本项创新技术专注于DNA计算领域,介绍了一种新颖的DNA半减器设计方法及其应用。该方法涉及将一条较长的DNA单链与两条较短的DNA单链相结合,利用DNA碱基的互补配对原则来实现半减器功能。
背景技术
脱氧核糖核酸(DeoxyriboNucleicAcid,DNA)计算是一种新型的计算模式,其突破了传统硅基计算机的桎梏,相较于传统的计算机,具有高度的并行性,能耗低和可编程性。DNA逻辑电路是DNA计算系统中执行数字计算、算法决策和信息处理的基本单元。基于DNA的逻辑电路通常是以DNA单链代表二进制数字0/1的输入,逻辑运算后产生相应的输出,输出可以借由电化学、光学等信号读出。其中,半减器是实现二进制数减法的组合逻辑电路,一般由与门逻辑电路、异或门逻辑电路、抑制逻辑电路等逻辑电路组合而成,构建DNA半减器是实现DNA计算的重要基础。
然而,目前大多数设计DNA半减器的技术主要使用生物酶、亚稳态的分子信标来设计DNA半减器。其中,分子信标是由双链互补的茎秆和单链区域的发夹组成,这种结构由于单链发夹区域的存在,使其处于亚稳态,结构刚性不足,其茎秆区域在温度升高的过程非常容易打开,导致DNA半减器不够稳定;生物酶参与的生化反应常常需要在特定的条件下(如温度、PH、特殊的缓冲液等)进行,这类DNA半减器的工作机制比较复杂,且酶的使用成本较高。
实现思路