基于dna調(diào)控的量子點(diǎn)的新型信息處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于DNA調(diào)控的量子點(diǎn)的新型信息處理方法，包括：采用至少2種DNA模板分子分別與至少2種量子點(diǎn)前驅(qū)體溶液共同合成并修飾而獲得的至少2種DNA修飾的熒光量子點(diǎn)；將至少2種DNA修飾后的熒光量子點(diǎn)在緩沖溶液中混合后，獲得含多個(gè)量子點(diǎn)的組裝體溶液；通過(guò)輸入一段互補(bǔ)的燃料DNA序列，組裝體溶液中的各個(gè)量子點(diǎn)進(jìn)行有序地去組裝；或者，輸入互補(bǔ)的抗燃料DNA序列，釋放被雜交雙鏈保護(hù)的游離量子點(diǎn)使其重新進(jìn)行自組裝；通過(guò)步驟三加入的互補(bǔ)的燃料DNA序列信息或/和互補(bǔ)的抗燃料DNA序列信息輸出相應(yīng)的熒光波長(zhǎng)信號(hào)。本發(fā)明既結(jié)合了DNA的可編程性與量子點(diǎn)的優(yōu)異熒光性質(zhì)，也實(shí)現(xiàn)了7種常見邏輯門，以及由邏輯門串聯(lián)或并聯(lián)組成的其他運(yùn)算方法。
【專利說(shuō)明】基于DNA調(diào)控的量子點(diǎn)的新型信息處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種新型信息傳輸方法，尤其涉及一種基于DNA調(diào)控的量子點(diǎn)的新型 信息處理方法，屬于化學(xué)、納米材料等領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 量子點(diǎn)（quantum dots，QDs)是一種尺度小于或者近似激子波爾粒徑的半導(dǎo)體納 米晶體。相比于傳統(tǒng)的有機(jī)分子染料，其具有獨(dú)特且優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì)，比如激發(fā)譜寬且連 續(xù)分布，發(fā)射波長(zhǎng)可調(diào)，熒光量子產(chǎn)率高，熒光壽命長(zhǎng)，抗光漂白性強(qiáng)等，因而在生物標(biāo)記成 像、光電子器件，光伏太陽(yáng)能材料等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。量子點(diǎn)的熒光發(fā)射波長(zhǎng)可 以通過(guò)粒徑的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，粒徑越大，發(fā)射波長(zhǎng)也越大；也可以通過(guò)摻雜其他不同帶隙的 元素進(jìn)行調(diào)節(jié)，如摻雜汞離子（Hg2+)和鎘離子（Cd2+)后分別獲得的鋅汞硒（ZnHgSe)和鋅 鎘硒（ZnCdSe)量子點(diǎn)的熒光發(fā)射波長(zhǎng)較之于原有的硒化鋅（ZnSe)量子點(diǎn)會(huì)發(fā)生顯著地變 化；而且量子點(diǎn)的吸收和激發(fā)波長(zhǎng)寬，粒徑又在10 nm以內(nèi)，使得不同發(fā)射波長(zhǎng)的量子點(diǎn)之 間能夠發(fā)生高效的熒光共振能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)。
[0003] DNA分子是遺傳信息的重要載體，其由于Watson-Crick堿基互補(bǔ)配對(duì)原則而具有 可編程性；以"立足點(diǎn)" toe-hold介導(dǎo)的DNA鏈取代反應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)DNA雙鏈與單鏈之間有 序的取代反應(yīng)，形成新的雙鏈和單鏈DNA。以含有磷硫鍵（PS)和磷氧鍵（P0)兩段序列的 DNA作為模板分子來(lái)合成量子點(diǎn)的方法，不僅能夠簡(jiǎn)單而直接地對(duì)量子點(diǎn)表面進(jìn)行DNA共 價(jià)修飾，還能夠通過(guò)調(diào)節(jié)PS段的長(zhǎng)度以及量子點(diǎn)的粒徑大小來(lái)精確控制單個(gè)量子點(diǎn)表面 所連接的DNA分子的數(shù)量，同時(shí)外部的P0段處于自由伸展?fàn)顟B(tài)，保持著DNA的可編程性。因 此，這種方法所獲得的DNA修飾的量子點(diǎn)，同樣具有可編程性，可以應(yīng)用于生物標(biāo)記成像、 有序、可控的納米材料自組裝等領(lǐng)域。
[0004] "現(xiàn)有的分子邏輯門設(shè)計(jì)方法，通常是以金屬離子、小分子、酶、核酸、人工超分子 以及金納米粒子等來(lái)構(gòu)建，然而它們僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)"與門"（AND)、"或門"（0R)、"與非門" (NAND)、"或非門"（N0R)、"異或門"（X0R)、"同或門"（XN0R)、"抑制門"（INH)等七種常見邏 輯門中的一種或者少數(shù)幾種；本申請(qǐng)專利中介紹的分子邏輯們?cè)O(shè)計(jì)方法則通過(guò)引入DNA合 成并修飾的量子點(diǎn)，創(chuàng)新性地以多種不同熒光發(fā)射波長(zhǎng)的量子點(diǎn)的動(dòng)態(tài)自組裝與去組裝作 為基礎(chǔ)，以DNA的序列信息作為輸入信號(hào)，通過(guò)改變量子點(diǎn)的相互距離即之間的熒光共振 能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)，構(gòu)建了以量子點(diǎn)的不同熒光波長(zhǎng)作為輸出信號(hào)的全新分子邏輯門的設(shè)計(jì)。 這種設(shè)計(jì)方法相比于現(xiàn)有的分子邏輯門不僅能夠構(gòu)建全部七種常見的邏輯門，而且結(jié)合了 量子點(diǎn)的優(yōu)越熒光性能，同時(shí)輸入信號(hào)直接為生物分子，可以直接用于核酸相關(guān)疾病的智 能化檢測(cè)等生物光學(xué)成像領(lǐng)域"。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種基于DNA調(diào)控的量子點(diǎn)的新型信息處理方法，此基于DNA調(diào)控的 量子點(diǎn)的新型信息處理方法使用DNA作為模板分子來(lái)制備量子點(diǎn)，以獲得的DNA修飾的不 同發(fā)射波長(zhǎng)的熒光量子點(diǎn)作為基礎(chǔ)，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，可以實(shí)現(xiàn)DNA修飾的量子點(diǎn) 有序和可控地自組裝，形成量子點(diǎn)組裝體。以DNA序列作為輸入信號(hào)，借助于toe-hold介 導(dǎo)的DNA鏈取代反應(yīng)的方法，可以實(shí)現(xiàn)量子點(diǎn)組裝體的動(dòng)態(tài)去組裝和重組裝，從而動(dòng)態(tài)地 可逆地調(diào)控量子點(diǎn)組裝體中各個(gè)量子點(diǎn)之間的距離，即調(diào)控量子點(diǎn)之間的熒光共振能量轉(zhuǎn) 移效應(yīng)，來(lái)輸出相應(yīng)的熒光信號(hào)。這種邏輯門設(shè)計(jì)方法，將DNA序列信息和量子點(diǎn)熒光信號(hào) 分別作為輸入和輸出信號(hào)，不僅完美地結(jié)合了 DNA的可編程性與量子點(diǎn)的優(yōu)異熒光性質(zhì)； 還可以通過(guò)DNA序列的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)，來(lái)實(shí)現(xiàn)AND、OR、NAND、NOR、XOR、XNOR、INH等七種常見邏 輯門的設(shè)計(jì)，以及由上述邏輯門串聯(lián)或并聯(lián)組成的其他運(yùn)算方法，如由X0R和AND并聯(lián)組成 的半加器Half-adder運(yùn)算器等。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于DNA調(diào)控的量子點(diǎn)的新型 信息處理方法，包括以下步驟： 步驟一、采用至少2種作為模板的DNA模板分子分別與至少2種量子點(diǎn)前驅(qū)體溶液共 同合成并修飾而獲得的至少2種DNA修飾的熒光量子點(diǎn)，所述DNA分子的磷硫鍵與量子點(diǎn) 表面結(jié)合，所述至少2種DNA修飾后的焚光量子點(diǎn)分別發(fā)射不同波長(zhǎng)的焚光； 步驟二、將步驟一獲得的至少2種DNA模板修飾后的熒光量子點(diǎn)在緩沖溶液中混合后， 按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則進(jìn)行有序地自組裝，獲得含多個(gè)量子點(diǎn)的組裝體溶液，此時(shí)量子點(diǎn) 之間處于熒光共振能量轉(zhuǎn)移的有效距離內(nèi)，不同發(fā)射波長(zhǎng)的量子點(diǎn)之間發(fā)生高效的熒光共 振能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)，使得組裝體中發(fā)射波長(zhǎng)較短的量子點(diǎn)的熒光轉(zhuǎn)移到發(fā)射波長(zhǎng)較長(zhǎng)的量子 點(diǎn)上； 步驟三、通過(guò)輸入一段互補(bǔ)的燃料DNA序列，借助于toe-hold介導(dǎo)的DNA鏈取代反 應(yīng)，所述組裝體溶液中的各個(gè)量子點(diǎn)進(jìn)行有序地去組裝，所述組裝體溶液中量子點(diǎn)與燃料 DNA序列的摩爾濃度比例范圍是1 :0. 5~1 :2. 5 ;或者，輸入互補(bǔ)的抗燃料DNA序列，通過(guò) toe-hold介導(dǎo)的DNA鏈取代反應(yīng)，釋放被雜交雙鏈保護(hù)的游離量子點(diǎn)，使其參與自組裝并 形成組裝體或組裝進(jìn)入其他已有的量子點(diǎn)組裝體中，所述組裝體溶液中量子點(diǎn)與互補(bǔ)的抗 燃料DNA序列的摩爾濃度比例范圍是1 :0. 5~1 :2. 5 ; 步驟四、當(dāng)通過(guò)輸入一段互補(bǔ)的燃料DNA序列，所述組裝體溶液中的各個(gè)量子點(diǎn)進(jìn)行 有序地去組裝后，使得量子點(diǎn)彼此被分離，相互之間的熒光共振能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)消失，從而輸 出相應(yīng)的熒光波長(zhǎng)信號(hào)；當(dāng)輸入互補(bǔ)的抗燃料DNA序列，通過(guò)toe-hold介導(dǎo)的DNA鏈取代 反應(yīng)，釋放被雜交雙鏈保護(hù)的游離量子點(diǎn)，使其參與自組裝并形成組裝體或組裝進(jìn)入其他 已有的量子點(diǎn)組裝體中，從而發(fā)生相應(yīng)的熒光共振能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)，并輸出相應(yīng)的熒光波長(zhǎng) 信號(hào)； 步驟五、根據(jù)邏輯運(yùn)算規(guī)則，通過(guò)步驟三加入的互補(bǔ)的燃料DNA序列信息或/和互補(bǔ)的 抗燃料DNA序列信息輸出相應(yīng)的量子點(diǎn)熒光波長(zhǎng)信號(hào)。
[0007] 上述技術(shù)方案中進(jìn)一步的改進(jìn)技術(shù)方案如下： 1、上述方案中，所述步驟二中緩沖溶液中可以含有濃度范圍為1~25 mM的二價(jià)金屬離 子；反應(yīng)時(shí)間為0. 5~24小時(shí)。
[0008] 2、上述方案中，所述緩沖溶液pH為7. 0~9. 0。
[0009] 3、上述方案中，還包括以下步驟：所述DNA模板分子中的磷氧段序列自由伸出，用 于堿基的互補(bǔ)配對(duì)及量子點(diǎn)的自組裝和去組裝等。
[0010] 4、上述方案中，還包括以下步驟：DNA模板分子中的PS段序列用來(lái)與量子點(diǎn)表面 結(jié)合，作為配體調(diào)控量子點(diǎn)的生長(zhǎng)，并起到修飾量子點(diǎn)的作用；通過(guò)調(diào)節(jié)PS段序列長(zhǎng)度和 量子點(diǎn)的粒徑大小，可以精確控制合成的量子點(diǎn)上DNA分子的數(shù)量，從而可以控制量子點(diǎn) 組裝體的形態(tài)和結(jié)構(gòu)。
[0011] 4、上述方案中，所述DNA模板分子中的磷硫段序列用來(lái)與量子點(diǎn)表面結(jié)合，作為 配體調(diào)控量子點(diǎn)的生長(zhǎng)，并起到修飾量子點(diǎn)的作用；通過(guò)調(diào)節(jié)磷硫段序列長(zhǎng)度和量子點(diǎn)的 粒徑大小，可以控制合成的量子點(diǎn)上DNA分子的數(shù)量。
[0012] 由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)： 本發(fā)明基于DNA調(diào)控的量子點(diǎn)的新型信息處理方法，其以DNA序列作為輸入信號(hào)，以量 子點(diǎn)熒光作為輸出信號(hào)。通過(guò)輸入不同的DNA序列信息，能夠動(dòng)態(tài)地調(diào)控量子點(diǎn)的自組裝 和去組裝行為，以此來(lái)改變量子點(diǎn)彼此間的距離，即相互之間的熒光共振能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)，從 而輸出相應(yīng)波長(zhǎng)的量子點(diǎn)的熒光信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了 AND、OR、NAND、NOR、XOR、XNOR、INH等七種常 見邏輯門的設(shè)計(jì)，以及由上述邏輯門串聯(lián)或并聯(lián)組成的其他運(yùn)算方法，如XOR和AND并聯(lián)組 成的half-adder運(yùn)算器等。上述邏輯門設(shè)計(jì)方法的主要內(nèi)容包括首先以DNA作為模板分 子合成出多種不同發(fā)射波長(zhǎng)的熒光量子點(diǎn)，然后將這些修飾了 DNA的量子點(diǎn)按照堿基互補(bǔ) 配對(duì)原則進(jìn)行有序地自組裝，獲得含多個(gè)量子點(diǎn)的組裝體，此時(shí)量子點(diǎn)之間處于熒光共振 能量轉(zhuǎn)移的有效距離內(nèi)，不同發(fā)射波長(zhǎng)的量子點(diǎn)之間可以發(fā)生高效的熒光共振能量轉(zhuǎn)移效 應(yīng)，使得組裝體中發(fā)射波長(zhǎng)較短的量子點(diǎn)的熒光高效地轉(zhuǎn)移到發(fā)射波長(zhǎng)較長(zhǎng)的量子點(diǎn)上； 通過(guò)輸入互補(bǔ)的燃料DNA( fuel DNA)序列，借助于toe-hold介導(dǎo)的DNA鏈取代反應(yīng)，可以使 組裝體中單個(gè)量子點(diǎn)有序地去組裝，量子點(diǎn)彼此被分離，相互之間的熒光共振能量轉(zhuǎn)移效 應(yīng)消失，從而使得游離量子點(diǎn)的熒光信號(hào)獲得恢復(fù)；繼續(xù)輸入互補(bǔ)的抗燃料DNA( anti-fuel DNA)序列，同樣借助于toe-hold介導(dǎo)的DNA鏈取代反應(yīng)，可以將游離的量子點(diǎn)上互補(bǔ)的燃 料DNA取代掉，量子點(diǎn)去保護(hù)并重新自組裝進(jìn)入組裝體中，此時(shí)量子點(diǎn)之間的距離又處于 熒光共振能量轉(zhuǎn)移的有效距離內(nèi)，并重新發(fā)生高效的熒光共振能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)，組裝體中發(fā) 射波長(zhǎng)較短的量子點(diǎn)的熒光重新轉(zhuǎn)移到發(fā)射波長(zhǎng)較長(zhǎng)的量子點(diǎn)上，以此實(shí)現(xiàn)DNA調(diào)控的量 子點(diǎn)的動(dòng)態(tài)自組裝行為，此設(shè)計(jì)方法這種邏輯門設(shè)計(jì)方法，將DNA序列信息和量子點(diǎn)熒光 信號(hào)分別作為輸入和輸出信號(hào)，不僅完美地結(jié)合了 DNA的可編程性與量子點(diǎn)的優(yōu)異熒光性 質(zhì)；還可以通過(guò)DNA序列的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)，來(lái)實(shí)現(xiàn)八冊(cè)、(《、隱冊(cè)、順?、乂(《3順?和1順等七種常 見邏輯門的設(shè)計(jì)，以及由上述邏輯門串聯(lián)或并聯(lián)組成的其他運(yùn)算方法，如由X0R和AND并聯(lián) 組成的Half-adder運(yùn)算器等。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013] 附圖1為一種基于DNA調(diào)控的量子點(diǎn)動(dòng)態(tài)自組裝的新型分子邏輯門設(shè)計(jì)方法的操 作示意圖； 附圖2為以DNA 1、2和3作為模板分子分別合成的ZnHgSe、CdTe和ZnCdSe紅綠藍(lán)三 種量子點(diǎn)的熒光光譜圖，其波長(zhǎng)分別為460 nm、550 nm和700 nm，且發(fā)射峰沒有任何重疊， 能夠完全分開； 附圖3為以DNA1、2和3作為模板托子分別合成的ZnHgSe、CdTe和ZnCdSe紅綠藍(lán)三種 量子點(diǎn)的紫外吸收光譜圖，對(duì)比圖1可知，藍(lán)色量子點(diǎn)的熒光光譜區(qū)間與綠色和紅色量子 點(diǎn)的吸收光譜區(qū)間有效重疊，即藍(lán)色量子點(diǎn)的熒光可以通過(guò)熒光共振能量轉(zhuǎn)移高效地轉(zhuǎn)移 到綠色或者紅色量子點(diǎn)上；同時(shí)綠色量子點(diǎn)的熒光光譜區(qū)間與紅色量子點(diǎn)的吸收光譜區(qū)間 也是完全重疊，即綠色量子點(diǎn)的熒光可以通過(guò)熒光共振能量轉(zhuǎn)移高效地轉(zhuǎn)移到紅色量子點(diǎn) 上； 附圖4為左圖：以DNA 1和2作為模板托子分別合成的ZnCdSe、CdTe藍(lán)綠兩種量子點(diǎn) 與DNA T互補(bǔ)配對(duì)后形成的量子點(diǎn)二聚體組裝體的透射電鏡圖，說(shuō)明藍(lán)綠兩種量子點(diǎn)能夠 高效地組裝成均一的二聚體；右圖：以DNA 1，2和3分別作為模板托子分別合成的ZnHgSe、 CdTe和ZnCdSe紅綠藍(lán)三種量子點(diǎn)與DNA T互補(bǔ)配對(duì)后形成的量子點(diǎn)三聚體組裝體的透射 電鏡圖，說(shuō)明紅綠藍(lán)三種量子點(diǎn)能夠高效地組裝成均一的三聚體組。左右圖標(biāo)尺均為50 nm ； 附圖5為以DNA 1、2和3作為模板托子分別合成的ZnHgSe、CdTe和ZnCdSe紅綠藍(lán)三 種量子點(diǎn)與DNA T組裝形成的量子點(diǎn)三聚體組裝體（RGB)經(jīng)DNA a/a'和c/c'分別取代反 應(yīng)后去組裝和重新組裝的熒光光譜圖，說(shuō)明紅綠藍(lán)量子點(diǎn)組裝的動(dòng)態(tài)性和可逆性；上圖為 加入DNA a/a'后的去組裝和重新組裝的熒光光譜圖，說(shuō)明綠色量子點(diǎn)與紅色量子點(diǎn)之間可 以發(fā)生高效的熒光共振能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)；下圖為加入DNA c/c'后的去組裝和重新組裝的熒光 光譜圖，說(shuō)明藍(lán)色量子點(diǎn)與綠色量子點(diǎn)之間可以發(fā)生高效的熒光共振能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)； 附圖6為AND邏輯門的設(shè)計(jì)示意圖及輸入輸出圖表，綠色熒光信號(hào)只在同時(shí)輸入信號(hào) DNA序列a和b后才輸出，說(shuō)明可以成功操作AND邏輯門；左上圖為邏輯門輸入信號(hào)與輸出 信號(hào)列表，左下圖為輸出熒光信號(hào)強(qiáng)度，右圖為邏輯門操作示意圖； 附圖7為NAND邏輯門的設(shè)計(jì)示意圖及輸入輸出圖表，藍(lán)色熒光信號(hào)只在同時(shí)輸入信 號(hào)DNA序列a和b后才不輸出，說(shuō)明可以成功操作NAND邏輯門；左上圖為邏輯門輸入信號(hào) 與輸出信號(hào)列表，左下圖為輸出熒光信號(hào)強(qiáng)度，右圖為邏輯門操作示意圖； 附圖8為OR邏輯門的設(shè)計(jì)示意圖及輸入輸出圖表，藍(lán)色熒光信號(hào)只在同時(shí)不輸入信 號(hào)DNA序列a和b后才不輸出，說(shuō)明可以成功操作OR邏輯門；左上圖為邏輯門輸入信號(hào)與 輸出信號(hào)列表，左下圖為輸出熒光信號(hào)強(qiáng)度，右圖為邏輯門操作示意圖； 附圖9為NOR邏輯門的設(shè)計(jì)示意圖及輸入輸出圖表，藍(lán)色熒光信號(hào)只在同時(shí)不輸入信 號(hào)DNA序列a和b后才輸出，說(shuō)明可以成功操作NOR邏輯門；左上圖為邏輯門輸入信號(hào)與輸 出信號(hào)列表，左下圖為輸出熒光信號(hào)強(qiáng)度，右圖為邏輯門操作示意圖； 附圖10為X0R邏輯門的設(shè)計(jì)示意圖及輸入輸出圖表，藍(lán)色熒光信號(hào)只在同時(shí)不輸入 或同時(shí)輸入信號(hào)DNA序列a和b后才不輸出，說(shuō)明可以成功操作X0R邏輯門；左上圖為邏輯 門輸入信號(hào)與輸出信號(hào)列表，左下圖為輸出熒光信號(hào)強(qiáng)度，右圖為邏輯門操作示意圖； 附圖11為XN0R邏輯門的設(shè)計(jì)示意圖及輸入輸出圖表，藍(lán)色熒光信號(hào)只在同時(shí)不輸入 或同時(shí)輸入信號(hào)DNA序列a和b后才輸出，說(shuō)明可以成功操作XN0R邏輯門；左上圖為邏輯 門輸入信號(hào)與輸出信號(hào)列表，左下圖為輸出熒光信號(hào)強(qiáng)度，右圖為邏輯門操作示意圖； 附圖12為INH邏輯門的設(shè)計(jì)示意圖及輸入輸出圖表，藍(lán)色熒光信號(hào)只在單獨(dú)輸入信 號(hào)DNA序列a后才輸出，說(shuō)明可以成功操作INH邏輯門；左上圖為邏輯門輸入信號(hào)與輸出信 號(hào)列表，左下圖為輸出熒光信號(hào)強(qiáng)度，右圖為邏輯門操作示意圖； 附圖13為Half-adder運(yùn)算器設(shè)計(jì)示意圖及輸入輸出圖表，同時(shí)輸入a/b時(shí)只輸出綠 色高熒光輸出，僅輸入a/b中一種時(shí)才輸出藍(lán)色高熒光，a/b都不輸入時(shí)藍(lán)色和綠色均無(wú)高 熒光輸出；左上圖為運(yùn)算器輸入信號(hào)與輸出信號(hào)列表，左下圖為輸出熒光信號(hào)強(qiáng)度，中圖為 運(yùn)算器操作示意圖，右上圖為Half-adder邏輯示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述： 具體實(shí)施例1 : 一種基于DNA調(diào)控的量子點(diǎn)動(dòng)態(tài)自組裝的新型分子邏輯門設(shè)計(jì)方法（AND邏輯門設(shè)計(jì)） 采用DNA 1、2和3作為模板分子分別合成460 nm ZnCdSe、550 nm CdTe和700 nm ZnHgSe、藍(lán)綠紅三種量子點(diǎn)； 將上述三種量子點(diǎn)與DNA T按照摩爾比例1:1在純水中互補(bǔ)配對(duì)，獲得量子點(diǎn)的組裝 體(如圖6);其中三種量子點(diǎn)濃度是100 nM ;反應(yīng)溫度是37 °C，反應(yīng)時(shí)間是2小時(shí)；此時(shí) 量子點(diǎn)組裝體中藍(lán)色和綠色量子點(diǎn)的熒光因?yàn)闊晒夤舱衲芰哭D(zhuǎn)移效應(yīng)，轉(zhuǎn)移到紅色量子點(diǎn) 上； 按照與量子點(diǎn)摩爾濃度比例1:1分別輸入燃料DNA a/b序列信號(hào)組(如圖6)，其中1代 表有輸入，〇代表無(wú)輸入；反應(yīng)溫度是37 °C，反應(yīng)時(shí)間是2小時(shí)； 當(dāng)單獨(dú)輸入燃料DNA a時(shí)，DNA 1偶聯(lián)的藍(lán)色量子點(diǎn)從組裝體中去組裝，輸出藍(lán)色高熒 光；當(dāng)單獨(dú)輸入燃料DNA b時(shí)，因?yàn)榻M裝體中空間位阻的影響，DNA 2偶聯(lián)的綠色量子點(diǎn)無(wú) 法從組裝體中去組裝，不輸出綠色高熒光；只有同時(shí)輸入燃料DNA a和b時(shí)，藍(lán)色和綠色量 子點(diǎn)才從組裝體中同時(shí)去組裝，輸出綠色高熒光； 以綠色熒光作為輸出信號(hào)，1代表有高熒光輸出，0代表低熒光輸出；通過(guò)檢測(cè)綠色熒 光是否有高熒光輸出，來(lái)判定AND邏輯門是否構(gòu)建成功。
[0015] 具體實(shí)施例2 : 一種基于DNA調(diào)控的量子點(diǎn)動(dòng)態(tài)自組裝的新型分子邏輯門設(shè)計(jì)方法（NAND邏輯門設(shè) 計(jì)） 米用DNA 1和2作為模板分子分別合成500 nm ZnSe/ZnS、580 nm CdTe藍(lán)綠兩種量子 占. 將上述兩種量子點(diǎn)分別與燃料DNA a和b按照摩爾比例1:1在Tris-HCl (pH=7. 6)緩 沖溶液(其中含有10 mM金屬鎂離子)中互補(bǔ)配對(duì)，量子點(diǎn)的濃度為10 nM，同時(shí)加入相同濃 度的DNA T，獲得量子點(diǎn)的復(fù)合物（如圖7);反應(yīng)溫度是20 °C，反應(yīng)時(shí)間是10小時(shí)；此時(shí) 復(fù)合物中的量子點(diǎn)的熒光因?yàn)闆]有熒光共振能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)，而同時(shí)發(fā)出綠色和藍(lán)色高亮熒 光； 按照與量子點(diǎn)摩爾濃度比例1:1. 5分別輸入抗燃料DNA a' /V序列信號(hào)組(如圖7)， 其中1代表有輸入，〇代表無(wú)輸入；反應(yīng)溫度是20 °C，反應(yīng)時(shí)間是10小時(shí)； 當(dāng)單獨(dú)輸入抗燃料DNA a'時(shí)，DNA 1偶聯(lián)的藍(lán)色量子點(diǎn)從燃料DNA a中去保護(hù)，并自 組裝到DNA T上，此時(shí)依然輸出藍(lán)色和綠色高亮熒光；當(dāng)單獨(dú)輸入抗燃料DNA b'時(shí)，DNA 2 偶聯(lián)的綠色量子點(diǎn)從燃料DNA b中去保護(hù)，并自組裝到DNA T上，此時(shí)依然輸出藍(lán)色和綠色 高亮熒光；只有同時(shí)輸入抗燃料DNA a'和b'時(shí)，藍(lán)色和綠色量子點(diǎn)才同時(shí)去保護(hù)，并同時(shí) 組裝到DNA T上，形成組裝體，此時(shí)由于熒光共振能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)，藍(lán)色熒光轉(zhuǎn)移到綠色熒光 量子點(diǎn)上，而只輸出綠色高熒光，不輸出藍(lán)色高熒光； 以藍(lán)色熒光作為輸出信號(hào)，1代表有高熒光輸出，0代表低熒光輸出；通過(guò)檢測(cè)藍(lán)色熒 光是否有高熒光輸出，來(lái)判定NAND邏輯門是否構(gòu)建成功。
[0016] 具體實(shí)施例3: 一種基于DNA調(diào)控的量子點(diǎn)動(dòng)態(tài)自組裝的新型分子邏輯門設(shè)計(jì)方法（OR邏輯門設(shè)計(jì)） 采用DNA 1和2作為模板分子分別合成440 nm ZnCdSe、560 nm CdSe/ZnS藍(lán)綠兩種種 量子點(diǎn)； 將上述兩種量子點(diǎn)與DNA T按照摩爾比例1:1在PBS (pH=8. 0)緩沖溶液(其中含有25 mM金屬鎂離子）中互補(bǔ)配對(duì)，獲得量子點(diǎn)的組裝體(如圖8);其中兩種量子點(diǎn)濃度均為200 nM ;反應(yīng)溫度是0 °C，反應(yīng)時(shí)間是24小時(shí)；此時(shí)量子點(diǎn)組裝體中藍(lán)色量子點(diǎn)的熒光因?yàn)闊?光共振能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)，轉(zhuǎn)移到綠色量子點(diǎn)上； 按照與量子點(diǎn)摩爾濃度比例1:2分別輸入燃料DNA a/b序列信號(hào)組(如圖8)，其中1代 表有輸入，〇代表無(wú)輸入；反應(yīng)溫度是〇 °c，反應(yīng)時(shí)間是24小時(shí)； 當(dāng)單獨(dú)輸入燃料DNA a時(shí)，DNA 1偶聯(lián)的藍(lán)色量子點(diǎn)從組裝體中去組裝，熒光共振能量 轉(zhuǎn)移效應(yīng)消失，輸出藍(lán)色和綠色高熒光；當(dāng)單獨(dú)輸入燃料DNA b時(shí)，DNA 2偶聯(lián)的綠色量子 點(diǎn)從組裝體中去組裝，熒光共振能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)消失，輸出藍(lán)色和綠色高熒光；同時(shí)輸入燃料 DNA a和b時(shí)，藍(lán)色和綠色量子點(diǎn)同時(shí)從組裝體中同時(shí)去組裝，輸出藍(lán)色和綠色高熒光； 以藍(lán)色熒光作為輸出信號(hào)，1代表有高熒光輸出，0代表低熒光輸出；通過(guò)檢測(cè)藍(lán)色熒 光是否有高熒光輸出，來(lái)判定OR邏輯門是否構(gòu)建成功。
[0017] 具體實(shí)施例4: 一種基于DNA調(diào)控的量子點(diǎn)動(dòng)態(tài)自組裝的新型分子邏輯門設(shè)計(jì)方法（NOR邏輯門設(shè)計(jì)） 采用DNA 1、2和3作為模板分子分別合成540 nm CdTe、460 nm ZnCdSe和600 nm CdTe/CdS綠藍(lán)紅三種量子點(diǎn)； 將上述綠色和紅色兩種量子點(diǎn)分別與燃料DNA a和c按照摩爾比例1:1在NH4HC03 (pH=8. 5)緩沖溶液(其中含有1 mM金屬鎂離子）中互補(bǔ)配對(duì)；同時(shí)將藍(lán)色量子點(diǎn)與DNA T 按照摩爾比例1:1互補(bǔ)配對(duì)，獲得量子點(diǎn)的復(fù)合物(如圖9)，其中三種量子點(diǎn)濃度均為500 nM;反應(yīng)溫度是10 °C，反應(yīng)時(shí)間是12小時(shí)；此時(shí)復(fù)合物中的量子點(diǎn)的熒光因?yàn)闆]有熒光共 振能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)，而同時(shí)發(fā)出綠色、紅色和藍(lán)色高熒光； 按照與量子點(diǎn)摩爾濃度比例1:0. 5分別輸入抗燃料DNA a' /V序列信號(hào)組(如圖9)， 其中1代表有輸入，〇代表無(wú)輸入；反應(yīng)溫度是10 °C，反應(yīng)時(shí)間是12小時(shí)； 當(dāng)單獨(dú)輸入抗燃料DNA a'時(shí)，DNA1偶聯(lián)的綠色量子點(diǎn)從燃料DNA a中去保護(hù)，并自組 裝到DNA T上，此時(shí)藍(lán)色量子點(diǎn)與綠色量子點(diǎn)發(fā)生熒光共振轉(zhuǎn)移效應(yīng)而導(dǎo)致藍(lán)色量子點(diǎn)不 輸出高亮熒光；當(dāng)單獨(dú)輸入抗燃料DNA c'時(shí)，DNA 3偶聯(lián)的紅色量子點(diǎn)從燃料DNA c中去 保護(hù)，并自組裝到DNA T上，此時(shí)藍(lán)色量子點(diǎn)與紅色量子點(diǎn)發(fā)生熒光共振轉(zhuǎn)移效應(yīng)而導(dǎo)致藍(lán) 色量子點(diǎn)不輸出高亮熒光；當(dāng)同時(shí)輸入抗燃料DNA a'和c'時(shí)，綠色和紅色量子點(diǎn)才同時(shí)去 保護(hù)，并同時(shí)組裝到DNA T上，形成組裝體，此時(shí)由于熒光共振能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)，藍(lán)色熒光轉(zhuǎn)移 到綠色和紅色熒光量子點(diǎn)上，而不輸出藍(lán)色高熒光； 以藍(lán)色熒光作為輸出信號(hào)，1代表有高熒光輸出，0代表低熒光輸出；通過(guò)檢測(cè)藍(lán)色熒 光是否有高熒光輸出，來(lái)判定NOR邏輯門是否構(gòu)建成功。
[0018] 具體實(shí)施例5 : 一種基于DNA調(diào)控的量子點(diǎn)動(dòng)態(tài)自組裝的新型分子邏輯門設(shè)計(jì)方法（XOR邏輯門設(shè)計(jì)） 采用DNA 1和2作為模板分子分別合成450 nm ZnCdSe、520 nm CdTe藍(lán)綠兩種種量子 占. 將上述兩種量子點(diǎn)與DNA T按照摩爾比例1:1在Tris-HCl (pH=9. 0)緩沖（其中含有 5 mM金屬鎂離子）溶液中互補(bǔ)配對(duì)，（如圖10);同時(shí)加入相同濃度的DNA T1，獲得量子點(diǎn)的 復(fù)合物；其中兩種量子點(diǎn)濃度是1 mM ;反應(yīng)溫度是40 °C，反應(yīng)時(shí)間是0. 5小時(shí)；此時(shí)量子 點(diǎn)復(fù)合物中藍(lán)色量子點(diǎn)的熒光因?yàn)闊晒夤舱衲芰哭D(zhuǎn)移效應(yīng)，轉(zhuǎn)移到綠色量子點(diǎn)上，只輸出 綠色高熒光； 按照與量子點(diǎn)摩爾濃度比例1:2. 5分別輸入燃料DNA al/bl序列信號(hào)組(如圖10)，其 中1代表有輸入，〇代表無(wú)輸入；反應(yīng)溫度是40 °C，反應(yīng)時(shí)間是0. 5小時(shí)； 當(dāng)單獨(dú)輸入燃料DNA a時(shí)，DNA 1偶聯(lián)的藍(lán)色量子點(diǎn)從組裝體中去組裝，熒光共振能量 轉(zhuǎn)移效應(yīng)消失，輸出藍(lán)色和綠色高熒光；當(dāng)單獨(dú)輸入燃料DNA b時(shí)，DNA 2偶聯(lián)的綠色量子 點(diǎn)從組裝體中去組裝，熒光共振能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)消失，輸出藍(lán)色和綠色高熒光；當(dāng)同時(shí)輸入燃 料DNA a和b時(shí)，藍(lán)色和綠色量子點(diǎn)同時(shí)從組裝體中同時(shí)去組裝，隨后又同時(shí)在DNA T1上 重新自組裝，并發(fā)生熒光共振能量轉(zhuǎn)移，只輸出綠色高熒光； 以藍(lán)色熒光作為輸出信號(hào)，1代表有高熒光輸出，0代表低熒光輸出；通過(guò)檢測(cè)藍(lán)色熒 光是否有高熒光輸出，來(lái)判定X0R邏輯門是否構(gòu)建成功。
[0019] 具體實(shí)施例6 : 一種基于DNA調(diào)控的量子點(diǎn)動(dòng)態(tài)自組裝的新型分子邏輯門設(shè)計(jì)方法（XN0R邏輯門設(shè) 計(jì)） 采用DNA 1和2作為模板分子分別合成430 nm ZnSe/ZnS、500 nm CdTe藍(lán)綠兩種種量 子點(diǎn)； 將上述藍(lán)綠兩種量子點(diǎn)分別與DNA T2和T3按照摩爾比例1:1在含有1%血清的 Tris-HCl (pH=7. 4)緩沖溶液中互補(bǔ)配對(duì)(如圖11)，獲得量子點(diǎn)的復(fù)合物；其中兩種量子點(diǎn) 濃度是50 nM;反應(yīng)溫度是37 °C，反應(yīng)時(shí)間是2. 5小時(shí)；量子點(diǎn)之間因?yàn)闆]有熒光共振能量 轉(zhuǎn)移效應(yīng)，而同時(shí)發(fā)出綠色和藍(lán)色高熒光； 按照與量子點(diǎn)摩爾濃度比例1:1.2分別輸入燃料DNA al/bl序列信號(hào)組(如圖11)，其 中1代表有輸入，〇代表無(wú)輸入；反應(yīng)溫度是37 °C，反應(yīng)時(shí)間是2. 5小時(shí)； 當(dāng)單獨(dú)輸入燃料DNA al時(shí)，DNA 1偶聯(lián)的藍(lán)色量子點(diǎn)去保護(hù)，并與綠色量子點(diǎn)形成組 裝體，發(fā)生熒光共振能量轉(zhuǎn)移，只輸出綠色高熒光；當(dāng)單獨(dú)輸入燃料DNA bl時(shí)，DNA 2偶聯(lián) 的綠色量子點(diǎn)去保護(hù)，并與藍(lán)色量子點(diǎn)形成組裝體，發(fā)生熒光共振能量轉(zhuǎn)移，只輸出綠色高 熒光；當(dāng)同時(shí)輸入燃料DNA al和bl時(shí)，藍(lán)色和綠色量子點(diǎn)同時(shí)去保護(hù)，且不發(fā)生自組裝，之 間無(wú)熒光共振能量轉(zhuǎn)移，因此同時(shí)輸出藍(lán)色和綠色高熒光； 以藍(lán)色熒光作為輸出信號(hào)，1代表有高熒光輸出，0代表低熒光輸出；通過(guò)檢測(cè)藍(lán)色熒 光是否有高熒光輸出，來(lái)判定XN0R邏輯門是否構(gòu)建成功； 具體實(shí)施例7 : 一種基于DNA調(diào)控的量子點(diǎn)動(dòng)態(tài)自組裝的新型分子邏輯門設(shè)計(jì)方法（INH邏輯門設(shè)計(jì)） 采用DNA 1、2和3作為模板分子分別合成560 nm CdSe/ZnS、480 nm ZnSe/ZnS和650 nm ZnlnS綠藍(lán)紅三種量子點(diǎn)； 將上述綠色和藍(lán)色兩種量子點(diǎn)與DNA T按照摩爾比例1:1在MOPS (pH=7. 4)緩沖溶液 中互補(bǔ)配對(duì)形成組裝體，同時(shí)將紅色量子點(diǎn)與燃料DNA c按照摩爾比例1:1互補(bǔ)配對(duì)，獲得 量子點(diǎn)的復(fù)合物(如圖12)，其中三種量子點(diǎn)濃度均為150 nM;反應(yīng)溫度是35 °C，反應(yīng)時(shí)間 是1. 5小時(shí)；此時(shí)復(fù)合物中的藍(lán)色量子點(diǎn)熒光因?yàn)闊晒夤舱衲芰哭D(zhuǎn)移效應(yīng)而轉(zhuǎn)移到綠色量 子點(diǎn)上，而紅色量子點(diǎn)的熒光沒有影響，因而同時(shí)輸出綠色和紅色高熒光；； 按照與量子點(diǎn)摩爾濃度比例1:1. 8分別輸入DNA c' /a序列信號(hào)組(如圖12)，其中1 代表有輸入，〇代表無(wú)輸入；反應(yīng)溫度是35 °C，反應(yīng)時(shí)間是1. 5小時(shí)； 當(dāng)單獨(dú)輸入抗燃料DNA c'時(shí)，DNA 3偶聯(lián)的紅色量子點(diǎn)從去保護(hù)，并組裝到藍(lán)色與綠色 量子點(diǎn)的組裝體上，發(fā)生熒光共振能量轉(zhuǎn)移，藍(lán)色熒光轉(zhuǎn)移到綠色和紅色量子點(diǎn)上，因而不 輸出藍(lán)色高熒光；當(dāng)單獨(dú)輸入燃料DNA a時(shí)，DNA 1偶聯(lián)的綠色量子點(diǎn)從組裝體中去組裝， 熒光共振能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)消失，輸出藍(lán)色高熒光；當(dāng)同時(shí)輸入DNA c'和a時(shí)，DNA 1偶聯(lián)的綠 色量子點(diǎn)從組裝體中去組裝，藍(lán)綠量子點(diǎn)之間的熒光共振能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)消失，而輸出綠色 高熒光；同時(shí)DNA 3偶聯(lián)的紅色量子點(diǎn)從去保護(hù)，并與藍(lán)色量子點(diǎn)形成新的組裝體，之間發(fā) 生熒光能量共振轉(zhuǎn)移，藍(lán)色量子點(diǎn)熒光轉(zhuǎn)移到紅色量子點(diǎn)上，而不輸出藍(lán)色高熒光； 以藍(lán)色熒光作為輸出信號(hào)，1代表有高熒光輸出，0代表低熒光輸出；通過(guò)檢測(cè)藍(lán)色熒 光是否有高熒光輸出，來(lái)判定NOR邏輯門是否構(gòu)建成功； 具體實(shí)施例8 : 一種基于DNA調(diào)控的量子點(diǎn)動(dòng)態(tài)自組裝的新型分子邏輯門設(shè)計(jì)方法（Half-adder運(yùn)算 器設(shè)計(jì)） 采用DNA 1、2和3作為模板分子分別合成460 nm ZnSe/ZnS、550 nm CdSe/ZnS、和800 nm CdHgTe藍(lán)綠紅三種量子點(diǎn)；采用DNA 2作為模板分子合成800 nm CdHgTe紅色量子點(diǎn)； 將上述以DNA 1、2和3作為模板分子合成藍(lán)綠紅三色量子點(diǎn)與DNA T按照摩爾比例 1:1在Tris-HCl (pH=7. 4)緩沖溶液中互補(bǔ)配對(duì)，其中三種量子點(diǎn)濃度均為150 nM ;反應(yīng)溫 度是30 °C，反應(yīng)時(shí)間是1小時(shí)，獲得量子點(diǎn)組裝體M，同時(shí)將以DNA 1、2作為模板分子合成 的藍(lán)紅兩色量子點(diǎn)與DNA T按照摩爾比例1:1在Tris-HCl(pH=7. 4)緩沖溶液中互補(bǔ)配對(duì)， 其中兩種量子點(diǎn)濃度均為150 nM ;反應(yīng)溫度是30 °C，反應(yīng)時(shí)間是1. 5小時(shí)，獲得量子點(diǎn)組 裝體N (如圖13);此時(shí)組裝體M中的藍(lán)色量子點(diǎn)的熒光和綠色量子點(diǎn)的熒光因?yàn)闊晒夤舱?能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)而轉(zhuǎn)移到紅色量子點(diǎn)上，組裝體N中的藍(lán)色量子點(diǎn)的熒光因?yàn)闊晒夤舱衲芰?轉(zhuǎn)移效應(yīng)而轉(zhuǎn)移到紅色量子點(diǎn)上，因而只發(fā)出紅色熒光；將組裝體M和組裝體N以濃度比例 1:1混合，各自濃度保持為75 nM，并向混合體系中加入150 nM的DNA T1 ; 按照與量子點(diǎn)摩爾濃度比例1:0. 8分別輸入DNA a/b序列信號(hào)組(如圖13)，其中1代 表有輸入，〇代表無(wú)輸入；反應(yīng)溫度是30 °C，反應(yīng)時(shí)間是1小時(shí)； 當(dāng)單獨(dú)輸入燃料DNA a時(shí)，DNA 1偶聯(lián)的藍(lán)色量子點(diǎn)從組裝體M和N中同時(shí)去組裝，熒 光共振能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)消失，因而體系輸出藍(lán)色和紅色高熒光，而不輸出綠色高熒光；當(dāng)單獨(dú) 輸入燃料DNA b時(shí)，DNA 2偶聯(lián)的紅色量子點(diǎn)從組裝體N中去組裝，因此組裝體N中熒光共 振能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)消失，而DNA 2偶聯(lián)的綠色量子點(diǎn)因?yàn)榭臻g位阻作用無(wú)法從組裝體M中去 組裝，因此組裝體M中熒光共振能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)不變，體系輸出藍(lán)色和紅色高熒光，而不輸出 綠色高熒光；當(dāng)同時(shí)輸入燃料DNA a和b時(shí)，組裝體M中DNA 1偶聯(lián)的藍(lán)色量子點(diǎn)和DNA 2 偶聯(lián)的綠色量子點(diǎn)同時(shí)去組裝，隨后又同時(shí)組裝到DNA T1上，形成新的組裝體，藍(lán)色量子點(diǎn) 熒光由于熒光能量共振轉(zhuǎn)移而轉(zhuǎn)移到綠色熒光量子點(diǎn)上，同時(shí)組裝體N中DNA 1偶聯(lián)的藍(lán) 色量子點(diǎn)和DNA 2偶聯(lián)的紅色量子點(diǎn)同時(shí)去組裝，隨后又同時(shí)組裝到DNA T1上，形成新的 組裝體，藍(lán)色量子點(diǎn)熒光由于熒光能量共振轉(zhuǎn)移而轉(zhuǎn)移到紅色熒光量子點(diǎn)上，體系輸出綠 色和紅色高熒光，而不輸出藍(lán)色高熒光； 以藍(lán)色熒光和綠色熒光作為輸出信號(hào)，1代表有高熒光輸出，0代表低熒光輸出；通過(guò) 檢測(cè)是否有高熒光輸出，來(lái)判定Half-adder運(yùn)算器是否構(gòu)建成功。
[0020] 表1為一種基于DNA調(diào)控的量子點(diǎn)動(dòng)態(tài)自組裝的新型分子邏輯門設(shè)計(jì)方法所使用 的代表性的DNA序列信息； 表1 :DNA序列表

【權(quán)利要求】
1. 一種基于DNA調(diào)控的量子點(diǎn)的新型信息處理方法，其特征在于：包括以下步驟： 步驟一、采用至少2種作為模板的DNA模板分子分別與至少2種量子點(diǎn)前驅(qū)體溶液共 同合成并修飾而獲得的至少2種DNA修飾的熒光量子點(diǎn)，所述DNA模板分子的磷硫鍵與量 子點(diǎn)表面結(jié)合，所述至少2種DNA修飾后的焚光量子點(diǎn)分別發(fā)射不同波長(zhǎng)的焚光； 步驟二、將步驟一獲得的至少2種DNA模板修飾后的熒光量子點(diǎn)在緩沖溶液中混合后， 按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則進(jìn)行有序地自組裝，獲得含多個(gè)量子點(diǎn)的組裝體溶液，此時(shí)量子點(diǎn) 之間處于熒光共振能量轉(zhuǎn)移的有效距離內(nèi)，不同發(fā)射波長(zhǎng)的量子點(diǎn)之間發(fā)生高效的熒光共 振能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)，使得組裝體中發(fā)射波長(zhǎng)較短的量子點(diǎn)的熒光轉(zhuǎn)移到發(fā)射波長(zhǎng)較長(zhǎng)的量子 點(diǎn)上； 步驟三、通過(guò)輸入一段互補(bǔ)的燃料DNA序列，借助于"立足點(diǎn)" toe-hold介導(dǎo)的DNA鏈 取代反應(yīng)，所述組裝體溶液中的各個(gè)量子點(diǎn)進(jìn)行有序地去組裝，所述組裝體溶液中量子點(diǎn) 與燃料DNA序列的摩爾濃度比例范圍是1 :0. 5~1 :2. 5 ;或者，輸入互補(bǔ)的抗燃料DNA序列， 通過(guò)toe-hold介導(dǎo)的DNA鏈取代反應(yīng)，釋放被雜交雙鏈保護(hù)的游離量子點(diǎn)，使其參與自組 裝并形成組裝體或組裝進(jìn)入其他已有的量子點(diǎn)組裝體中，所述組裝體溶液中量子點(diǎn)與互補(bǔ) 的抗燃料DNA序列的摩爾濃度比例范圍是1 :0. 5~1 :2. 5,量子點(diǎn)濃度范圍為0. 01~1 yM ; 步驟四、當(dāng)通過(guò)輸入一段互補(bǔ)的燃料DNA序列，所述組裝體溶液中的各個(gè)量子點(diǎn)進(jìn)行 有序地去組裝后，使得量子點(diǎn)彼此被分離，相互之間的熒光共振能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)消失，從而輸 出相應(yīng)的熒光波長(zhǎng)信號(hào)；當(dāng)輸入互補(bǔ)的抗燃料DNA序列，通過(guò)toe-hold介導(dǎo)的DNA鏈取代 反應(yīng)，釋放被雜交雙鏈保護(hù)的游離量子點(diǎn)，使其參與自組裝并形成組裝體或組裝進(jìn)入其他 已有的量子點(diǎn)組裝體中，從而發(fā)生相應(yīng)的熒光共振能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)，并輸出相應(yīng)的熒光波長(zhǎng) 信號(hào)； 步驟五、根據(jù)邏輯運(yùn)算規(guī)則，通過(guò)步驟三加入的互補(bǔ)的燃料DNA序列信息或/和互補(bǔ)的 抗燃料DNA序列信息輸出相應(yīng)的量子點(diǎn)熒光波長(zhǎng)信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DNA調(diào)控的量子點(diǎn)的新型信息處理方法，其特征在于： 所述步驟二中緩沖溶液中含有濃度范圍為1~25 mM的二價(jià)金屬離子；反應(yīng)時(shí)間為0. 5~24小 時(shí)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DNA調(diào)控的量子點(diǎn)的新型信息處理方法，其特征在于： 所述緩沖溶液是碳酸氫氨、三(羥甲基)氨基甲烷-鹽酸、磷酸鹽、3- (N-嗎啡啉)丙磺酸、生 物病樣液體或者是包含不同體積分?jǐn)?shù)生物病樣原液。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DNA調(diào)控的量子點(diǎn)的新型信息處理方法，其特征在于： 所述緩沖溶液pH為7. 0~9. 0。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DNA調(diào)控的量子點(diǎn)的新型信息處理方法，其特征在于： 所述DNA模板分子中的磷氧段序列自由伸出，用于堿基的互補(bǔ)配對(duì)及量子點(diǎn)的自組裝和去 組裝等。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DNA調(diào)控的量子點(diǎn)的新型信息處理方法，其特征在于： 所述DNA模板分子中的磷硫段序列用來(lái)與量子點(diǎn)表面結(jié)合，作為配體調(diào)控量子點(diǎn)的生長(zhǎng)， 并起到修飾量子點(diǎn)的作用；通過(guò)調(diào)節(jié)磷硫段序列長(zhǎng)度和量子點(diǎn)的粒徑大小，可以控制合成 的量子點(diǎn)上DNA分子的數(shù)量。
【文檔編號(hào)】C09K11/02GK104449661SQ201410603958
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】馬楠, 何學(xué)文 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)