生物计算机与DNA存储相关文章
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当前共找到 13 篇文献。
| 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 | 2026-10-09 |
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 |
| 2 | 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 |
| 3 | 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
DOI:10.1038/s41378-026-01341-x
PMID:42581035
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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 |
| 4 | 2026-09-24 |
Polus: a context-aware enhancement framework for DNA storage via transformer-based soft-decision decoding
2026-08-03, Bioinformatics (Oxford, England)
DOI:10.1093/bioinformatics/btag563
PMID:42517819
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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% |
| 5 | 2026-09-12 |
Enzymatic Ligation-Enhanced Catalytic Hairpin Assembly for Accelerated Kinetics with Restricted Leakage
2026-08-25, Analytical chemistry
IF:6.7Q1
DOI:10.1021/acs.analchem.6c03212
PMID:42674010
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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 |
| 6 | 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
DOI:10.1021/acs.analchem.6c03252
PMID:42674023
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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 |
| 7 | 2026-08-28 |
Guanine-Locked DNA Circuit Drives Homogeneous Coupling of Catalytic Hairpin Assembly and dCTP-Free Rolling Circle Amplification
2026-Aug-27, Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
DOI:10.1002/smll.75508
PMID:42656052
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研究论文 | 本文报道了一种鸟嘌呤锁定的DNA电路，可抵抗聚合酶介导的副反应，实现催化发夹组装与无dCTP滚环扩增的均相偶联，用于光磁生物传感检测灰葡萄孢DNA | 通过鸟嘌呤锁定机制抑制聚合酶的聚合/外切活性，解决了发夹级联与DNA聚合酶不兼容的问题，实现了均相一锅等温操作 | 摘要未提及明显局限性 | 解决发夹级联与DNA聚合酶之间的不兼容性，提供一种无串扰的均相核酸电路通用策略 | 灰葡萄孢DNA，感染玫瑰花瓣样本 | 分子诊断，生物传感 | 植物病害（灰葡萄孢感染） | 催化发夹组装、滚环扩增、光磁生物传感 | NA | DNA序列，光磁信号 | 感染玫瑰花瓣样本（具体数量未说明） | DNA | NA | DNA计算 | 检测限9 aM，宽动态范围，1小时内完成检测 |
| 8 | 2026-08-28 |
DNA-Based Boolean Logic Gates for Molecular Computation and Biosensing: A Critical Review
2026-Aug, Molecular biotechnology
IF:2.4Q3
DOI:10.1007/s12033-026-01582-1
PMID:42223865
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综述 | 本文对基于DNA的布尔逻辑门在分子计算和生物传感中的应用进行了批判性综述，涵盖设计进展、应用、挑战及未来方向 | 系统性地批判性分析了DNA逻辑门的现状，强调从概念验证向应用导向技术的转变，并探讨了与人工智能和生物电子学的集成 | DNA逻辑门面临信号泄漏、门稳定性、可扩展性及NOT门限制等关键挑战 | 总结DNA布尔逻辑门在分子计算和生物传感中的发展，并指出未来研究方向 | DNA布尔逻辑门及其在分子计算和生物传感中的应用 | 分子计算, 生物传感 | NA | DNA合成, 光笼技术, 酶介导处理 | NA | NA | NA | DNA | NA | DNA计算 | 可扩展性, 成本效益, 可靠性 |
| 9 | 2026-08-28 |
Biphasic Interfacial Transmission Enables DNA Storage in Liquid
2026-Aug, Small methods
IF:10.7Q1
DOI:10.1002/smtd.70866
PMID:42496584
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研究论文 | 本研究提出了一种双相界面传输（BIT）通路，实现了DNA存储中DNA的高效迁移和抗老化保存，理论上在-20°C下半衰期可达577年。 | 首次建立了双相界面传输通路，可在无需额外能量输入的情况下实现DNA的盐分去除和长期保存，具有可扩展和节能的特点，且适用于多种温度和操作模式。 | 摘要中未明确提及局限性，可能需要进一步验证在不同环境下的长期稳定性和实际应用的可扩展性。 | 旨在开发一种低能耗、可扩展的DNA存储传输和保存策略，以解决全球数据存储危机。 | DNA分子及其在液体中的传输和保存过程。 | 数字病理学 | NA | 双相界面传输（BIT） | NA | DNA序列数据 | NA | DNA | NA | DNA计算 | 存储密度高，传输效率超过80%，半衰期达577年，操作时间短（30分钟静置或2分钟离心），具有可调参数以适应不同规模。 |
| 10 | 2026-08-27 |
A Cascaded DNA Nanocircuit for Multi-Signal-Responsive Precision siRNA Delivery in Cancer Therapy
2026-Aug-24, Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
DOI:10.1002/advs.77332
PMID:42635629
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研究论文 | 本文报道了一种级联双AND逻辑门的可编程DNA纳米电路，用于对多种肿瘤信号顺序响应的精准siRNA递送，并在TMZ耐药的胶质母细胞瘤小鼠模型中验证了其治疗效果 | 设计了级联双AND逻辑门的DNA纳米电路，能够依次响应细胞外酸性pH、膜上过表达的核仁素和细胞内谷胱甘肽三种肿瘤特异性信号，实现时空可控的siRNA精准释放 | 摘要中未提及明确的局限性 | 开发一种多信号响应、精准可控的siRNA递送策略，用于精准癌症治疗，以减少脱靶效应并提高治疗效果 | DNA纳米电路及其在siRNA递送中的应用，研究对象包括工程化的DNA电路和TMZ耐药的胶质母细胞瘤小鼠模型 | 纳米生物技术 | 胶质母细胞瘤 | DNA纳米技术、siRNA递送 | DNA逻辑电路 | 实验数据（如基因表达、肿瘤生长等） | 小鼠模型，具体样本量未在摘要中说明 | DNA | DNA序列编程 | DNA计算 | 递送特异性、基因沉默效率、肿瘤治疗效果（摘要中未提供具体量化指标） |
| 11 | 2026-08-19 |
Bio-inspired approaches to in vivo DNA data storage systems
2026-Aug-17, Materials horizons
IF:12.2Q1
DOI:10.1039/d6mh00728g
PMID:42359515
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综述 | 本文系统综述了基于生物启发的体内DNA数据存储系统，重点介绍合成信息存储和基于记忆的数字记录两种核心策略。 | 提出将活细胞作为存储和处理单元，模仿遗传记忆和刺激响应行为，实现动态、自适应和自主的数据管理。 | 当前挑战包括存储密度、编辑效率和细胞稳定性等方面的限制。 | 探讨下一代DNA存储平台的发展方向，以提高体内数据存储的灵活性和功能性。 | 体内DNA数据存储系统，包括合成信息存储和记忆数字记录机制。 | 分子计算 | NA | DNA编码和细胞自我复制 | NA | NA | NA | DNA | DNA编码 | 分子计算 | 存储密度、编辑效率、稳定性 |
| 12 | 2026-08-14 |
An autocatalytic DNA circuit via polymerase mediated strand displacement
2026-Aug-13, Chemical communications (Cambridge, England)
DOI:10.1039/d6cc03616c
PMID:42489623
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研究论文 | 本文介绍了一种由单一聚合酶驱动的自催化DNA电路，通过两个置换层实现指数信号放大。 | 提出了一种仅需单一聚合酶的自催化DNA电路，利用两层层叠的链置换机制，每个输入释放两个输出，从而实现快速积累和指数级信号放大。 | 摘要中未提及明确的局限性信息。 | 开发一种高效的自催化DNA电路，实现指数信号放大，以用于分子计算或生物传感。 | DNA分子及其自催化反应网络。 | 分子计算 | 不适用 | 聚合酶介导的链置换反应 | 不适用 | DNA序列 | 不适用 | DNA | 不适用 | DNA计算 | 指数信号放大能力，输出分子积累速度 |
| 13 | 2026-06-06 |
Engineering a flat-lying three-stranded duplex probe for catalytic DNA circuit toward enhanced electrochemical biosensing
2026-Aug, Bioelectrochemistry (Amsterdam, Netherlands)
DOI:10.1016/j.bioelechem.2026.109230
PMID:41570539
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研究论文 | 本文报道了一种利用平躺式三链双链探针构建催化DNA电路的电化学生物传感器策略，实现了高灵敏、高效率的DNA检测 | 创新设计了具有内部硫醇基团的三链双链探针，使其采用平躺式固定取向，相比传统直立式探针，提供了更易接近的界面和更稳定的组装密度，无需复杂的密度优化过程 | 未提及在复杂生物基质中长时间稳定性或与其他传感平台集成的潜在限制 | 开发一种新型、简便的探针设计和固定范式，以提高电化学DNA生物传感器的灵敏度和效率 | 电化学DNA生物传感器中的核酸探针设计和固定方法 | 电化学生物传感 | NA | 电化学传感 | NA | 电化学信号 | 使用稀释血清进行目标检测验证 | DNA | NA | NA | 检测限244 fM，反应时间1.5小时内完成 |