《基於DNA邏輯電路的智慧型分子診斷技術》是依託深圳大學，由劉翼振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DNA邏輯電路的智慧型分子診斷技術
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉翼振
- 依託單位：深圳大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
分子診斷技術在疾病預防和治療方面發揮了重要的作用，與DNA邏輯電路結合可望實現智慧型化地識別和輸出。深入研究其設計理論、影響因素和感測性能可為智慧型分子診斷提供理論依據。本項目將從構建基因標誌物的智慧型DNA邏輯運算模型入手，設計用於表面增強拉曼的DNA納米探針，採用微流控晶片技術對檢測探針進行混合和分離控制，通過拉曼mapping和顯微拉曼測量技術對DNA邏輯電路運行過程進行監控，對輸出結果進行檢測，以實現對疾病相關基因片段的智慧型檢測和診斷。進而選取複雜疾病相關的多種基因片段，建立更複雜的邏輯電路模型，根據疾病的診斷標準，實現基因片段及其輸入/輸出過程的智慧型運算，開發出連續、靈敏、實時、動態和特異的智慧型DNA分子診斷新技術，為DNA感測和DNA計算實用化研究提供新的技術平台。
結題摘要
本項目研究探索了DNA邏輯電路的構建原理，革新了分子時序邏輯電路的底層設計架構，設計了多個DNA信息處理電路。在此基礎上，將DNA信息處理電路套用於單鹼基突變核酸的智慧型感測分析中，為突變核酸的智慧型診斷平台構建提供理論基礎。此外，我們還探索了SERS增強基底材料的新型合成方法，基於此開發出具有良好SERS增強及光吸收性能的紙基與三聚氰胺海綿材料，為拉曼光譜檢測及海水淡化領域提供了新的可行性方案。主要研究如下：1）設計了用於構建分子信息處理電路的反應動力學競爭策略，用於構建DNA優先編碼器與DNA鍵盤鎖邏輯電路，實現了分子層級上優先權處理與信息智慧型保護功能。2）設計DNA分子電路的冗餘機制，用於備份邏輯電路的運行結果，以增加分子邏輯電路運行的可靠性。3）重構DNA時序邏輯電路底層設計，設計新型定址激活機制，實現首個統一輸入與輸出分子的DNA暫存器時序邏輯電路。4）設計了DNA 4-2編碼器邏輯電路，並套用於單鹼基突變核酸的智慧型檢測中，實現了對寡聚核苷酸序列突變與否以及突變位點的精確識別。並因此受邀撰寫單鹼基突變核酸檢測相關綜述。5）開發鎂離子介導的一步法製備穩定，高負載球狀核酸的方法。6）構建基於微流控SERS的DNA檢測平台。7）在探索新型納米金SERS基底的同時，發展了納米金紙基複合材料的快速一次成型的平板加熱法。8）在納米金紙基材料的基礎上進一步發展出能套用於光熱海水淡化領域的具有抗鹽與SERS增強功能的納米金沉積海綿。項目執行期間，在Chem. Comm.和J. Mater. Chem. A等優秀學術期刊上發表論文7篇，申請專利2項，培養碩士研究生10名，參與學術交流9次。
