Chemical-to-mechanical molecular computation using DNA-based motors with onboard logic.
Chemical-to-mechanical molecular computation using DNA-based motors with onboard logic.
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DOI：
10.1038/s41565-022-01080-w
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发表时间：
2022-05
影响因子：
38.3
通讯作者：
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
DNA 已成为分子计算的首选生物分子，有一天可能会补充传统的硅处理器。一般来说，DNA 计算是在单独的管中完成的，响应化学输入生成化学输出的速度很慢，并且需要荧光读数。在这里，我们引入了一种新的 DNA 计算范例，其中使用远离平衡运行的动态 DNA 电机处理化学输入并将其转换为机械输出。我们证明，带有板载逻辑 (DMOL) 的基于 DNA 的电机可以执行布尔函数（NOT、YES、AND 和 OR），读出时间为 15 分钟。由于 DMOL 的尺寸为微米级，因此可以对尺寸和折射率相同或唯一编码的大量 DMOL 阵列进行复用，并在同一芯片上执行电机到电机的通信。最后，可以使用传统的智能手机摄像头检测 DMOL 计算输出，从而以简单的方式将化学信息转换到电子领域，从而表明潜在的应用。
DNA has become the biomolecule of choice for molecular computation that may one day complement conventional silicon-based processors. In general, DNA computation is done in individual tubes, is slow in generating chemical outputs in response to chemical inputs, and requires fluorescence readout. Here, we introduce a new paradigm for DNA computation where the chemical input is processed and transduced into a mechanical output using dynamic DNA-based motors operating far-from-equilibrium. We show that DNA-based motors with onboard logic (DMOLs) can perform Boolean functions (NOT, YES, AND, and OR) with 15 min readout times. Since DMOLs are micron-sized, massive arrays of DMOLs that are identical or uniquely encoded by size and refractive index can be multiplexed and perform motor-to-motor communication on the same chip. Finally, DMOL computational outputs can be detected using a conventional smartphone camera, thus transducing chemical information into the electronic domain in a facile manner suggesting potential applications.
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DNA动力学和计算基于无能力性链位移。
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作者：
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--
作者：
McKinnon KM
通讯作者：
McKinnon KM
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10.1073/pnas.0407024101
发表时间：
2004-10-26
影响因子：
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Dirks, RM;Pierce, NA
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