基于纳米金颗粒的DNA计算模型的研究

发布时间：2024-06-30 08:27

　　随着信息爆炸式增长,计算机需要处理的信息越来越多,但是硅芯片的技术难以支撑日益增大的计算量,导致计算机领域遇到发展瓶颈。为了解决这一问题,科学家提出了生物计算机概念。随着生物计算机研究的逐渐深入,人们发现DNA的并行计算能力,纳米分子结构,超高的存储能力等特点在突破计算机发展瓶颈上有很大的优势。生物分子逻辑运算(如DNA计算或DNA编程诊断)也因此受到了广泛关注。目前生物分子逻辑运算模型大多通过荧光进行检测,而荧光检测通常具有复杂的处理程序和缺乏检测便携性。在众多替代的检测方法中,采用纳米金颗粒的均匀比色检测方法,利用了纳米金颗粒的高消光技术和强距离依赖性光学性质,可以大大增加检测的便捷性。本文将DNA技术与纳米金颗粒结合,利用DNA链置换技术,生物酶促反应,DNA自组装等技术构建了基于纳米金颗粒的DNA计算模型,并对逻辑模型的结构实现展开多维度探讨,最后用琼脂糖凝胶电泳实验做了验证。一、基于双纳米金颗粒的DNA链置换分子计算模型。我们设计了一种可编程的逻辑门结构,利用限制性核酸内切酶作为输入信号,通过内切酶特异性识别DNA切割位点,改变纳米金颗粒和DNA的复合结构,构造输出信号。双纳...

【文章页数】：52 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2一l:Ag+和Cys调控的墓于DNA的Tb3+荧光敏化INHIBIT逻辑门(A)

基于比色的ＤＮＡ逻辑门是根据逻辑输出产生不同颜色变化的原理来检测??数据。金颗粒颜色变化如图２－２所示，左侧为正常情况下金颗粒，右侧为金颗??粒聚沉后结果。目前基于比色逻辑门主要依靠有机燃料分子和纳米颗粒的吸光??度进行构建。由于纳米金颗粒（ＡｕＮＰ）的特殊性质（上文中提到的溶液....

图2一2:金颗粒的颜色变化

图２－３：?Ｍｇ２＋和Ｐｂ２＋粒子作为输入信号，ＯＲ比色逻辑门??因为比色逻辑门的信号输出大部分可以根据目视检测，相比荧光逻辑门，??降低了实验门槛，使逻辑门构建更加简单，完整，成本更加低廉，操作更加简??单，有更大的发展空间。??从文献调研的情况可以得出，目前基于纳米金颗粒的Ｄ....

图２－４?ＤＮＡ链置换原理图??２．２．３限制性核酸内切酶??

利用非完全互补ＤＮＡ双链的能级不如完全互补ＤＮＡ双链稳定的特点，??用一条较长的ＤＮＡ序列替换已经互补的能级较低ＤＮＡ序列，从而形成更加稳??定的互补状态的过程。ＤＮＡ链置换的过程［４２］如图２－３所示。ＤＮＡ链Ａ和链Ｂ??部分互补，遇到和ＤＮＡ链完全互补的ＤＮＡ链Ａ＊，链Ａ＊特....

图２－５：金颗粒在ＤＮＡ引导下完成组装??

常用来和ＤＮＡ分子组成纳米材料，以此丰富计算模型的处理信号。在和ＤＮＡ??自组装时，需要事先将纳米金颗粒处于激活态，然后将ＤＮＡ巯基化，ＤＮＡ和??纳米金颗粒才能稳定连接，如图２－５是纳米金颗粒和ＤＮＡ自组装的示意图。??？?／?ｎ?Ｐｏｌｙｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ?ｙｙ??今?ｔ?....

本文编号：3998587