基于dna算法自組裝的可編程平面網絡結構設計方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及平面分子網格結構領域，特別涉及一種基于DNA算法自組裝的可編程平面網絡結構設計方法。
【背景技術】
[0002]DNA以其特有的雙螺旋結構和堿基互補配對特征，非常適合程序化自組裝過程。DNA算法自組裝是一種自底向上的自組裝方法，通常DNA算法自組裝基于DNA tile結構，該結構是一簇具有分支結構的DNA交叉分子，其每個分子都有粘性末端，可以與其他互補的DNA tile互補結合，逐漸形成DNA分子網絡結構。這種DNA算法自組裝網絡結構具有很強的可編程性，形成過程中無需人工干預，而且計算并行性很強。其靈活的DNA tile設計方法提供了納米尺度的自底向上的編程方法，DNA tile算法自組裝模型被證明是圖靈等價的。
[0003]利用DNA算法自組裝模型進行不同幾何形狀圖案的構建以及對材料表面的修飾是自組裝技術最原始的應用。選擇一定結構、形狀的DNA分子結構，通過自組裝技術可以構筑不同幾何形狀的圖案。隨著對分子識別過程中各種作用力本質的深入了解，人們已經從制備具有特定結構基元出發來組裝多維、高度有序、結構復雜具有特定功能的組裝體。
[0004]應用DNA算法自組裝技術來構建的可編程分子平面網絡結構有很多應用前景。由于DNA和生物體親和性較好，所組裝出來的結構可以作為包裹藥物的載體，或是作為體內治療的醫用支架。現在已經被證明納米金可以和經過巰基修飾的DNA很穩固的結合，DNA自組裝的結構連接上納米金以后可以排成指定陣列從而形成納米級的電子器件，從而有望提供一種大規模生產納米器件的方法。

【發明內容】

[0005]有鑒于此，本發明提供了一種基于DNA算法自組裝的可編程平面網絡結構設計方法，其包括若干個具有特異性黏性末端的6-arm tile可編程自組裝形成任意圖案的分子平面網絡結構，以及由6個sub-tile通過堿基互補配對合成6_arm tile的方法。
[0006]進一步地，其可編程自組裝平面網絡結構可以具有包括三角形、六邊形等形狀在內的任意可編程平面形狀。
[0007]進一步地，自組裝網絡結構由若干具有特異性黏性末端的6-arm tile依照DNA堿基互補配對原理合成。
[0008]進一步地，每個具有特異性黏性末端的6-arm tile由6個sub-tile通過DNA堿基互補配對原理合成。
[0009]進一步地，每一個sub-tile由三條單鏈合成，每條單鏈劃分為若干區域，且每個sub-tile均有兩級黏性末端。
[0010]本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是:本發明的基于DNA算法自組裝的可編程平面網絡結構設計方法過程簡單可控，組裝出來的平面圖案形狀可控并具有有限大小，用于組裝的DNA鏈重用性優良，而且越復雜的結構體現得越明顯，且組裝出來的圖案可以不必是傳統方形網格的形狀。
[0011]除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本發明還有其它的目的、特征和優點。下面將參照圖，對本發明作進一步詳細的說明。
【附圖說明】
[0012]構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0013]圖1是本發明優選實施例的六邊形平面分子網絡結構圖；
[0014]圖2是圖1的平面網格的6-arm tile結構示意圖；
[0015]圖3是圖2中6-arm tile結構的sub-tile組成結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]為更好地理解本發明，以下將結合附圖對發明的實施例進行詳細的說明。
[0017]請參照圖1，本發明優選實施例的六邊形平面分子網格結構圖。該六邊形平面分子網絡結構I由7個具有特異性黏性末端6-arm tile 11依據堿基配對原理自組裝形成，該7個具有特異性黏性末端6-arm tile 11除了黏性末端不同外與其他六臂結構均相同，且該不同種類的6-arm tile 11之間以不同的配對方式相結合。
[0018]優選地，在本實施方式中，可編程平面分子網格結構I不局限于圖1的六邊形平面網格結構，可以應用于自組裝合成包括三角形、六邊形在內的任意分子平面圖案結構。
[0019]請結合參照圖2，將sub-tile的單鏈中特定區域的堿基進行替換設計可形成6-arm tile結構，每個6_arm tile 11由6個sub-tile 111通過喊基互補配對合成，即每種6-arm tile結構由18條DNA單鏈退火而形成。
[0020]請結合參照圖3，每一個sub-tile 111由三條單鏈a、b和c合成，每條單鏈劃分為若干區域，且每個sub-tile 111均有兩級黏性末端，一級黏性末端用于結合構成sub-tile111，二級黏性末端用于sub-tile 111之間結合構成6_arm tile 11。
[0021]由上述敘述可知:本發明包括由若干個具有特異性黏性末端的6-arm tile 11可編程自組裝形成任意圖案的分子平面網絡結構，以及由6個sub-tile 111通過堿基互補配對合成6-arm tile 11的方法。基于DNA算法自組裝的可編程平面網絡結構設計方法組裝出來的平面圖案形狀可控并具有有限大小，用于組裝的DNA鏈重用性優良，而且越復雜的結構體現得越明顯，且組裝出來的圖案可以不必是傳統方形網格的形狀。
[0022]以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【主權項】
1.一種基于DNA算法自組裝的可編程平面網絡結構設計方法，其特征在于:在DNAsub-tile自組裝的基礎上，合成一些具有特異性黏性末端的6-arm tile (11)，若干具有特異性黏性末端的6-arm tile(ll)進一步自組裝形成形狀可編程的分子平面網絡結構(I)。
2.根據權利要求1所述的可編程平面網絡結構設計方法，其特征在于:算法自組裝平面網絡結構(I)可以具有包括三角形、六邊形等形狀在內的任意可編程平面形狀。
3.根據權利要求1所述的可編程平面網絡結構設計方法，其特征在于:自組裝網絡結構(I)由若干具有特異性黏性末端的6-arm tile (11)依照DNA堿基互補配對原理合成。
4.根據權利要求1所述的可編程平面網絡結構設計方法，其特征在于:每個具有特異性黏性末端的6-arm tile (11)由6個sub-tile (111)通過DNA堿基互補配對原理合成。
5.根據權利要求1所述的可編程平面網絡結構設計方法，其特征在于:每一個sub-tile (111)由三條單鏈(a、b和c)合成，每條單鏈劃分為若干區域，且每個sub-tile均有兩級黏性末端。
【專利摘要】本發明提供了一種基于DNA算法自組裝的可編程平面網絡結構設計方法，其包括若干個具有特異性黏性末端的6-arm tile可編程自組裝形成任意圖案的分子平面網絡結構，以及由6個sub-tile通過堿基互補配對合成6-arm tile的方法。算法自組裝平面網絡結構具有包括三角形、六邊形等形狀在內的任意可編程平面形狀。基于DNA算法自組裝的可編程平面網絡結構設計方法組裝出來的平面圖案形狀可控并具有有限大小，用于組裝的DNA鏈重用性優良，而且越復雜的結構體現得越明顯，且組裝出來的圖案可以不必是傳統方形網格的形狀。
【IPC分類】G06F17-50
【公開號】CN104750921
【申請號】CN201510132221
【發明人】石曉龍, 陳智華, 張征, 潘林強, 劉倩, 宋弢, 王之煜, 武曉旭, 陳從周, 沈濤
【申請人】華中科技大學
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年3月25日