作為20世紀(jì)末誕生的新型學(xué)科,生物計(jì)算現(xiàn)已成為前沿科學(xué)研究的熱點(diǎn)。與電子計(jì)算機(jī)相似,生物計(jì)算機(jī)的構(gòu)建需要多種分子邏輯門(mén),而將氧化石墨烯（GO）、重金屬離子等具有生化特性的物質(zhì)引入分子邏輯門(mén)的設(shè)計(jì)中,有望為研究提出新思路。此外,分子邏輯門(mén)最終應(yīng)在生物實(shí)驗(yàn)層面上實(shí)現(xiàn),這就需要對(duì)生物實(shí)驗(yàn)各個(gè)條件的可控性及可控范圍進(jìn)行研究�；谶@樣的想法,該文以氧化石墨烯和金屬離子為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了多個(gè)邏輯門(mén),通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)、電泳實(shí)驗(yàn)、正交實(shí)驗(yàn)、熒光實(shí)驗(yàn)等驗(yàn)證可行性的同時(shí),對(duì)實(shí)驗(yàn)的可控性及可控范圍有進(jìn)一步研究,一方面證明了所設(shè)計(jì)邏輯門(mén)可行性,另一方面也發(fā)現(xiàn)其有運(yùn)用于實(shí)際樣品檢測(cè)的能力。 

【文章來(lái)源】：電子與信息學(xué)報(bào). 2020,42(06)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：10 頁(yè)

【部分圖文】：

YES門(mén)與AND門(mén)原理及真值表

圖1 YES門(mén)與AND門(mén)原理及真值表AND門(mén)電泳實(shí)驗(yàn)以瓊脂糖電泳實(shí)現(xiàn)。由瓊脂糖電泳結(jié)果圖4觀察，帶1為T(mén)arget，由于其本身較短，通過(guò)NUPACK預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)表明其沒(méi)有自身形成部分雙鏈的能力，熒光染料無(wú)法插入到鏈中，導(dǎo)致在瓊脂糖電泳中第1條帶并無(wú)顯示；HH1和HH2鏈本身具有莖環(huán)結(jié)構(gòu)，所以2,3帶有條帶產(chǎn)生；4,5帶為T(mén)arget分別與HH1,HH2結(jié)合，由于Target帶較短，與HH1結(jié)合并未明顯增大其電荷量，與HH2又不會(huì)直接產(chǎn)生反應(yīng)，所以條帶位置與2,3帶差別較��；6帶為HH1與HH2的復(fù)合體系，從圖中可看出6帶具有兩條明顯帶，靠上一條為部分HH1與HH2結(jié)合的大分子雙鏈結(jié)構(gòu)(由于電泳時(shí)間較長(zhǎng)，此過(guò)程中HH1與HH2的莖環(huán)結(jié)構(gòu)會(huì)有部分打開(kāi))，靠下一條為HH1,HH2條帶重合產(chǎn)生；7帶為T(mén)arget,HH1與HH2的復(fù)合體系，Target會(huì)先打開(kāi)HH1，而HH1又會(huì)打開(kāi)HH2，最終有HH1與HH2的雙鏈結(jié)構(gòu)產(chǎn)生，從圖中看出結(jié)果與預(yù)期相似，7帶下側(cè)條帶較6帶更淺，說(shuō)明HH1,HH2的反應(yīng)程度比沒(méi)有加Target的6帶更充分。

以氧化石墨烯濃度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、H1濃度為因素驗(yàn)證所設(shè)計(jì)模型的可控性并研究最優(yōu)選擇，結(jié)果如圖5�？梢钥闯鋈绻趸舛忍涂赡軐�(dǎo)致淬滅單鏈熒光的效果不佳，而氧化石墨烯濃度過(guò)高時(shí)可能會(huì)將雙鏈熒光也部分淬滅，所以最優(yōu)氧化石墨烯濃度為30 mg/mL；反應(yīng)溫度優(yōu)化明顯看出由于當(dāng)溫度過(guò)低時(shí)可能導(dǎo)致鏈之間結(jié)合速率和鏈與氧化石墨烯的結(jié)合速率降低，而溫度過(guò)高時(shí)則可能造成鏈結(jié)合不穩(wěn)定使熒光易被淬滅，在35℃時(shí)反應(yīng)效果最佳；反應(yīng)時(shí)間對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響較小，但反應(yīng)時(shí)間較短時(shí)會(huì)導(dǎo)致雙鏈結(jié)合不徹底從而熒光恢復(fù)值低，反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)增加熒光基團(tuán)與氧化石墨烯的接觸機(jī)會(huì)導(dǎo)致熒光部分淬滅，故而最優(yōu)反應(yīng)時(shí)間為60 min;H1濃度最優(yōu)值為125 nM,H1標(biāo)記有熒光基團(tuán)，其濃度過(guò)低時(shí)假定到達(dá)理想狀態(tài)熒光全部恢復(fù)熒光值也較低，故而一般狀態(tài)下熒光值恢復(fù)不明顯，而H1濃度過(guò)高又會(huì)增加H1與氧化石墨烯的接觸機(jī)會(huì)從而熒光部分淬滅。本文中的誤差線均為標(biāo)準(zhǔn)差(Standard Deviation,SD)。圖4 AND門(mén)瓊脂糖電泳結(jié)果

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]DNA邏輯計(jì)算模型的研究現(xiàn)狀與展望[J]. 趙云彬,周士華.  計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究. 2019(11)
[2]基于可調(diào)Q因子小波變換的識(shí)別左右手運(yùn)動(dòng)想象腦電模式研究[J]. 陳萬(wàn)忠,王曉旭,張濤.  電子與信息學(xué)報(bào). 2019(03)
[3]基于阻抗檢測(cè)微傳感技術(shù)的皮膚滲透性評(píng)估方法[J]. 趙湛,盧飛,王辰碩,趙榮建,杜利東,方震.  電子與信息學(xué)報(bào). 2018(08)
[4]基于納米石墨和單鏈脫氧核糖核酸混合物的熒光傳感器對(duì)溶液中汞離子的檢測(cè)[J]. 魏胤,楊金玲,張凱.  分析試驗(yàn)室. 2018(01)
[5]DNA計(jì)算技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J]. 萬(wàn)菲,董晨,楊靜,董亞非,張成.  中國(guó)科學(xué)院院刊. 2014(01)

碩士論文
[1]基于熒光素衍生物在不同酸堿條件下結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化的邏輯電路構(gòu)建[D]. 田濤.天津理工大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3219241