λ核酸外切酶分子感知器

可编程DNA逻辑运算

与级联逻辑门不同，只需调节权重和偏置参数即可切换任意逻辑表达式，大幅提升分子电路的可扩展性并降低成本。

Zhang, Xun · 刘新 · 张小康 · Cui, Shuang · Yao, Yao · 王宾 · 张强

ACS Applied Materials & Interfaces 2024

技术优势

不用重建电路

切换逻辑运算时，只需调整DNA链的浓度来改变权重和偏置，不需要重新设计级联逻辑门的连接方式，从而显著降低开发成本。

求解有算法

针对任意逻辑运算，提供了数学模型和一种改进的启发式算法来求解权重和偏置参数，使得设计过程有章可循，不必依赖试错。

实验已验证

仿真和FRET实验对多个逻辑操作的结果表明，该分子感知器确实能实现通用性，而非仅停留在理论设计。

应用场景

• 分子诊断：直接感知生物样品中的分子特征，无需级联电路即可输出诊断相关的逻辑判断。
• DNA计算药物递送：通过调节权重偏置可重新编程释放逻辑，应对不同药物递送场景，降低载体重新设计成本。
• DNA纳米机器：为DNA纳米机器提供可编程的决策模块，使机器行为可通过参数调整而非硬件重构来改变。