《基於通用型可程式DNA自組裝的納米智慧型系統研究》是依託西南交通大學，由黃玉芳擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於通用型可程式DNA自組裝的納米智慧型系統研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：黃玉芳
- 依託單位：西南交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以DNA自組裝為核心的面向疾病診治的信息處理系統研究已經成為一個極為重要的研究課題。本項目擬利用DNA在物理結構、化學性能和可程式等方面的特性，基於可程式DNA自組裝技術，開展通用型程式化自組裝模組的設計，在此基礎上構築多尺度、多層級納米體系，並集成具有一定功能的自組裝系統，展開面向癌症早期診斷和靶向治療的多功能納米智慧型系統的模型構築研究。具體研究內容包括：（1）通用型可程式自組裝剛性基元的設計；（2）基於功能性基元的邏輯信息處理模組的構建；（3）可程式納米系統在癌症診治中的探索套用。研究成果將對癌症的早期及時確診和安全靶向治療提供新方法和新途徑，具有重要研究價值。
結題摘要
DNA不僅僅是攜帶生命密碼的遺傳物質，還可以作為製造納米級構件和機器的通用元件。利用DNA分子的自組裝特性，DNA納米技術領域的研究者可以根據簡單的核酸鹼基配對法則設計並構造出精確而複雜的DNA納米結構。再基於DNA自組裝納米結構的良好的生物相容性，將DNA自組裝過程與生物醫學相結合成為從事DNA自組裝研究者的一個極具挑戰的研究課題。本項目主要基於DNA tile自組裝的計算編程能力，提出求解NP難計算問題最大獨立集問題的算法DNA自組裝模型，對於問題先給出相應的DNA生物算法，然後選擇某一種DNA tile為基本信息處理單元，逐步設計每個計算模組對應的DNA tile 運算元基元，並舉例說明該自組裝模型，進一步討論所建立的模型在時間和空間複雜度方面的結果。 除此之外，本項目還提出利用chemical reaction networks建立對可計算問題的生物算法模型。chemical reaction networks已被證明具有圖靈機等價性，可以用於計算。所以本項目提出利用chemical reaction networks這一計算模型，對基本的整數加法和整數乘法建立相應的算法模型，目前這方面的工作還在進展之中，已經取得了一些初步的結果，後續研究工作將進一步推進基於chemical reaction networks模型的套用研究。 本項目還進一步探討了另一種形式的分子生物計算方式，通過聯用與門和記憶反相器兩種生物分子計算部件, 在大腸桿菌內構建了一個條件學習系統。為利用生物計算系統對疾病展開診斷治療提供了一種潛在的方法。由於DNA自組裝模型在生物實驗實現時，存在諸多不確定性因素，如DNA鏈的錯配等，本項目還探討了模糊控制的相關內容，旨在為DNA自組裝模型在生化實現時，提供一種策略，用於降低自組裝過程中的錯配等問題。
