基于自组装的dna分子逻辑计算模1

《基于自组装的dna分子逻辑计算模1》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、DNA逻辑计算模型2014基于自组装的DNA分子逻辑计算模型目录1.背景介绍41.1基于DNA的逻辑计算42.实验方法42.1逻辑算法，自组装结构，和DNA序列设计42.2DNA和金纳米粒子共轭52.3计算模型的反应条件张珹，杨晶，徐进1.软件研究所,电子工程和计算机科学的学校,教育部高可信软件技术重点实验室,北京大学,北京100871,中国2.中国科学院计算技术研究所,中国科学院,北京100190,中国2011年5月27日收到,2011年8月4日接受在本文中,逻辑计算模型是使用DNA纳米粒子构建,结合的DNA/Au纳米粒子

2、的颜色变化的技术的结合物和DNA计算。几种重要的技术被利用到这个分子计算模型中:DNA自组装,DNA/金纳米粒子共轭和从金纳米粒子聚集而产生的颜色变化。这个简单的逻辑计算模型被认为是一个颜色的变化，从不断变化的DNA自组装。基于这个逻辑计算模型一组操作的计算模型也被建立,通过一个简单的逻辑问题解决了。为了扩大这个逻辑纳米计算系统,一种用于甲型H1N1流感病毒基因的检测的分子检测方法被开发。逻辑计算，DNA计算，纳米粒子，DNA自组装11DNA逻辑计算模型2014引文：张珹，杨晶，徐进，基于自组装的DNA分子逻辑计算模型。中国

3、科学通报2011，56：3566—3571，doi：10.1007/s11434-011-4725-3在计算机研究领域，分子计算已经从一种单纯的理论逐渐成长为实验的实现。DNA计算因为它在纳米技术操作方面的优势，已经成为了分子计算中的领导者。在DNA计算开始时，科学家试图解决几种不同的数学问题，例如：可满足性问题，图着色问题，最大集团问题和最大独立集问题[1-4]。尽管在比较DNA计算与传统电子计算的困难，DNA计算在巨大的并行计算潜力仍然是一个有吸引力的焦点。在信息科学领域，逻辑计算是一种计算的基本单位。因此，利用分子执行

4、逻辑计算是十分重要的，在这方面分子扮演着重要的角色。很多种材料可以用来构建逻辑的大门，例如：核酸，生化酶[5-11]。基于DNA的逻辑系统已最引人注目[12-15]。最近，DNA自组装和纳米粒子的组合已成为了一个研究热点[16-19]。纳米粒子是一种在纳米尺度的小颗粒。常用的纳米粒子是金，银和半导体量子点。重要的是，最广泛使用的是金纳米粒子（金纳米粒子），它是稳定的，均匀的，具有较强的化学结合能力。11DNA逻辑计算模型2014Figure111DNA逻辑计算模型2014在本文中，逻辑计算模型是利用DNA纳米构造，结合的DN

5、A/金纳米粒子的颜色变化的技术的结合物和DNA计算。简单的逻辑计算被认为是由于DNA改变自组装的颜色改变。同时，一系列操作计算模型被建立，通过这个方法一个简单的逻辑问题解决了。为了扩大这个逻辑纳米计算系统,一种用于甲型H1N1流感病毒基因的检测的分子检测方法被开发。重要的是，几个关键技术（DNA自组装，DNA/Au纳米粒子共轭，金纳米粒子聚集的颜色改变）被利用到了这个分子计算模型中。1.背景介绍1.1基于DNA的逻辑计算随着电子纳米粒子技术和分子信息处理的发展，DNA逻辑计算已越来越引人注目。不仅被用于基因工程和疾病诊断，而

6、且还用于并行计算，纳米信息处理和分子密码。在2000年，毛首先在journalnature中报道了一个简单的用于DNA自组装的DNA逻辑机器[20]。在2003年，Stojanovic组装了一个用于DNA加速溶剂萃取的DNA逻辑计算模型。后来，在2006年，另一个DNA逻辑计算通过一个来自加利福利亚技术学院的研究组在science中被报道出来[22]。在2010年，ItamarWillner的研究组建立了一个利用脱氧核酶的分子计算模型。这项研究被评为创新系统的研究[23]。所有的这些研究提供了为未来努力的方向。然而，大多数的

7、研究用于DNA或生化酶。因此，该单元结构简单。除此之外，这种检测方法可能有点复杂。事实上，传统的检测方法有一定的缺点，例如多个程序，长期成本和大型设备的可靠性[24-26]。因此，这些剩余的某些方面可以在DNA逻辑计算模型中改进。1.2在DNA/金纳米粒子自组装复合物中的颜色改变DNA的纳米影响因子的形成总是精确的控制是一个研究目标。为此，DNA/金纳米粒子自组装复合物中的颜色改变的技术迅速发展。其原理是一个随机的纳米颗粒系统的精确控制DNA/金纳米粒子自组装。对于金纳米粒子（量子尺寸，纳米表面），当粒子之间的距离变化，整个

8、系统的吸收也会发生相应的变化。因此，在宏观层面，反应体系将改变颜色（图1），分子中的细微的差异可以观察到明显的颜色变化。反应颜色改变的特性是稳定的。除此之外，时间和步骤需要检测少的很多，因为这些结果可以被肉眼发现，大型设备是不必要的。在1996年，Mirkinetal.[27]在scien