基於DNA可程式自組裝技術的分子計算研究

《基於DNA可程式自組裝技術的分子計算研究》是依託華中科技大學，由石曉龍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於DNA可程式自組裝技術的分子計算研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：石曉龍
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

DNA可程式自組裝技術是在分子計算探索研究中發展起來的，通過DNA分子Tile的粘性末端互補配對實現Wang Tile自組裝過程。DNA分子自組裝技術不僅對分子計算的研究有重要意義，同時在納米分子材料，分子感測器，納米分子器件及電路研究中有廣泛的套用前景。目前DNA可程式自組裝存在的主要問題是自組裝計算過程的可靠性，以及自組裝的可擴展性，本課題擬通過對DNA分子Tile構造及可程式粘性末端特性的進一步研究，引入DNA鏈置換反應構造可程式分子全處理器Tile，實現DNA分子Tile級聯自組裝四則運算；在實現可程式分子Tile計算模型的基礎上，結合DNA摺紙技術，研究基於DNA摺紙技術的大規模DNA分子自組裝計算方法，探索可程式分子Tile自組裝在二維平面自組裝納米材料及納米器件中的套用；並將DNA分子自組裝計算模型套用於其他仿生計算模型如神經計算、膜計算等。

結題摘要

DNA分子計算與可程式自組裝技術不僅對分子計算的研究有重要意義，同時在納米分子材料，分子感測器，納米分子器件及電路研究中有廣泛的套用前景。課題組通過對DNA分子Tile構造及可程式粘性末端特性的進一步研究，在國際上首次提出了非對稱Sub tile結構，實現了分子計算Tile的可程式自組裝，引入DNA鏈置換反應構造可程式分子全處理器Tile，實現DNA分子Tile邏輯運算和級聯組裝四則運算；在實現可程式分子Tile計算模型的基礎上，結合DNA摺紙技術，研究基於DNA摺紙技術的大規模DNA分子自組裝計算方法，探索可程式分子Tile自組裝在二維平面自組裝納米材料及納米器件中的套用，發表SCI檢索論文21篇，包括Nanoscale(2016，IF: 7.78, 1 區期刊，項目負責人第一作者，已標註)，Soft Matter(2015 ， IF: 4.12, 1 區 期 刊 ， 項 目 負 責 人 第 一 作 者 ， 已 標 注 ) 和 Nanotechnology(2014，IF: 3.672, 1 區期刊，項目負責人第一作者，已標註)，申請發明專利2項。其中項目負責人提出的Sub tile結構被國際同行在 ACS 《Combinatorial Science》期刊發表的綜述論文“Computational Approach to Nucleic Acid Origami”評價為 DNA 計算及可程式自組裝領域自 1991 年發展至今的重要里程碑（important milestones）之一。