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可编程生物分子介导处理器

近日,新加坡南洋理工大学舒建军教授在著名期刊《美国化学会杂志》(J. Am. Chem. Soc.)上发表题为“可编程生物分子介导处理器”的文章,描述了开发能够自动处理、存储和显示信息的可编程生物分子的设计。与当代电子计算相比,可编程生物分子介导的计算是一种新的计算范式。它使用核酸和类似的生物分子结构作为信息存储和处理的基础来解决计算问题。由于沃森-克里克碱基对的特异性反映了数字信息的独特性,因此在生物环境中使用生物分子进行计算是很有优势的,从而实现直接的生物接口。接收核糖核酸作为输入的能力在诊断和生物传感方面具有潜力。无需使用聚合酶链式反应即可检测癌症小分子核糖核酸,开辟了检测方法的新领域。更重要的是,直接生物接口允许体内计算与体内治疗分子或核糖核酸信号的直接释放相结合。简单的体内脱氧核糖核酸链置换逻辑可应用于高危患者,用于诊断或预测癌症生物标志物的体内感测,以及触发报告信号或启动小分子治疗。利用天然脱氧核糖核酸或体内接口的可编程生物分子介导计算的固有优势非常适合新医疗技术的开发。

图1. 生物分子介导的计算路径、逻辑或人工神经网络问题的概述。计算是在生物环境中使用生物分子进行的,其中输入可以是合成的或天然的(癌症小分子核糖核酸和病毒核糖核酸)。输入和输出相结合以实现直接的生物接口。图片来源:J. Am. Chem. Soc.


这一成果近期发表在Journal of the American Chemical Society 上,文章的第一作者是新加坡南洋理工大学舒建军教授。


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Programmable Biomolecule-Mediated Processors

Jian-Jun Shu*, Zi Hian Tan, Qi-Wen Wang, and Kian-Yan Yong

J. Am. Chem. Soc., 2023, DOI: 10.1021/jacs.3c04142


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