DNA存储系统中的数据写入 被引量：1

1

作者 张宣梁 李青婷 王飞 《合成生物学》 CSCD 北大核心 2024年第5期1125-1141,共17页

世界的数字化给人们的生活带来了极大的变化,但与此同时,史无前例的数据激增使得信息存储面临的挑战日益严峻。随着全球数据总量的指数级增长,传统存储介质将无法满足数字化带来的存储需求。使用DNA分子作为基本载体的信息存储展现出高... 世界的数字化给人们的生活带来了极大的变化,但与此同时,史无前例的数据激增使得信息存储面临的挑战日益严峻。随着全球数据总量的指数级增长,传统存储介质将无法满足数字化带来的存储需求。使用DNA分子作为基本载体的信息存储展现出高存储密度、低维护成本和易于化学修饰等独特优势。DNA存储主要包括编码、写入、保存、检索、读取和解码六个主要步骤,其中数据的写入是实现DNA存储功能的基础。本文首先介绍DNA存储系统中体外写入数据的策略方法,主要分为将数据写入DNA序列和写入DNA结构两个部分,接着概述体内写入数据技术的发展,最后将讨论DNA存储系统中数据写入面临的写入成本高、写入速度慢等挑战,并对大规模合成高纯度DNA、改进生物酶等具有前景的应用技术进行展望。 展开更多

关键词 DNA存储 DNA合成 核酸序列 DNA纳米技术 框架核酸材料

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框架核酸在生化检测中的应用 被引量：3

2

作者 谢茉 谷沛霖 +2 位作者 李宇 柳华杰 王丽华 《辐射研究与辐射工艺学报》 CAS CSCD 2019年第5期1-10,共10页

核酸是传统意义上的遗传信息载体,也是构建新型微观和宏观材料的生物材料.框架核酸是核酸通过自组装合成的,在纳米级精度上可设计和可修饰的新型纳米结构,已被广泛应用于化学、材料科学、生物医学、辐射生物化学等领域.成像技术为直观... 核酸是传统意义上的遗传信息载体,也是构建新型微观和宏观材料的生物材料.框架核酸是核酸通过自组装合成的,在纳米级精度上可设计和可修饰的新型纳米结构,已被广泛应用于化学、材料科学、生物医学、辐射生物化学等领域.成像技术为直观可视化地研究框架核酸的结构和功能提供了不可替代的技术手段.本文综述了框架核酸的构建及常用成像表征技术,介绍了其在生化检测,包括离子分子检测、基因检测、细胞检测及辐射检测中的应用,并展望了框架核酸的发展前景. 展开更多

关键词 框架核酸 DNA纳米技术 DNA折纸 成像技术 生化检测

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面向原子制造的框架核酸研究进展 被引量：2

3

作者 杨蓓 李茜 +1 位作者 柳华杰 樊春海 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期88-103,共16页

框架核酸是核酸分子通过自组装形成的一维到三维的框架结构,不仅能精准定位功能基元,还可实现在纳米甚至原子级尺度上进行力学、光学和电学等物理性质,以及单分子水平化学与生化反应的精准调控.利用框架核酸对物质进行原子级的人工自组... 框架核酸是核酸分子通过自组装形成的一维到三维的框架结构,不仅能精准定位功能基元,还可实现在纳米甚至原子级尺度上进行力学、光学和电学等物理性质,以及单分子水平化学与生化反应的精准调控.利用框架核酸对物质进行原子级的人工自组装,可实现基本构筑单元的精准物理排布与功能化集成,进而实现器件制造,有望推动从原子到宏观的精确功能化的制备.本文围绕框架核酸和原子制造两大前沿的交叉领域,阐述框架核酸在原子级精准构筑方面的可行性和优势,首先介绍了具有原子级精准性的框架核酸的构建,以及利用框架核酸进行功能化组装的一般策略,然后着重探讨框架核酸在器件构筑方面的研究进展,最后就面向原子制造的未来发展方向进行了展望. 展开更多

关键词 框架核酸 原子制造 自组装 功能器件

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金属有机框架纳米酶在临床检测中的应用

4

作者 罗文浩 袁睿 +3 位作者 孙金元 周连群 罗小河 罗阳 《化学进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1389-1398,共10页

酶作为天然的生物催化剂,在生物化学反应中发挥着重要的作用。由于天然酶受限其固有的缺点(稳定性低、成本高、储存困难等),具有催化活性的人工模拟酶应运而生。近年来,随着纳米材料迅速发展,仿酶催化纳米材料(纳米酶)逐渐受到研究者们... 酶作为天然的生物催化剂,在生物化学反应中发挥着重要的作用。由于天然酶受限其固有的缺点(稳定性低、成本高、储存困难等),具有催化活性的人工模拟酶应运而生。近年来,随着纳米材料迅速发展,仿酶催化纳米材料(纳米酶)逐渐受到研究者们的关注。纳米酶是一类具有类似天然酶活性的纳米材料,其制备过程简单、成本较低,有一定环境耐受性。然而大多数纳米酶类酶活性较低,稳定性相对较差,在生物分析应用中存在诸多困难。其中,金属有机框架(MOF)纳米酶具有高比表面积及孔隙率、活性位点均匀、较强的催化活性及稳定性等性质,且合成简单可控、成本低;此外,较天然酶而言,MOF纳米酶也以其独特的生物化学优势,在临床检测中发挥着巨大应用价值。本文主要基于MOF纳米酶的不同酶活性分类(过氧化物酶、氧化酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、水解酶),对其在核酸、蛋白质及小分子三大生物标志物在临床检测中的应用进行概述,并进一步展望了其在临床检测中面临的机遇与挑战,以推动MOF纳米酶的临床应用转化。 展开更多

关键词 金属有机框架 纳米酶 临床检测 核酸检测 蛋白质分析

原文传递

框架核酸在蛋白精确组装中的应用

5

作者 黎瑜辉 尹芳菲 +2 位作者 李江 李兰英 刘刚 《化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第9期770-776,共7页

除了作为遗传信息的载体,DNA所展现出的特殊材料性能引起了广泛关注。基于碱基互补配对原则的精确性和可编程性使得核酸纳米结构的构建逐步从一维单链发展到二维平面以及三维立体结构。计算机辅助工具的进步也促进了各种大小和形状的DN... 除了作为遗传信息的载体,DNA所展现出的特殊材料性能引起了广泛关注。基于碱基互补配对原则的精确性和可编程性使得核酸纳米结构的构建逐步从一维单链发展到二维平面以及三维立体结构。计算机辅助工具的进步也促进了各种大小和形状的DNA纳米结构的自动化设计,而近年来构建的“框架核酸(FNAs)”为生物大分子纳米尺度上的精确排列提供了新方法,其固有的生物学功能以及可定制的特性使得其在物理、化学和生物等领域具有十分广阔的应用前景。本文阐述了精确自组装的FNAs的概念,并概述了FNAs在蛋白精确组装等领域的最新进展;重点论述了FNAs的优势所带来的对蛋白空间排布及其性能的调控能力,讨论了该领域存在的挑战,并对其发展机遇进行了展望。 展开更多

关键词 框架核酸 DNA纳米技术 DNA折纸 蛋白精确组装

原文传递

基于框架核酸的细胞表面受体配体相互作用研究进展

6

作者 郭琳洁 彭红珍 +2 位作者 李江 王丽华 诸颖 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第10期1475-1487,共13页

细胞表面受体与配体之间的特异性相互作用在细胞生物学过程中起着重要作用。然而,与均相溶液不同,受体分子在细胞膜上的分布是非连续的、动态的,因此细胞表面的受体配体相互作用通常呈现复杂的非线性结合模式。框架核酸作为一类具有确... 细胞表面受体与配体之间的特异性相互作用在细胞生物学过程中起着重要作用。然而,与均相溶液不同,受体分子在细胞膜上的分布是非连续的、动态的,因此细胞表面的受体配体相互作用通常呈现复杂的非线性结合模式。框架核酸作为一类具有确定几何形状的DNA纳米支架,可用于多价配体的偶联,为深入揭示受体配体相互作用机制提供了可靠的工具。利用框架核酸纳米分辨率的可寻址特性,可实现对配体数目、间距及空间构象等参数的精确调控,进而研究细胞表面受体配体的结合特性及影响因素,优化结合条件最终实现高效的分子识别及靶向治疗。本文综述了基于框架核酸的细胞表面受体配体相互作用研究进展,通过探讨细胞表面受体配体相互作用的重要影响因素及生物学应用,对该研究领域的发展前景和未来趋势予以展望。 展开更多

关键词 框架核酸 受体配体相互作用 分子识别 靶向治疗

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框架核酸在口腔医学中的潜在应用

7

作者 李佳杰 林云锋 《口腔医学》 CAS 2024年第9期641-647,共7页

四面体框架核酸(tFNAs)作为DNA多面体中最简单的一种,其在口腔医学领域的应用潜力正逐步显现。tFNAs因其优异的细胞内化能力、组织渗透性、强大的可编辑性和可预测性不断引人关注。该文总结tFNAs在制备及生物行为调控方面的优势,并重点... 四面体框架核酸(tFNAs)作为DNA多面体中最简单的一种,其在口腔医学领域的应用潜力正逐步显现。tFNAs因其优异的细胞内化能力、组织渗透性、强大的可编辑性和可预测性不断引人关注。该文总结tFNAs在制备及生物行为调控方面的优势,并重点探讨其在口腔医学领域中的最新研究进展和潜在应用价值,为未来核酸类药物实现更广阔的临床应用提供理论依据。 展开更多

关键词 四面体框架核酸 核酸药物 口腔医学 临床前应用

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框架核酸在活细胞分子诊断和成像中的应用

8

作者 朱丹 张成文 +1 位作者 王子纯 晁洁 《广州大学学报（自然科学版）》 CAS 2020年第6期1-12,共12页

框架核酸是一类基于DNA纳米技术构建的具有特定框架结构的核酸体系.该类结构由天然核酸基于碱基互补配对原则组装,具有均一而稳定的拓扑结构、良好的生物相容性和极低的细胞毒性;框架核酸可以在无转染试剂辅助的情况下直接穿过细胞膜,... 框架核酸是一类基于DNA纳米技术构建的具有特定框架结构的核酸体系.该类结构由天然核酸基于碱基互补配对原则组装,具有均一而稳定的拓扑结构、良好的生物相容性和极低的细胞毒性;框架核酸可以在无转染试剂辅助的情况下直接穿过细胞膜,有效保护所载带的生物分子长时间抵御生理环境中核酸酶的降解,为活细胞分子诊断和成像提供了新工具.文章综述了框架核酸的组装、功能化及表征方法,结合其结构特点介绍了框架核酸在活细胞分子诊断和成像中的应用,包括活细胞核酸标志物、离子、其他生物分子及循环肿瘤细胞的检测与成像,并分析了其发展应用前景,为框架核酸在活细胞诊断相关领域的研究提供了新的思路和研究依据. 展开更多

关键词 框架核酸 细胞成像 分子诊断 核酸检测

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四面体框架核酸在骨关节炎治疗中的应用前景

9

作者 李帅 斯海波 沈彬 《中国修复重建外科杂志》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期505-510,共6页

目的 介绍四面体框架核酸(tetrahedral framework nucleic acids,tFNA)的特点,重点综述其在骨关节炎(osteoarthritis,OA)治疗中的应用现状,以及与微小RNA(microRNA,miRNA)之间作用的联系,进一步展望tFNA在OA治疗中的应用前景,以及构建mi... 目的 介绍四面体框架核酸(tetrahedral framework nucleic acids,tFNA)的特点,重点综述其在骨关节炎(osteoarthritis,OA)治疗中的应用现状,以及与微小RNA(microRNA,miRNA)之间作用的联系,进一步展望tFNA在OA治疗中的应用前景,以及构建miR-tFNA功能化复合体治疗OA的新思路。方法 查阅国内外关于tFNA的最新研究,分析tFNA作用机制及与OA、miRNA的联系。结果 tFNA作为一种新型载体,不仅可以作为具有治疗作用的小分子载体而间接发挥OA治疗作用,其本身也可以通过调节软骨细胞发挥直接治疗作用。tFNA与miRNA结合性良好,构建搭载miRNA的tFNA功能化复合体治疗效果已在多种疾病中得到验证,且与其他载体相比tFNA具有优势。结论 tFNA是一种新型的框架核酸结构,在OA治疗中发挥重要作用。构建miR-tFNA功能化复合体可能是OA治疗的一条新思路。 展开更多

关键词 四面体框架核酸 微小RNA 骨关节炎 生物载体

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四面体框架核酸材料与人类健康

10

作者 林云锋 《四川大学学报（医学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期345-349,共5页

近年来,四面体框架核酸材料由于良好的机械、化学、生物性能,成为了DNA纳米材料中的热点话题。通过利用四面体框架核酸材料的诸多优势,不同尺寸、不同修饰方式的DNA四面体被设计出来,在再生医学、生物传感器以及肿瘤治疗等多个领域得以... 近年来,四面体框架核酸材料由于良好的机械、化学、生物性能,成为了DNA纳米材料中的热点话题。通过利用四面体框架核酸材料的诸多优势,不同尺寸、不同修饰方式的DNA四面体被设计出来,在再生医学、生物传感器以及肿瘤治疗等多个领域得以应用,从而促进人类健康。该综述对目前四面体框架核酸材料在人类健康相关领域的研究进展进行了总结,并提出了四面体框架核酸材料在未来临床应用的过程中将会面临的挑战。 展开更多

关键词 四面体框架核酸材料 DNA纳米材料 再生医学 生物传感器 肿瘤治疗

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框架核酸在骨再生领域应用的研究进展

11

作者 林云锋 《华西口腔医学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期624-632,共9页

框架核酸(FNA)是一组以框架形态为特征的DNA纳米结构,通过设计合理的碱基序列,按照碱基互补配对原则组合而成。近期发现通过DNA纳米技术构建出的三维FNA纳米结构在骨再生领域具有一定的应用优势,可通过诱导干细胞成骨分化与骨再生、促... 框架核酸(FNA)是一组以框架形态为特征的DNA纳米结构,通过设计合理的碱基序列,按照碱基互补配对原则组合而成。近期发现通过DNA纳米技术构建出的三维FNA纳米结构在骨再生领域具有一定的应用优势,可通过诱导干细胞成骨分化与骨再生、促进血管再生、神经调节、免疫调节、药物递送等多种机制发挥着巨大成骨应用潜能,成为骨再生领域的新型候选纳米材料。本文就FNA在骨组织再生领域中的研究现状作一综述。 展开更多

关键词 框架核酸 DNA纳米结构 骨再生 组织工程

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鱼精蛋白硫酸盐对DNA纳米结构入胞能力及胞内溶酶体逃逸的影响 被引量：1

12

作者 葛奕辰 崔伟同 蔡潇潇 《四川大学学报（医学版）》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期783-789,共7页

目的 探究鱼精蛋白硫酸盐对四面体框架核酸入胞能力及胞内稳定性的影响.方法 取3日龄C57BL小鼠肢端软骨进行软骨细胞培养,并收集第1~2代细胞用于实验.利用4条DNA单链S1(标记Cy5荧光)、S2、S3、S4,经过退火程序合成四面体框架核酸并超滤... 目的 探究鱼精蛋白硫酸盐对四面体框架核酸入胞能力及胞内稳定性的影响.方法 取3日龄C57BL小鼠肢端软骨进行软骨细胞培养,并收集第1~2代细胞用于实验.利用4条DNA单链S1(标记Cy5荧光)、S2、S3、S4,经过退火程序合成四面体框架核酸并超滤提纯.用高通量毛细电泳验证四面体框架核酸合成并拍摄透射电镜图进行表征.向新合成四面体框架核酸中缓慢滴入1 mg/mL鱼精蛋白硫酸盐溶液(以原子数N/P=5/1混合),检测Zeta电位.将细胞分为3组:细胞中加入100 nmol/L经过鱼精蛋白硫酸盐孵育的四面体框架核酸作为实验组1;细胞中加入100 nmol/L未经孵育处理的四面体框架核酸为实验组2;对照组细胞不进行加药处理.在加药后6 h及12 h,用流式细胞术定量检测胞内Cy5荧光,并取部分12 h组细胞,进行免疫荧光染色,于激光共聚焦显微镜下定性观察分析胞内Cy5荧光.加药5.5 h及11.5 h后,加入溶酶体探针对活细胞溶酶体进行染色,30 min后(6 h及12 h)观察Cy5荧光与溶酶体位置关系.结果 经过鱼精蛋白硫酸盐孵育处理后,溶液Zeta电位由负转正,即由(-1.567±0.163)mV转为(4.700±0.484)mV;在6 h及12 h两个时间点,流式细胞仪检测到实验组1胞内四面体框架核酸荧光强度均高于实验组2,差异有统计学意义(P<0.05).12 h的免疫荧光染色观察结果与流式细胞术检测结果一致.溶酶体染色结果显示,加药6 h及12 h后,实验组1的Cy5荧光与溶酶体位置重叠现象较实验组2更少;且12 h后,实验组1依然可见大量Cy5荧光,而实验组2的Cy5荧光较少较弱.结论 鱼精蛋白硫酸盐孵育处理可有效提升四面体框架核酸入胞能力,并在一定程度上实现四面体框架核酸胞内溶酶体的逃逸. 展开更多

关键词 DNA纳米结构 四面体框架核酸 鱼精蛋白硫酸盐 入胞作用 溶酶体逃逸

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