefter blandede forskerne de otte polymerer sammen og brugte en sekventiel depolymeriseringsmetode og LC/MS til at bestemme de originale strukturer og den digitale nøgle.

Endelig kombinerede en gruppe af forskerne polymererne med isopropanol, glycerol og sod for at lave en blæk, som de brugte til at skrive et brev, som de sendte til andre kolleger, som ikke kendte den kodede information. Disse videnskabsmænd udtog blækket fra papiret og fulgte den samme sekventielle analyse for at rekonstruere den binære nøgle med succes. De indtastede krypteringsnøglen i algoritmen og afslørede en almindelig tekstfil med "Den vidunderlige troldmand fra Oz." Forskerne siger, at deres resultater viser, at molekylær informationskryptering med sekvensdefinerede polymerblandinger er holdbar nok til anvendelser i den virkelige verden, såsom at skjule hemmelige beskeder i breve og plastikgenstande. + Udforsk yderligere

Jane Austen-citat kodet i en polymer