项目名称: 基于链置换的微流控DNA自组装系统研究

项目编号: No.61472371

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 自动化技术、计算机技术

项目作者: 张勋才

作者单位: 郑州轻工业学院

项目金额: 83万元

中文摘要: 当前DNA自组装模型针对特定问题需设计特定实验,并且在实验过程中存在易错、耗时的人工操作。本项目拟在DNA自组装框架基础上,综合微流控技术、链置换技术设计并构建微流控DNA自组装系统。以揭示分子自组装的本质规律,实现分子操作的可控性研究。主要内容包括:(1)研究分子自组装的动力学行为及分子间的调控机制,结合链置换技术建立可操控的DNA自组装系统模型;(2)开发分子操作的高级语言,借助于微流控和计算机控制技术,通过软、硬件编程的相互协调来构建一个由应用层、模型层、实验层和芯片层组成的自动化、可编程的微流控DNA自组装系统;(3)设计系统的硬件基础、指令系统、处理系统和数据结构。并用该系统设计分子逻辑电路及解决图顶点着色问题以验证系统。本项目的研究旨在进一步提高DNA自组装的可靠性和可控性,研究成果不仅为DNA自组装提供新的模型和方法,还将为其应用于信息处理领域提供强有力的技术支撑。

中文关键词: DNA自组装;链置换;微流控;计算机系统结构;建模与仿真

英文摘要: Most of these proposals implement the computation by performing a series of biochemical reactions on a set of DNA molecules, which require human intervention at each step. Thus, one difficulty with such methods for DNA computing is the number of laboratory procedures, each time consuming and error-prone, growing with the size of the problem. Based on DNA self-assembly,the project intends to integrate information technology for control and detection, and coordinate different layers for software, hardware and molecules programming to build an automated and scalable DNA self-assembly system. On this basis, the architecture of the DNA self-assembly system will be proposed, which consists of four different abstract layers, such as application layer, model layer, experiment layer and microfluidic chip layer, which correspond to work allocation and task arrangement for different fields.This research project aims to further improve the reliability and controllability of DNA self-assembly. This results will provide not only the new methods of modeling and analysis for DNA self-assembly, but also powerful technical supports for the field of information processing.

英文关键词: DNA Self-assembly;Strand Displacement;Microfluidics;Computer Architecture;Modeling and Simulation

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