生物计算机与DNA存储相关文章
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当前共找到 898 篇文献，本页显示第 1 - 20 篇。
| 序号 | 推送日期 | 文章 | 类型 | 简述 | 创新点 | 不足 | 研究目的 | 研究对象 | 领域 | 病种 | 技术 | 模型 | 数据类型 | 样本量 | 存储介质 | 编码方案 | 计算范式 | 可扩展性指标 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2026-10-23 |
Solving Minimum Spanning Tree Problems Based on DNA Chemical Reaction Networks
2026, Combinatorial chemistry & high throughput screening
IF:1.6Q3
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研究论文 | 本文提出了一种基于DNA链置换反应网络的计算模型，用于求解图论中的最小生成树问题 | 通过智能整合加权、阈值和求和三个反应模块，利用DNA链置换反应网络有效求解最小生成树问题，并采用荧光强度进行边过滤 | 仅通过Visual DSD软件进行模拟实验验证，缺乏实际湿实验验证 | 探索DNA链置换反应网络在求解最小生成树问题中的应用，并构建相应的计算模型 | 图的最小生成树问题 | 分子计算 | NA | DNA链置换反应 | DNA链置换反应网络 | 图数据（边和权重） | NA | DNA | DNA序列编码（不同DNA序列表示边并分配权重） | DNA计算 | NA |
| 2 | 2026-10-22 |
A novel DNA weighted summation system for cancer diagnosis
2026-Oct-14, Biosensors & bioelectronics
IF:10.7Q1
DOI:10.1016/j.bios.2026.119345
PMID:42901111
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研究论文 | 本文建立了一个基于新型DNA加权求和系统的癌症诊断平台，利用mRNA表达谱构建前列腺癌和结直肠癌诊断模型，并通过DNA分子计算实现无创诊断 | 克服了先前DNA计算平台仅限整数权重的关键限制，实现了连续权重计算，并整合了准线性扩增方法将血液中痕量mRNA转化后进行分子计算，在简化工作流程中实现精准疾病诊断 | 临床验证样本量有限（每种癌症100份血液样本），诊断准确率未达到理想水平（CRC 85.0%，PCa 86.0%），模型仅在前列腺癌和结直肠癌中验证，尚未在其他癌症类型中广泛测试 | 开发基于DNA加权求和系统的癌症诊断平台，实现精准、无创的癌症诊断 | 前列腺癌和结直肠癌患者血液样本中的mRNA表达谱 | 分子计算，医学诊断 | 前列腺癌，结直肠癌 | DNA电路，mRNA表达谱分析，等温扩增，分子计算 | DNA加权求和系统（分子计算模型） | mRNA表达谱数据，血液样本 | 每种癌症类型100份血液样本（共200份），以及TCGA数据库中的mRNA表达谱数据 | DNA，RNA | 连续权重编码（加权求和编码） | DNA计算，分子计算 | 可扩展至多种临床应用（癌症分期、预后评估、治疗反应预测），诊断准确率85.0%-86.0%，工作流程简化 |
| 3 | 2026-10-22 |
Coli bond: A dual-function encryption system for secure information storage and transmission by microorganisms
2025, PloS one
IF:2.9Q1
DOI:10.1371/journal.pone.0325926
PMID:40498745
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研究论文 | 该文章提出了一种名为Coli Bond的双功能加密系统，利用合成生物学改造的大肠杆菌实现DNA信息的安全存储与可控传输 | 将DNA存储的分子精度与合成生物学的可控动态相结合，通过咖啡因浓度和温度调控信息传递，并引入温度敏感的自毁机制确保信息不可逆销毁 | 系统在多次转移后菌株活力快速下降，可能影响长期存储的稳定性；实验验证主要限于商业饮料和温度变化等特定条件，尚未在大规模数据存储场景中评估 | 开发一种基于微生物的安全信息存储与传输平台，解决传统存储方法的安全风险、耐久性有限和维护成本高的问题 | 工程化的大肠杆菌菌株（营养缺陷型且具有咖啡因降解途径） | 合成生物学 | NA | 合成生物学、DNA存储 | NA | DNA编码信息 | NA | DNA | NA | DNA计算 | NA |
| 4 | 2026-10-22 |
Emergent digital bio-computation through spatial diffusion and engineered bacteria
2024-06-08, Nature communications
IF:14.7Q1
DOI:10.1038/s41467-024-49264-3
PMID:38851790
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研究论文 | 该文通过空间扩散和工程化细菌设计细菌计算机，利用可扩散的形态原样信号进行信息处理，展示单个及多个菌落实现数字逻辑和复杂功能 | 利用空间图案化处理可扩散信号，单个模块化菌落可执行简单数字逻辑，多菌落组合构建复杂功能而无需额外基因工程，并引入发送者菌落作为形态原源整合不同生化输入 | 摘要中未明确提及 | 设计细菌计算机并探索生物计算在生物工程、生物材料和生物传感中的应用 | 工程化细菌菌落 | 生物计算 | NA | 空间图案化、扩散信号处理、基因工程 | 细菌计算机（基于菌落的空间逻辑） | 实验数据、数学模拟数据 | NA | NA | NA | 细胞计算 | 通过组合多个菌落可扩展复杂功能 |
| 5 | 2026-10-21 |
Trade-offs in model compression for sequencing data-carrying DNA
2025-11-23, Scientific reports
IF:3.8Q1
DOI:10.1038/s41598-025-26350-0
PMID:41276564
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研究论文 | 本文研究了DNA存储中用于读取数据的basecalling模型的压缩与错误校正码之间的权衡，通过联合使用模型压缩和错误校正码，在减少模型大小的同时实现了更高的读取准确率 | 提出不应盲目使用生命科学中的测序模型进行DNA数据存储，而应利用数据DNA的可控性，通过嵌入对齐标记和错误校正码来补偿模型压缩带来的精度损失，并实验证明联合使用模型压缩和错误校正码可达到比不压缩且无错误校正码更高的读取准确率 | 错误校正码需要在DNA序列中占用额外空间，尽管实验显示相关开销是边际的；研究主要关注basecalling模型的压缩与错误校正码的权衡，可能未全面考虑其他DNA存储环节的影响 | 研究DNA存储中basecalling模型的压缩与读取准确率之间的权衡关系，探索通过联合使用模型压缩和错误校正码来降低模型复杂度同时保持或提高读取准确率 | DNA存储中用于读取数据的basecalling深度学习模型以及携带数据的DNA序列 | DNA数据存储 | NA | DNA测序、basecalling、错误校正码 | 深度学习basecalling模型（具体类型未指明） | DNA测序信号数据 | NA | DNA | 错误校正码、对齐标记 | NA | 模型大小、读取准确率、错误校正码开销 |
| 6 | 2026-10-19 |
A logic-gated DNA nanocascade for dual-RNA imaging in a triple-negative breast cancer cell model
2026-Oct-14, Biosensors & bioelectronics
IF:10.7Q1
DOI:10.1016/j.bios.2026.119346
PMID:42892232
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研究论文 | 该文开发了一种AND逻辑门控DNA纳米级联探针，用于在三阴性乳腺癌细胞模型中对miR-21和PD-L1 mRNA进行双RNA成像 | 将miR-21激活的DNAzyme、PD-L1 mRNA响应的熵驱动链置换反应和杂交链式反应放大整合为AND逻辑门控DNA电路，并封装于Mn-Fe普鲁士蓝类似物金属有机框架中，外包覆同源癌细胞膜，无需外源蛋白酶即可实现双RNA识别与级联放大 | 仅在细胞模型层面验证，尚未进行体内实验和临床样本验证；仅在有限几种乳腺癌细胞系中测试，分子亚型区分能力仍需更大样本验证 | 实现三阴性乳腺癌细胞中miR-21和PD-L1 mRNA的双RNA成像，用于分子亚型区分 | 三阴性乳腺癌细胞（MDA-MB-231、HCC1806）及AU565细胞中的miR-21和PD-L1 mRNA | 分子诊断 | 三阴性乳腺癌 | DNAzyme催化、熵驱动链置换反应、杂交链式反应、金属有机框架封装、细胞膜仿生修饰、荧光成像 | AND逻辑门控DNA分子电路 | 荧光信号、图像 | MDA-MB-231、HCC1806和AU565三种乳腺癌细胞系 | DNA | AND逻辑门控编码 | DNA计算 | miR-21检测限0.7 pM，PD-L1 mRNA检测限0.5 pM，双靶标同时在0.5 pM时仍可响应 |
| 7 | 2026-10-14 |
Self-Reporting Hierarchical DNA Nanoplatform for Tumor Cell-Selective Senescence Modulation and Immune Remodeling
2026-Oct-13, Small methods
IF:10.7Q1
DOI:10.1002/smtd.71110
PMID:42865219
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研究论文 | 该研究开发了一种自报告分层DNA纳米平台，用于肿瘤细胞选择性衰老重编程和免疫微环境重塑 | 首次构建了具有β-半乳糖苷酶响应电荷反转脂质载体和GSH/miR-21分层门控DNA电路的双重选择性纳米平台，实现病理衰老肿瘤细胞的特异性激活和实时荧光监测 | 摘要中未提及该纳米平台的长期生物安全性、体内代谢途径、大规模生产可行性以及临床转化潜力 | 实现肿瘤细胞选择性衰老调控并重塑肿瘤免疫微环境，为免疫调节性癌症治疗提供新策略 | 治疗诱导衰老的肿瘤细胞及肿瘤免疫微环境 | DNA纳米技术、肿瘤免疫治疗 | 癌症 | DNA纳米技术、催化发夹组装、microRNA检测、GSH响应 | DNA逻辑门控电路、催化DNA电路 | 荧光信号、分子标志物 | NA | DNA | NA | DNA计算、分子计算 | NA |
| 8 | 2026-10-13 |
D2Sim: A Computational Simulator for Nanopore Sequencing Based DNA Data Storage
2026 Sep-Oct, IEEE transactions on computational biology and bioinformatics
DOI:10.1109/TCBBIO.2026.3716589
PMID:42490283
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研究论文 | 本文设计了一个名为D2Sim的计算通道模拟器，用于模拟基于纳米孔测序的DNA数据存储过程 | 提出了D2Sim模拟器，集成DeepSimulator，能够生成与真实纳米孔DNA存储信号高度相似的信号，相比单独使用DeepSimulator，样本差异偏差降低了16.7%至88.7% | 该模拟器依赖于DeepSimulator，可能无法完全覆盖所有真实实验中的复杂误差模式 | 简化DNA数据存储中物理冗余和逻辑冗余设计及数据重建方法的评估过程，避免耗时且昂贵的真实实验 | 基于纳米孔测序的DNA数据存储系统 | DNA数据存储 | NA | 纳米孔测序 | DeepSimulator | 信号数据 | NA | DNA | NA | DNA计算 | 高存储密度和持久性 |
| 9 | 2026-10-13 |
A Molecular Perceptron Based on DNA Circuit
2026 Sep-Oct, IEEE transactions on computational biology and bioinformatics
DOI:10.1109/TCBBIO.2026.3728103
PMID:42664104
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研究论文 | 本文通过理想化反应构建阶跃函数，并利用该函数实现一种新型分子感知机，用于DNA逻辑电路 | 首次在DNA电路中实现阶跃激活函数，并构建分子感知机，将DNA半逻辑电路转化为逻辑电路 | 摘要未提及 | 解决DNA电路中激活函数实现难题，推动DNA电路在人工智能中的应用 | DNA电路、分子感知机、逻辑门 | 分子计算、DNA计算 | NA | DNA电路 | 分子感知机 | NA | NA | DNA | NA | DNA计算、分子计算 | NA |
| 10 | 2026-10-12 |
A Co-locked hairpin probe enabling triple-cascaded signal amplification for the photoelectrochemical detection of dibutyl phthalate
2027-Jan-01, Biosensors & bioelectronics
IF:10.7Q1
DOI:10.1016/j.bios.2026.119271
PMID:42810249
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研究论文 | 该文章开发了一种共锁定发夹探针实现三重级联信号放大策略，用于邻苯二甲酸二丁酯的光电化学检测 | 创新性地提出共锁定发夹探针以抑制级联DNA电路中的非特异性背景泄漏，并结合FeInS/InO异质结增强初始光电流信号，实现了三重级联信号放大 | 未明确提及 | 实现环境中邻苯二甲酸二丁酯的超灵敏、高精度检测 | 邻苯二甲酸二丁酯（DBP） | 光电化学生物传感 | NA | 光电化学检测、DNA酶、熵驱动反应、杂交链式反应、吖啶橙嵌入 | NA | 光电信号 | NA | DNA | NA | DNA计算 | 线性检测范围1 fmol/L至1 nmol/L，检测限0.27 fmol/L，高灵敏度和准确性 |
| 11 | 2026-10-12 |
Atomic-level reconstruction of biomolecules by a rigid-fragment- and local-frame-based (RF-LF) strategy
2020-Jan-21, Journal of molecular modeling
IF:2.1Q3
DOI:10.1007/s00894-020-4298-7
PMID:31965325
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研究论文 | 提出了一种基于刚性片段和局部框架的（RF-LF）反向映射方法，用于从粗粒化模型重建生物分子的全原子结构 | RF-LF方法是一种通用且无需参数的反向映射方法，可用于蛋白质/DNA/RNA系统以及TMFF模型 | 未明确说明限制 | 实现从粗粒化模型到原子级结构的反向映射 | 蛋白质、DNA、RNA系统 | 生物计算 | NA | 粗粒化模拟、反向映射 | Martini力场、TMFF模型 | 分子结构数据 | NA | DNA、RNA、蛋白质 | NA | 分子计算 | NA |
| 12 | 2026-10-09 |
Towards density-optimal DNA storage with practical bijective coding
2026-08-27, Nature communications
IF:14.7Q1
DOI:10.1038/s41467-026-77024-y
PMID:42802272
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研究论文 | 本文提出了一种名为Siyuan Code的DNA存储编解码器，通过双射编码实现理论最优密度，将二进制数据一一映射到几乎所有合适的低错误序列 | 提出了Siyuan Code，利用数据结构对易错模式进行编目和规避，以一一对应的方式将二进制数据映射到几乎所有合适的低错误序列，在严格的生化约束下以最小冗余实现理论最优密度 | 每条链仍需6个副本才能实现完美数据检索，编码和解码速度约为每秒1兆字节，与早期USB闪存驱动器相当 | 解决现有DNA存储编码方法难以在避免易错序列的同时保留可用序列的问题，从而实现高密度、低冗余的DNA数据存储 | DNA存储中的编码方法及二进制数据到DNA序列的映射 | DNA存储 | NA | DNA合成与测序，双射编码 | NA | 二进制数据，DNA序列 | NA | DNA | 双射编码 | DNA计算 | 存储密度为每核苷酸1.66比特，容量为每克DNA 41艾字节，每条链仅需6个副本即可完美检索，编码和解码速度约每秒1兆字节 |
| 13 | 2026-10-08 |
A programmable DNA circuit based on target recycling-assisted DNAzyme combined with elemental labeling ICP-MS for p21 mRNA detection
2027-Feb-01, Talanta
IF:5.6Q1
DOI:10.1016/j.talanta.2026.130620
PMID:42743849
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研究论文 | 本文开发了一种基于链置换反应介导的靶标循环辅助DNAzyme可编程DNA电路，结合镧系元素标记ICP-MS，用于p21 mRNA的灵敏检测 | 通过精心编程SDR的输入和输出，引入识别探针H1和DNAzyme功能域，实现了双循环设计，在无需实际酶的情况下实现酶模拟催化放大，保持了纯DNA电路的高可编程性和化学稳定性；结合靶标循环和DNAzyme循环的双重放大，实现了0.37 pM的检测限 | 摘要中未明确提及研究的局限性 | 开发一种简单、高效、可编程的DNA电路平台，用于临床生物标志物的灵敏检测 | p21 mRNA | 生物分析化学 | 癌症 | 链置换反应（SDR）、DNAzyme催化、ICP-MS | NA | NA | NA | DNA | NA | DNA计算 | 检测限为0.37 pM，在复杂生物基质中回收率为93%至112% |
| 14 | 2026-10-08 |
Beyond allostery: Catalytic regulation of a deoxyribozyme through an entropy-driven DNA amplifier
2010, Journal of systems chemistry
DOI:10.1186/1759-2208-1-13
PMID:42836249
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研究论文 | 通过熵驱动的DNA放大器实现脱氧核酶的催化调控，用于信号放大和生物传感 | 将核酸酶变构调控与熵驱动DNA电路信号放大耦合，首次实现一个输入分子调控多个输出分子 | 未明确提及 | 实现核酸酶催化信号放大，用于无酶生物传感器和即时诊断 | 脱氧核酶和DNA逻辑门 | 分子计算，生物传感器 | NA | 熵驱动DNA电路，脱氧核酶催化 | NA | NA | NA | DNA | NA | DNA计算 | 信号放大效率，检测灵敏度 |
| 15 | 2026-10-06 |
Directly Encrypting DNA Sequences for Secure DNA Storage via Automata Cryptography
2026-Oct, IEEE transactions on nanobioscience
IF:3.7Q3
DOI:10.1109/TNB.2026.3695368
PMID:42160258
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研究论文 | 本文提出了一种通过自动机密码学直接加密DNA序列的方法（DNA-AC），用于实现安全的DNA存储，解决了现有比特级加密方法与基于数据特征的DNA编码方法不兼容的问题 | 首次提出序列级DNA加密方法，通过碱基的扩散和旋转实现加密，使碱基分布更加均匀和随机，与基于数据特征的DNA编码方法兼容，并支持并行处理以适应高通量并行DNA合成和测序 | 摘要中未明确提及该方法的局限性 | 解决现有DNA存储加密方法基于比特级加密而与基于数据特征的DNA编码方法不兼容的问题，实现安全、高性能、可扩展的DNA存储加密方案 | DNA序列 | DNA存储 | NA | 自动机密码学、DNA合成与测序 | 自动机密码学模型 | DNA序列 | NA | DNA | 碱基扩散与旋转编码 | 分子计算、DNA计算 | 支持并行处理以适应高通量并行DNA合成和测序，密钥空间大，信息熵接近2，碱基变化率（NBCR）为75%，碱基平均变化强度（BACI）为42%，具有极强的抗恶意攻击能力 |
| 16 | 2026-10-03 |
Lateral flow strip biosensor for visual detection of heavy metal ions based on feedback circuit with trigger DNA regeneration strategy and its logic gate applications
2026-Sep-29, Journal of hazardous materials
IF:12.2Q1
DOI:10.1016/j.jhazmat.2026.143776
PMID:42822285
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研究论文 | 开发了一种基于反馈电路与触发DNA再生策略的侧流层析试纸条生物传感器，用于可视化检测重金属离子铬，并构建了逻辑门应用 | 采用触发DNA再生策略的反馈DNA电路，相比无再生策略具有更优越的信号放大能力，实现了10 pM的可视化检测限；同时构建了INHIBIT和XOR试纸条逻辑门 | 仅在铬和镉两种重金属离子模型上验证，实际样本种类有限，检测限为10 pM可能无法满足超痕量检测需求 | 实现资源有限环境下重金属离子的现场可视化检测 | 铬离子（Cr）和镉离子（Cd） | 生物传感器 | NA | DNAzyme识别、反馈DNA电路、侧流层析试纸条、逻辑门 | NA | NA | 实际水样（具体数量未提及） | DNA | NA | DNA计算 | 可视化检测限10 pM |
| 17 | 2026-10-01 |
The DNA-Based Disease Diagnosis Model With Strand Displacement Reaction
2026 May-Jun, IEEE transactions on computational biology and bioinformatics
DOI:10.1109/TCBBIO.2026.3671276
PMID:41790822
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研究论文 | 本文利用链置换反应构建了基于DNA的支持向量机模型，用于直接检测miRNA表达水平并实现疾病诊断 | 首次采用链置换反应实现DNA-based SVM模型，整合了加权求和、减法、信号恢复和报告四个功能模块，能够直接从生物样本中识别目标miRNA表达水平并实时驱动模型决策，实现分子层面的精确疾病分类 | 摘要中未提及模型的具体局限性 | 开发基于DNA的疾病诊断模型，实现分子层面的精确、智能和集成化疾病诊断方案 | miRNA表达水平、囊性黏液性和浆液性肿瘤、胶质瘤、透明细胞癌 | 机器学习 | 肺癌, 胶质瘤, 透明细胞癌 | 链置换反应, miRNA表达分析 | SVM | miRNA表达水平数据 | 摘要中未提及具体样本数量 | DNA | NA | DNA计算 | NA |
| 18 | 2026-09-30 |
Clustering and Principal Component Analysis as Distinct Computational Regimes of a Biologically Motivated Neural Circuit
2026-Aug-31, Brain sciences
IF:2.7Q3
DOI:10.3390/brainsci16090930
PMID:42793355
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研究论文 | 本文通过模拟和形式化分析，研究新皮层浅层神经回路中侧抑制的涌现操作，并证明该回路可根据局部反馈抑制强度执行聚类和主成分分析两种不同计算模式。 | 首次揭示聚类和主成分分析之间存在深层数学联系，且两者均可从一个统一的算法前体推导得出，而该前体直接源于详细的生物回路。 | 摘要中未明确提及研究的具体局限性。 | 探究生物动机神经回路（新皮层浅层侧抑制回路）的涌现计算功能及其数学基础。 | 新皮层浅层神经回路（侧抑制回路）及其兴奋-抑制相互作用。 | 计算神经科学, 机器学习 | NA | 模拟和形式化分析 | 生物动机神经回路模型 | 模拟数据, 生理激活模式 | NA | NA | NA | 神经计算 | NA |
| 19 | 2026-09-29 |
Designing a DNA synchronizer for compact single-rail DNA logic circuits
2025-08-22, Science advances
IF:11.7Q1
DOI:10.1126/sciadv.ady8165
PMID:40834085
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研究论文 | 本文设计了一种DNA同步器（DSN），通过时间调控模块实现单轨DNA逻辑电路中的非门功能，从而构建紧凑且可扩展的DNA计算电路 | 引入DNA同步器（DSN）作为时间调控模块，实现了单轨电路中的时变非门功能，克服了传统单轨电路无法支持非首层非运算的根本限制；通过调节DSN链与反相器链的结合亲和力来调控不同级联深度下非门的执行时间；实现了布尔完备的单轨NAND和NOR门；并展示了仅用五个门构建的4位平方根电路 | 未明确提及 | 设计DNA同步器以克服传统单轨DNA逻辑电路无法支持非首层非运算的限制，实现紧凑且可扩展的DNA计算电路 | DNA逻辑电路、单轨DNA电路、DNA同步器、逻辑门（NAND、NOR、NOT） | 分子计算 | NA | DNA链置换、分子电路设计 | NA | NA | NA | DNA | NA | DNA计算 | 通过使用DSN实现单轨电路，减少了所需门数量（相比双轨表达减半），展示了4位平方根电路仅用五个门，表明在单溶液中的复杂度提升和可扩展性 |
| 20 | 2026-09-28 |
Evolution of Brains and Computers: The Roads Not Taken
2022-May-09, Entropy (Basel, Switzerland)
DOI:10.3390/e24050665
PMID:35626550
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综述 | 本文从进化视角比较大脑与计算机的发展路径，讨论两者的趋同与分歧，并探讨实现人工智能的前提条件 | 提出从进化角度审视硬件与神经复杂性，强调趋同进化与玩具神经生物学启发的作用，并指出生物计算中重大创新在人工领域的缺失 | 论文为综述性质，未提供具体实验数据或模型验证；对替代心智和人工意识等问题的讨论偏理论化，缺乏可操作的技术路径 | 探讨大脑与计算机在进化过程中的趋同与分歧，分析实现生物计算和人工智能所需的前提条件 | 大脑、计算机、人工神经网络、生物计算系统 | 机器学习 | NA | NA | 人工神经网络 | 文本 | NA | NA | NA | 分子计算, DNA计算 | NA |