【产通社，7月19日讯】中国科学院（Chinese Academy of Sciences）官网消息，基于DNA碱基之间的互补配对原则可以设计组装多种复杂的二级结构，进而开发出具有特定功能的DNA分子器件，包括分子开关、纳米机器、分子框架、逻辑电路等。这些分子器件不仅在生命科学研究领域内发挥着重要作用，并在能源、信息、生物计算等研究领域均有重要意义。DNA逻辑门是将DNA等生物分子或其他外界信息作为输入（input），通过DNA结构变化引发的各种表征结果作为输出（output），布尔运算后可以使得各种输入之间的相互识别关联关系得以明确。此外，通过将前一个逻辑门的输出作为后一个逻辑门的输入，可以构建多个级联的逻辑门，即逻辑电路。逻辑电路的组合、信号输出方式具有多样化的特点，有广泛应用前景。

苏州生物医学工程技术研究所研究员缪鹏课题组发展出一种基于DNA双足步行的电化学纳米机器，并通过级联链置换构建出系列DNA逻辑电路，用于研究复杂生物样本中多种生物分子的关联关系。研究首先在电极界面修饰茎环结构的轨道探针分子；在上游均相体系中引入目标触发的链置换聚合反应，用于特定序列单链的大量合成；利用DNA三通结结构完成双足步行链的组装；在茎环结构驱动链的存在条件下使其在电极界面交替行走，完成电化学信号分子的富集探测。

进一步地，科研人员利用不完整三通结及双链结构的设计，进行级联链置换反应构建出AND、OR门，并与NOT门联合发展出NAND、NOR、XOR、XNOR门。研究构建的双输入逻辑电路表现出良好的逻辑运算、操作性能（图2）。随后，科研人员通过四通结及双链结构的设计完成了三输入AND、OR门的搭建。该系列逻辑电路不仅可应用于超灵敏生物医学检验，也可为生物分子信息控制、通信、生物计算机等领域的研究工作提供新思路。

相关研究成果发表在ACS Central Science上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等的资助。查询进一步信息，请访问官方网站http://www.cas.cn/syky/202107/t20210707_4797462.shtml，以及http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscentsci.1c00277。（Donna Zhang，张底剪报）    （完）