生物计算机与DNA存储相关文章

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当前共找到 892 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 2026-10-01
A Co-locked hairpin probe enabling triple-cascaded signal amplification for the photoelectrochemical detection of dibutyl phthalate
2026-Sep-25, Biosensors & bioelectronics IF:10.7Q1
研究论文 该文章开发了一种共锁定发夹探针实现三层级联信号放大的光电化学传感器,用于超灵敏检测邻苯二甲酸二丁酯 提出共锁定发夹探针策略,有效抑制级联DNA电路中的非特异性背景泄漏,结合FeInS/InO异质结增强初始光电流信号,并利用EDR和HCR三重放大实现超低检测限 未提及实际环境样品中的复杂基质干扰评估,检测范围较窄(1 fmol/L至1 nmol/L),未讨论传感器的长期稳定性和重复性 实现环境中邻苯二甲酸二丁酯的超灵敏、高精度光电化学检测 邻苯二甲酸二丁酯(DBP) 光电化学生物传感 NA 光电化学检测、DNAzyme切割、熵驱动反应、杂交链式反应 NA 光电化学信号 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
2 2026-10-01
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,避免易错序列并保持低冗余 提出Siyuan Code编解码器,采用双射编码将二进制数据一一映射到几乎所有合适的低错误序列,利用数据结构目录化并避免易错模式,在严格生化约束下实现最小冗余 仅使用每条链六个拷贝进行数据检索,编码解码速度约1 MB/s,与早期USB闪存相当,可能受限于硬件和生化条件 实现密度最优的DNA存储编码,解决现有编码方法密度低和拷贝数高的问题 DNA存储中的编码方法、二进制数据、低错误序列 DNA存储 NA DNA合成与测序 NA 二进制数据、DNA序列 NA DNA 双射编码 DNA计算 存储密度为每位核苷酸1.66位,容量为每克DNA 41艾字节,编码解码速度约1 MB/s,每条链六个拷贝
3 2026-10-01
D2Sim: A Computational Simulator for Nanopore Sequencing based DNA Data Storage
2026-Jul-23, IEEE transactions on computational biology and bioinformatics
研究论文 该文设计了一个名为D2Sim的计算通道模拟器,用于基于Nanopore测序的DNA数据存储,能够模拟真实实验中的冗余和错误 提出了D2Sim模拟器,结合DeepSimulator生成与真实Nanopore 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% 未明确说明 简化DNA数据存储中错误纠正策略和重建方法的评估过程,避免耗时且昂贵的真实实验 基于Nanopore测序的DNA数据存储系统 DNA数据存储 NA Nanopore测序 DeepSimulator 信号数据 NA DNA 纠错码 NA 存储密度高、持久性强
4 2026-10-01
Directly Encrypting DNA Sequences for Secure DNA Storage via Automata Cryptography
2026-May-20, IEEE transactions on nanobioscience IF:3.7Q3
研究论文 本文提出了一种基于自动机密码学的DNA序列直接加密方法(DNA-AC),用于实现安全的DNA数据存储 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,兼容基于数据特征的DNA编码方法,并支持并行处理以适应高通量DNA合成与测序 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、与基于数据特征的DNA编码方法不兼容的问题,实现安全且高性能的DNA存储加密 DNA序列 DNA数据存储、信息安全 NA 自动机密码学、DNA存储加密 自动机密码学模型 DNA序列 NA DNA 基于数据特征的DNA编码、序列级碱基扩散与旋转加密 DNA计算、分子计算 支持并行处理以适应高通量平行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%
5 2026-10-01
The DNA-Based Disease Diagnosis Model With Strand Displacement Reaction
2026 May-Jun, IEEE transactions on computational biology and bioinformatics
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
6 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
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
7 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
8 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
9 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
10 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%
11 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
12 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
13 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
14 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
15 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%
16 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
17 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
18 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
19 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
20 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
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