基于纳米颗粒与蛋白酶的逻辑系统研究

发布时间：2025-06-10 02:59

　　计算机科学与技术的快速发展,计算机性能也越来越强大并应用于各科学技术领域,如力学、物理、化学、航天等。而随着各个科学领域的深入研究,科学问题也愈加庞大复杂,传统的电子计算机性能增长速度逐渐无法满足科学需求。量子计算、光子计算和纳米计算等新兴计算领域应运而生并快速发展,其中纳米计算中的DNA计算成为众多科学家的研究热点。DNA具有天然的微观效应和稳定的双螺旋结构,使其在于纳米计算中得到广泛应用,在新型高性能计算的发展中有着举足轻重的地位。结合无机纳米材料与生物分子的分子计算也逐渐成为学者们的研究重点,先后在复杂计算、信息处理、纳米机器、药物传输、分子检测方面取得突破。本文利用NUPACK等软件对计算模型进行DNA编码设计,结合蛋白酶(核酸内切酶)与无机纳米材料应用DNA自组装技术,链置换技术,围绕DNA计算和逻辑门等多个交叉领域,分别设计了 DNA分子逻辑门、DNA纳米机器和DNA纳米加密系统。一、基于纳米金颗粒(Gold nanoparticles,AuNPs)自组装的分子计算逻辑门。在此分子逻辑门研究中,我们设计并实现三种基本逻辑门。初始状态纳米金颗粒在修饰其表面的DNA单链的碱基互补...

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２生化电路??．．

的有序网络结构。１９９８年，ＷｉｎｆｒｅｅＰＭ等设计出双交瓦片（ｔｉｌｅ）分子结构ＤＸ，??利用ＤＮＡ碱基互补配对特性，由几条ＤＮＡ单链在特定位置互补交错形成稳定??的分子结构，如图１－３所示。Ｗｉｎｆｒｅｅ以ＤＸ分子结构作为组建实现规则结构的??自组装。随后Ｗｉｎｆｒｅｅ［２８....

图１＿３?ＤＸ结构和自组装??

前期基于ｔｉｌｅ进行的算法自组装得到的是一维模型［３１］，２００４年，Ｓｈｉｈ等人??１３２１首次使用ＤＮＡ自组装构成了八面体的结构。２００８年，Ｍａｏ等人［３３１发表了对??称ＤＮＡ多面体的自组装结果，包括四面体、十二面体和巴基球，如图１－４所示。??其基本构成单元是带有粘性末....

图１－５?ＤＮＡ折纸术折叠的二维图形??２００６年，钱璐璐等ｔ３５］发表ＤＮＡ折纸术折叠构建的中国地图纳米图案

碱基的Ｍ１３ｍｐｌ８噬菌体单链ＤＮＡ为骨架，在２００多条短的ＤＮＡ单链的辅助??下对长单链ＤＮＡ进行绑定、折叠，得到不同大小、不同形状的二维ＤＮＡ自组??装结构，如图１－５所示。??圓■■關國關??———————??Ｈ國門网闕??國＿關鼸圈１??图１－５?ＤＮＡ折纸术折叠的二维图....

图１－８分形组装图形??

２０１２年，美国哈佛大学的Ｙｉｎ?Ｐｅｎｇ［４Ｇ１研宄组在Ｎａｔｕｒｅ上提出了一种使用??单链ＤＮＡ?ｔｉｌｅ进行复杂图形的组装方法。他使用长度３２个碱基的单链ＤＮＡ作??为瓦片（ｔｉｌｅ），通过瓦片间的连接，生成了复杂的二维图形，如图１－７所示。??尹鹏的方法证明了短单链ＤＮＡ....

本文编号：4050211