基于链置换的DNA分子计算机实现方法和实现装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于链置换反应的DNA分子计算机实现方法和实现装置，所述基于链置换反应的DNA分子计算机实现装置，包括问题空间映射模块、单链DNA设计模块、链置换反应模块、反应结果检测模块。所述问题空间映射模块能够将数学问题利用二进制真值表进行表示；所述单链DNA设计模块由DNA门电路执行运算逻辑；所述链置换反应模块根据多条DNA单链发生链置换反应进行问题求解；所述反应结果检测模块实时荧光定量PCR(RT‑qPCR)检测反应产物，显示问题求解结果。本发明专利技术的基于链置换的DNA分子计算机具有高度的并行计算能力。

【技术实现步骤摘要】
基于链置换的DNA分子计算机实现方法和实现装置
本专利技术涉及一种生物计算机
，特别涉及一种基于链置换的DNA分子计算机实现方法和实现装置。
技术介绍
可编程的生物系统是在分子水平上理解生命奥秘的重要途径。文献表明，这些具有计算功能的生物系统已被应用于生物工程和纳米医疗(NatureCommunications，2017)。由于DNA分子的动力学特性可以根据Watson-Crick的碱基配对原则精确预测，因此DNA分子是一种理想的生物大分子用于构建分子自动机，可以用于体内和体外(invivoandinvitro)医学检测与疾病诊疗(Nanoscale，2015)。自从第一个基于DNA的计算解决了7个城市的哈密顿路径问题以来，已经有很多个DNA分子自动机系统被设计和开发出来。这些系统基于酶促反应、无酶反应、DNA反应网络以及DNA自组装构建。在这些方法中，无酶的计算系统是最简单的一种。系统的输入信号和输出信号通常被设计为单链DNA(ssDNA)，它们与系统中已编程的双链DNA(dsDNA)分子发生反应，与此同时，以toehold为媒介的链置换反应发生后，产生一系列的单链DNA(s本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于链置换反应的DNA分子计算机实现方法，其特征在于，包括四个模块：问题空间映射模块、单链DNA设计模块、链置换反应模块、反应结果检测模块；首先通过问题空间映射模块将待解问题转换为二进制逻辑表达式；然后通过单链DNA设计模块将二进制逻辑表达式设计成逻辑门电路；链置换反应模块完成DNA链置换反应，通过DNA链置换反应进行问题求解；反应结果检测模块将DNA链置换反应的结果转换为人类可以理解的形式。

【技术特征摘要】
1.一种基于链置换反应的DNA分子计算机实现方法，其特征在于，包括四个模块：问题空间映射模块、单链DNA设计模块、链置换反应模块、反应结果检测模块；首先通过问题空间映射模块将待解问题转换为二进制逻辑表达式；然后通过单链DNA设计模块将二进制逻辑表达式设计成逻辑门电路；链置换反应模块完成DNA链置换反应，通过DNA链置换反应进行问题求解；反应结果检测模块将DNA链置换反应的结果转换为人类可以理解的形式。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述问题空间映射模块将待解问题使用有向图进行表示；将有向图表示为二进制真值表；将真值表表示为二进制逻辑表达式。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单链DNA设计模块根据二进制逻辑表达式构建逻辑门电路；二进制逻辑表达式中的加法“+”运算使用逻辑或电路；二进制逻辑表达式中的乘法“*...

【专利技术属性】
技术研发人员：佟延秋，张天翼，邓宇霏，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50