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董绍俊院士:生物计算逻辑体系在生命分析化学中应用的前景

2011-10-28 09:43
铁马老言
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  中国科学院长春应用化学研究所电分析化学国家重点实验室董绍俊院士作了题为《生物计算逻辑体系在生命分析化学中应用的前景》的报告,主要介绍了数字信息处理的发展,自我供电和智能的逻辑适体传感器,以及基于生物燃料电池的生物计算安全密码锁体系等三方面内容。

  数字信息处理的发展

  逻辑门是(Logic Gates)是计算机信息处理的基本单元,以硅片为基础的计算机因其集成电路的密度已接近理论极限而妨碍发展。近期科学家们已开始利用DNA计算来创造生物计算机,DNA逻辑门作为DNA计算的基础同样受到了广泛关注。

  生物化学体系中的信息处理建立一种新的DNA逻辑门(INH)。K+有助于富G-的DNA(PW17)结合hemin形成平行链结构,促进DNA酶活化;而Pb+诱导 PW17变构从平行到反平行,驱除hemin从G-四极子中逸出,降低DNA酶活性(INH gate)。生物催化反应在BFC的阴极室原位发生,生物阴极可逆的进行“开”和“关”。BFC的行为受免疫反应控制,类似于“NOR”逻辑门。接着董院士概述述了生物化学体系中的信息处理在智能医疗诊断和“芯片上的战地医院”的应用。

  自我供电和智能的逻辑适体传感器

  适体控制的生物燃料电池逻辑体系——自我供电和智能的逻辑适体传感器具有五个特点:适体传感器、生物燃料电池、自我供电、智能和生物计算。设计时董院士第一次提出了适配子与生物燃料电池之间的“互惠“概念,即:基于适配子的逻辑生物信号作为控制生物燃料电池能量的输出,及生物燃料电池作为适配子的传感器。相对于传统传感器,它能逻辑确定样品中两种目标物是否同时存在,智能检测复杂样品中各种物质间的关系,并做出智能判断。

  在应用方面,董院士说如果我们将病理相关目标物适配子引入到本体系中,那么该体系就有进行医学检测和医疗诊断的潜在应用。

  基于生物燃料电池的生物计算安全密码锁体系

  董院士将生物燃料电池和密码锁相结合,进一步制备了一种新的生物计算安全体系,它具有模拟密码锁的功能。其特点是,能自我供电,并且可重复利用。这项研究有利于模拟和设计自然信号的传导,新陈代谢和基因调控体系。

  综观生物计算逻辑体系的快速发展,将在临床诊断,活体监测以及在生命分析化学的应用中有美好前景。

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