《自組裝DNA納米晶片分子信號綜合檢測系統》是依託北京大學，由許進擔任負責人的專項基金項目。
基本介紹
- 中文名：自組裝DNA納米晶片分子信號綜合檢測系統
- 項目負責人：許進
- 項目類別：專項基金項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目對DNA納米晶片檢測系統展開多層次多角度研究。同時，面向套用和需求，推出具有自主智慧財產權的，實用化、小型化DNA自組裝納米晶片檢測系統。DNA納米晶片是納米級的微器件，通過DNA分子自下而上自組裝、自識別技術構建特定的納米晶片結構。利用該納米操作平台，進行多種類多目標檢測：基因、抗原和活體細胞、納米光學信號、納電子信息和結構變構等。和傳統儀器相比較具有納米化、高並行、靈敏度高、活體細胞體內操控、成本低、集成自動化和分析速度快等特點。研究中，通過建立多種技術相結合的研究體系（納電子技術、螢光標記技術、納米顆粒技術、實時AFM技術、磁性顆粒技術和碳納米管技術等）對DNA納米晶片檢測系統的穩定性、重現性、靈敏度等性能進行研究。從整體上看，該領域研究與生產科研領域息息相關，因此，對DNA納米自組裝晶片展開深入的研究具有重要意義。
結題摘要
電子計算機在處理NP-完全問題以及大數據問題上“力不從心”，特別是其工藝製造技術即將達到極限；本質上，電子計算機是基於圖靈機模型的串列結構，而圖靈機數目是可數個。但實際中要識別的數據是不可數的，因此，電子計算機很難處理眾多類型的數據，例如停機問題等。基於此一直尋求新型體系結構的計算機。項目組提出了大規模型，和探針型新型計算機的數學模型，上述兩種模型中的一個關鍵技術是檢測問題。本項目重點研製適用於基因工程，特別是DNA計算機中的快速準確檢測系統--“自組裝DNA納米晶片分子信號綜合檢測系統”，以100nm×140nm型DNA晶片檢測系統與分子與納米技術為主體的生物材料的生物計算機。 將DNA自組裝與鏈置換技術相結合，構建了DNA分子邏輯計算模型。針對不同種類分子、不同系統複雜性、以及相同體系內不同作用因素，實現對海量分子的並行操控；研究結合了DNA鏈置換和納米顆粒沉降技術，構建了一級和二級邏輯技術體系。通過信號輸入，可以僅通過肉眼觀察，獲得計算結果，具有重要套用意義。工作利用DNA納米螢光信標技術，首次構建了具有信號輸入功能的巰基DNA信號邏輯開關體系。將只具有結構功能的組成分子，擴展為具有信號識別功能的邏輯開關。在此基礎上，擴建雙線邏輯開關。特別提出了一種新穎的計算模型—探針機。證明了圖靈機是探針機的一種特例。給出了一種可實現的模型，即納米-DNA探針機模型。該成果將發表在IEEE Trans. On Tnnls上。採用自底向上的DNA可程式自組裝技術構建了100nm×140nm的長方形DNA晶片基底，在晶片上可以有序固定12×18=216個不同的DNA探針，進行基因檢測、篩查。該模型我們在中期驗收時，給出了30nm×60nm，原計畫在本項目結題時其規模達到60nm×90nm，但實際上我們研製出了100nm×140nm，因此所掛有的探針是216個，該檢測系統，具備基因檢測、篩選的能力，可以套用於B肝，愛滋病毒等特徵基因片段的快速檢測。這一可程式自組裝DNA晶片基底也可以作為多肽、納米金顆粒的可程式組裝平台，開展納米電子器件、生物醫藥等領域科學研究。
