生物计算机与DNA存储相关文章

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当前共找到 891 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 2026-09-29
Clustering and Principal Component Analysis as Distinct Computational Regimes of a Biologically Motivated Neural Circuit
2026-Aug-31, Brain sciences IF:2.7Q3
研究论文 文章通过模拟和形式化分析,展示了新皮层浅层回路如何根据局部反馈抑制强度产生聚类或主成分分析两种计算模式 首次从详细生物回路中推导出聚类和主成分分析之间深层的数学联系,并证明它们是一个 overarching 算法的两个特例 基于模拟和形式化分析,未进行实验验证;未讨论其他生物参数的影响 分析新皮层浅层回路的涌现计算操作,并揭示其与统计和机器学习方法的关系 新皮层浅层神经回路(基于解剖布局和生理激活模式) 计算神经科学, 机器学习 NA 模拟, 形式化分析 生物神经回路模型 模拟数据 NA NA NA 分子计算, DNA计算 NA
2 2026-09-29
Towards density-optimal DNA storage with practical bijective coding
2026-Aug-27, Nature communications IF:14.7Q1
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,在严格生化约束下仅需极少冗余即可高效存储数据 提出Siyuan Code编解码器,利用数据结构目录化并规避易错模式,将二进制数据以一一对应的方式映射到几乎所有合适的低错误序列,在满足极严格生化约束的同时实现最小冗余和理论最优密度 文章未明确说明在大规模实际部署中可能面临的合成长度限制、长期稳定性及成本等挑战 解决现有DNA存储编码方法在规避易错序列与保留可用序列之间难以兼顾的问题,实现密度最优的DNA存储 DNA存储中的编码序列及二进制数据映射 DNA存储 NA DNA合成与测序 NA 二进制数据及DNA序列 NA DNA 双射编码 DNA计算 存储密度达每核苷酸1.66比特,容量为每克DNA 41艾字节,每条链仅需六份拷贝即可完美数据检索,编码和解码速度在普通硬件上约达每秒1兆字节
3 2026-09-29
Designing a DNA synchronizer for compact single-rail DNA logic circuits
2025-08-22, Science advances IF:11.7Q1
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
4 2026-09-28
Evolution of Brains and Computers: The Roads Not Taken
2022-May-09, Entropy (Basel, Switzerland)
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
5 2026-09-24
Amplification of computational power by the multiplication of bacteria exploring microfluidic networks encoding mathematical problems
2026-Aug-11, Microsystems & nanoengineering IF:7.3Q1
研究论文 本文报道了一种概念验证计算机,其操作依赖于运动细菌探索编码子集和问题(SSP)算法的微流控网络,通过细菌自然繁殖实现计算能力的连续放大 该计算机以组合方式执行操作,利用细菌自然繁殖作为生物CPU,实现计算能力的持续放大,以无缝匹配问题规模;进行了缩放分析,确定了细菌生物计算有望超越电子计算机的临界点 目前仅为概念验证,尚未展示实际大规模应用;未提供具体实验数据或性能指标;微流控网络的设计和制造可能限制可扩展性 证明使用运动细菌探索微流控网络解决NP完全问题(子集和问题)的可行性,并分析其可扩展性 运动细菌(具体种类未指明)和编码子集和问题算法的微流控网络 生物计算 NA 微流控技术 NA NA NA 细菌 微流控网络编码算法(具体编码方案未指明) 细菌计算 计算能力随细菌繁殖持续放大,可扩展至匹配问题规模;缩放分析表明存在超越电子计算机的临界点;具有低错误率、低能耗和指数增长的计算资源
6 2026-09-24
Polus: a context-aware enhancement framework for DNA storage via transformer-based soft-decision decoding
2026-08-03, Bioinformatics (Oxford, England)
研究论文 本文提出了Polus,一个基于Transformer的软判决解码增强框架,无需修改编码器即可提高DNA存储的数字可靠性 提出SeqFormer,一种基于Transformer的信道模型,将序列上下文与质量信号协同结合生成校准的逐碱基置信度分数,将不确定的生化噪声转化为信息丰富的软删除;在不修改编码器的情况下显著提升主流DNA存储编解码器性能;提出定向重测序策略;构建九指标评估套件 主要在计算机模拟基准中进行验证,缺乏大规模湿实验验证 通过软判决解码提升DNA存储的数字可靠性,在不修改编码器的前提下改善存储效率和密度 DNA存储系统中的编解码器和错误纠正方案 DNA存储 NA DNA合成、DNA测序 Transformer 序列数据 NA DNA DNA Fountain、Yin-Yang编解码器 DNA计算 DNA Fountain所需测序覆盖度降低38.9%,有效物理密度提高约80%;定向重测序策略开销比均匀加深少99.9%
7 2026-09-22
Logic-Responsive Superspherical Nucleic Acid Enables Tumor-Specific Multiplexed Gene Silencing for Efficient Cancer Therapy
2026-Sep-21, Angewandte Chemie (International ed. in English)
研究论文 本文描述了一种逻辑响应超球形核酸(SSNA),能实现对肿瘤特异性的多基因沉默,用于高效癌症治疗 SSNA架构具有耐核酸酶的球形核酸核心,密集涂覆Y形DNA电路外壳,选择性响应APE1,实现肿瘤特异性多重基因沉默 未明确提及具体的局限性,如潜在的长期安全性或临床转化挑战 开发一种肿瘤特异性激活的多重基因沉默平台,用于精准癌症治疗 MCF-7肿瘤细胞和小鼠MCF-7异种移植模型 癌症治疗,基因治疗,纳米技术 乳腺癌 DNA电路,反义寡核苷酸,DNAzyme,球形核酸 NA 体外和体内实验数据 小鼠MCF-7异种移植模型(具体数量未提及) DNA NA 分子计算 NA
8 2026-09-21
A double-key responsive TDNs-HC/Cas13a DNA circuit for free-amplified detection and precise imaging of miRNAs in living cell
2026-Nov-08, Analytica chimica acta IF:5.7Q1
研究论文 构建了一种基于DNA四面体纳米支架和CRISPR/Cas13a的DNA电路,用于活细胞内miRNA的无扩增检测和精确成像 利用DNA四面体作为纳米支架,整合了靶标识别模块、逻辑运算模块和信号输出模块,通过AND逻辑门机制实现双靶标识别和CRISPR/Cas13a协同信号放大,无需外部载体即可实现细胞内共递送 未明确提及 实现对活细胞内低表达miRNA的精确成像和无扩增检测 miRNA-155和miRNA-21 生物传感 癌症 CRISPR/Cas13a, DNA四面体纳米支架 NA 荧光信号 NA DNA NA DNA计算 检测限:miRNA-155为32 pM,miRNA-21为5 pM
9 2026-09-21
An Analysis of the Governance, Ethical, Legal, and Social Implications of Biocomputing
2026-Jan-02, Science and engineering ethics IF:2.7Q2
综述 本文识别并分析了生物计算(biocomputing)带来的治理、伦理、法律和社会影响(GELSI),指出当前监管框架的不足,并建议采取专门的监管方法和国际合作 首次系统性地识别和分析生物计算所引发的GELSI问题,揭示了现有监管框架在应对大规模并行分子计算、生物安全风险、临床应用中的概率性错误管理、生物存储系统的可专利性以及自复制数据系统的所有权等方面的不足 作为一篇分析性文章,可能缺乏实证数据支持,且未提出具体的监管框架细节或实施路径 识别和分析生物计算带来的治理、伦理、法律和社会影响,并探讨现有监管框架的不足及改进方向 生物计算技术及其相关的治理、伦理、法律和社会影响 生物计算 NA DNA合成、蛋白质合成 NA NA NA DNA, 蛋白质 NA 分子计算, DNA计算, 蛋白质计算 可扩展性、能源效率、计算灵活性、信息存储潜力
10 2026-09-19
Label-free and enzyme-free fluorescent biosensor for ultrasensitive detection of tobramycin via cascade signal amplification
2026-Sep-17, Analytical methods : advancing methods and applications IF:2.7Q1
研究论文 本研究开发了一种基于级联信号放大策略的无酶无标记荧光生物传感器,通过整合熵驱动DNA电路和催化发夹组装,实现对妥布霉素的超灵敏检测 首次将熵驱动DNA电路与催化发夹组装相结合构建级联信号放大策略,实现了无酶无标记的妥布霉素超灵敏荧光检测,检测限低至92 fM 目前仅在牛奶样品中验证了实际应用性,尚未在临床样本或更复杂的食品基质中进行验证 开发一种简单、灵敏的无酶无标记荧光生物传感器用于妥布霉素的超灵敏检测,以应对其滥用带来的健康风险 妥布霉素(TOB)及其适配体,以及牛奶样品中的妥布霉素残留 生物传感器 肾脏疾病, 听力损失 荧光生物传感, 熵驱动DNA电路, 催化发夹组装, 适配体识别 NA 荧光信号 牛奶样品(具体数量未提及) DNA NA DNA计算 检测限92 fM,线性范围3 pM至30 nM
11 2026-09-15
Explorer: efficient DNA coding by De Bruijn graph toward arbitrary local and global biochemical constraints
2024-07-25, Briefings in bioinformatics IF:6.8Q1
研究论文 本文提出了一种基于De Bruijn图的高效DNA编码算法Explorer,以及基于Transformer架构的快速解码算法Codeformer,用于在多种生化约束下实现DNA信息存储的编码与解码 利用De Bruijn图表征局部序列的能力,实现了在均聚物、GC含量和不良基序等多种生化约束下的编码;提出基于Transformer架构的Codeformer解码算法,显著提升解码效率;编码效率和比特率提升约10%;结合Reed-Solomon码后解码准确率超过99% 摘要中未明确提及该研究的局限性 解决DNA信息存储中复杂生化约束和编码效率低的挑战,推动基于DNA的数据存储系统的发展 DNA序列编码与解码算法 DNA存储 NA DNA编码,De Bruijn图,Reed-Solomon码 Transformer DNA序列 NA DNA De Bruijn图编码,Reed-Solomon纠错码 DNA计算 编码效率和比特率提升约10%,解码效率超过传统算法两倍以上,结合Reed-Solomon码后解码准确率超过99%
12 2026-09-12
Catalytic BiFeO3/g-C3N4 Heterojunction Nanosheets Coupled with DNAzyme/Low-Leakage Sequential DNA Circuit for Ultrasensitive Electrochemical Aptamer-Based Detection of Colorectal Cancer Exosomes
2026-09-01, Analytical chemistry IF:6.7Q1
研究论文 本文报道了一种超灵敏电化学适配体传感器,通过整合适配体邻近连接、DNAzyme步行器、低泄漏顺序DNA电路与BiFeO3/g-C3N4异质结纳米片,实现结直肠癌外泌体的超灵敏检测 将催化性BiFeO3/g-C3N4异质结纳米片与DNAzyme/低泄漏顺序DNA电路耦合,通过双适配体识别、DNAzyme步行器和预封闭的ISD电路实现多级信号放大,显著降低背景泄漏并提高检测灵敏度 摘要中未明确提及该研究的局限性 开发一种超灵敏电化学适配体传感器,用于结直肠癌外泌体的早期诊断和液体活检 SW620细胞来源的外泌体(SW620-Exo)及稀释人血清中的外泌体 生物传感器、电化学生物分析 结直肠癌 电化学适配体传感、DNAzyme步行器、杂交链式反应(HCR)、顺序DNA电路、催化纳米材料(BiFeO3/g-C3N4异质结纳米片) NA 电化学信号、核酸序列数据 SW620-Exo浓度范围1 × 10^2至1 × 10^8 particles/mL,检测限为119 particles/mL,并在稀释人血清中进行检测 DNA NA 分子计算、DNA计算 线性响应范围1 × 10^2至1 × 10^8 particles/mL,检测限119 particles/mL
13 2026-09-12
Enzymatic Ligation-Enhanced Catalytic Hairpin Assembly for Accelerated Kinetics with Restricted Leakage
2026-08-25, Analytical chemistry IF:6.7Q1
研究论文 本文系统表征了酶连接增强的催化发夹组装(CHAC)的动力学和背景泄漏行为,并将其与切口增强滚环扩增(NickRCA)结合构建了检测mecA基因的光磁生物传感器 首次系统表征了CHAC的动力学和泄漏行为,发现T4 DNA连接酶增强产物积累且抑制非特异性泄漏,并提出了共价环化和非共价双链结合的双重机制 未明确说明该传感器在实际临床样本中的验证情况,以及对其他靶标通用性的实验证据有限 探究连接酶反应如何重塑焓驱动的DNA电路,并利用CHAC的增强动力学和受限泄漏构建高灵敏生物传感器 CHAC DNA电路、mecA基因、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌 生物传感器 细菌感染 催化发夹组装、酶连接、滚环扩增、光磁检测 NA 荧光信号、光磁信号 NA DNA NA DNA计算 NA
14 2026-09-12
Spatially Confined Microreactors via Evaporation-Induced Liquid-Liquid Phase Separation for Integrated Bacterial Detection and Elimination
2026-08-25, Analytical chemistry IF:6.7Q1
研究论文 本文报道了一种蒸发驱动的液-液相分离微反应器,用于细菌的集成检测与消除 利用蒸发诱导液-液相分离构建空间限域微反应器,结合熵驱动DNA电路和轻量深度学习模型实现细菌的灵敏检测与光热消除一体化 未明确说明该平台在复杂实际样本中的长期稳定性及大规模制备的可重复性 在微尺度上构建限域反应环境以提升生物分析系统在复杂条件下的性能 细菌(多种细菌的检测与消除) 生物传感与生物分析 细菌感染 蒸发诱导液-液相分离、熵驱动DNA电路、荧光成像、光热治疗 轻量深度学习模型 荧光图像 检测限为1.41 CFU/mL NA NA NA 检测限1.41 CFU/mL,微尺度限域反应增强局部浓度与反应速率
15 2026-09-11
Light-Triggered Phase Separation for Enhanced DNA Computing
2025-08, ChemPlusChem IF:3.0Q2
研究论文 本文提出了一种利用光触发相分离形成的凝聚体微滴作为无膜区室来加速DNA计算系统的方法,通过提高活性DNA分子的有效局部浓度来提升计算速度 首次将光可切换相分离技术引入DNA计算领域,利用凝聚体微滴作为无膜区室提高DNA分子局部浓度,无需调整DNA序列即可实现计算加速,在基本DNA链置换反应中加速约4.3倍,在复杂DNA神经元计算中加速约3倍 摘要中未明确提及该方法的局限性 解决DNA计算系统因依赖自由扩散反应分子而导致计算速度低、难以规模化的问题,实现高效分子计算 DNA计算系统,包括DNA链置换反应和DNA神经元计算 分子计算 NA 光可切换相分离、DNA链置换反应、DNA神经元计算 NA NA NA DNA NA DNA计算 计算速度提升:基本链置换反应约4.3倍,复杂神经元计算约3倍
16 2026-09-11
ADAR regulates APOL1 via A-to-I RNA editing by inhibition of MDA5 activation in a paradoxical biological circuit
2022-11, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America IF:9.4Q1
研究论文 本文研究了ADAR通过A-to-I RNA编辑调控APOL1表达,并通过抑制MDA5激活形成矛盾生物回路的机制 揭示了ADAR通过A-to-I编辑APOL1 mRNA的Alu元件,阻止MDA5识别dsRNA,从而下调APOL1表达的新机制;发现IFN-ADAR-APOL1网络作为非相干前馈环实现快速瞬时响应 样本量有限,数学建模可能简化了体内复杂性;未明确A-to-I编辑的具体功能后果及对其他基因的脱靶效应 探究ADAR介导的A-to-I RNA编辑对APOL1表达的调控机制及其在APOL1相关肾病中的作用 APOL1基因、ADAR酶、MDA5受体、IFN-I信号通路、足细胞、人肾组织、转基因APOL1小鼠模型 RNA编辑与基因调控 肾脏疾病 RNA测序、A-to-I RNA编辑检测、基因敲低实验、数学建模 非相干前馈环数学模型 RNA序列、基因表达数据 人足细胞、人肾活检组织、转基因小鼠模型,具体数量未明确 RNA A-to-I RNA编辑 NA NA
17 2026-09-10
Autocatalytic DNA cascade circuits via split-triggered recombination for ultrasensitive programmable nucleic acid detection
2027-Jan-01, Talanta IF:5.6Q1
研究论文 本文建立了一种基于分裂触发重组的自催化DNA级联电路,用于超灵敏、可编程的核酸检测,特别是对miRNA-21的检测,实现了33.4 fM的检测限 提出了一种结合自催化发夹组装(ACHA)转换器和自催化杂交链式反应(AHCR)扩增的等温自催化DNA电路,通过自催化反馈回路实现指数级信号放大 摘要中未提及明显的局限性 实现对癌症相关microRNA(如miRNA-21)的超灵敏、可靠和普适性检测,用于临床诊断和早期疾病诊断 microRNA-21(miRNA-21)和人类血清样本 分子计算 癌症 自催化DNA电路、荧光信号检测 自催化发夹组装(ACHA)和自催化杂交链式反应(AHCR) 荧光信号数据 人类血清样本,具体数量未提及 DNA NA DNA计算 检测限为33.4 fM,具有指数级放大能力
18 2026-09-09
Interrogating functional connectivity of in vitro neural glia tissue model modulated through integrative control of matrix stiffness and a neurotrophic factor
2026-Mar, Biomaterials IF:12.8Q1
研究论文 本研究探讨了基质刚度与神经营养因子调控下,干细胞分化的神经元形态(特别是树突分支)如何影响神经网络的 functional connectivity 和电生理功能 首次证明了干细胞分化的神经元中,树突分支复杂度比神经突长度更能决定功能连接密度与强度,并利用图论分析钙活动构建功能连接图 未明确提及 验证神经突长度、分支或两者是否调控干细胞分化神经网络的功能连接性 小鼠皮层神经干细胞(NSCs)分化的神经元网络 神经科学,生物计算 未涉及 干细胞分化、基质刚度调控、钙成像 图论分析方法(基于MATLAB) 钙成像图像数据 未明确样本量,涉及不同刚度(50 Pa 和 100 Pa)及有无bFGF的基质条件 NA NA 分子计算 NA
19 2026-09-09
De-Bruijn graph partitioning for scalable and accurate DNA storage processing
2025-11-01, Bioinformatics (Oxford, England)
研究论文 提出一种基于De-Bruijn图划分的方法,用于快速准确地处理DNA存储测序数据,无需事先了解寡核苷酸编码信息 该方法不受测序技术限制,无需先验知识,能高效处理大规模DNA存储数据,且实现快速处理 未在摘要中明确提及限制 实现DNA存储中测序数据的可扩展且准确的处理,以支持高质量序列重建 合成和真实DNA存储数据集 生物信息学 不适用 De-Bruijn图划分 不适用 测序读段数据 8900万条读段(对应10 GB fasta文件) DNA 不适用 DNA计算 处理速度:8900万读段在32核服务器上不到1分钟完成
20 2026-09-08
Programmable Cancer Subtype Evaluator via Multiply-Guaranteed Catalytic DNA Computing Circuit
2025-11-05, Journal of the American Chemical Society IF:14.4Q1
研究论文 开发了一种通过多重保证的催化DNA计算电路实现乳腺癌亚型精确分类的可编程评估器 创新性地采用探针串联和嫁接策略,构建了仅含两个串联笼状探针的紧凑型DNA计算电路,实现了对多个微RNA的连续级联信号放大,用于乳腺癌亚型识别 研究主要在临床样本和细胞水平验证,未提及大规模临床应用的详细评估或长期稳定性测试 开发一种高特异性、可编程的分子评估器,用于乳腺癌分子亚型的精准分类,以支持个性化治疗 乳腺癌细胞和临床组织样本 分子计算 乳腺癌 催化DNA计算(CDC)电路,催化发夹组装(CHA) DNA计算电路模型 分子成像数据(微RNA信号)和临床样本数据 临床癌症组织样本(未指定具体数量) DNA 串联笼状探针编码,多微RNA识别序列 DNA计算 信号放大能力,检测灵敏度,特异性(未在摘要中提供具体度量)
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