Programmable chemical controllers made from DNA.
Programmable chemical controllers made from DNA.
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DOI：
10.1038/nnano.2013.189
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发表时间：
2013-10
影响因子：
38.3
通讯作者：
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
生物有机体使用复杂的分子网络来导航它们的环境并调节它们的内部状态。具有类似能力的合成系统的开发可能会导致智能治疗或基于自组织的制造方法等应用。为了实现这一点，需要设计分子控制电路来执行集成的传感、计算和驱动。在这里，我们报告了一种基于DNA的技术，用于实现此类控制器的计算核心。我们使用化学反应网络的形式主义作为一种“编程语言”，原则上，我们的DNA体系结构可以实现任何可以数学表达的行为。与逻辑电路不同，我们的公式自然允许对本质上模拟的生物和化学输入进行复杂的信号处理。控制器组件可以从生物合成的(质粒)DNA中提取，从而减少与化学合成的DNA相关的错误。我们实现了几种积木反应类型，然后将它们组合成一个网络，该网络在分子级别上实现了一种用于分布式控制系统的算法，以实现多个代理之间的共识。
Biological organisms use complex molecular networks to navigate their environment and regulate their internal state. The development of synthetic systems with similar capabilities could lead to applications such as smart therapeutics or fabrication methods based on self-organization. To achieve this, molecular control circuits need to be engineered to perform integrated sensing, computation and actuation. Here we report a DNA-based technology for implementing the computational core of such controllers. We use the formalism of chemical reaction networks as a 'programming language', and our DNA architecture can, in principle, implement any behaviour that can be mathematically expressed as such. Unlike logic circuits, our formulation naturally allows complex signal processing of intrinsically analogue biological and chemical inputs. Controller components can be derived from biologically synthesized (plasmid) DNA, which reduces errors associated with chemically synthesized DNA. We implement several building-block reaction types and then combine them into a network that realizes, at the molecular level, an algorithm used in distributed control systems for achieving consensus between multiple agents.
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影响因子：
9.9
作者：
通讯作者：
--
影响因子：
4.6
作者：
Cardelli, Luca;Csikasz-Nagy, Attila
通讯作者：
Csikasz-Nagy, Attila
影响因子：
9.9
作者：
通讯作者：
--
DOI：
10.1073/pnas.0407024101
发表时间：
2004-10-26
影响因子：
11.1
作者：
Dirks, RM;Pierce, NA
通讯作者：
Pierce, NA
影响因子：
1.3
作者：
Angluin, Dana;Aspnes, James;Eisenstat, David
通讯作者：
Eisenstat, David