Recent studies show that the complex reaction networks constructed by DNA strand displacements have the logical functions, which provides an alternative way of realizing the dynamic controllable DNA self-assembly. The dynamic mechanisms of the spatial and temporal controllable DNA self-assembly will be studied in this project. The main research topics of this project are as follows: Constructing the DNA sub-tile assembly model by model design, simulation and experiment procedures based on nucleic acid package; Constructing DNA tiles by programmable and stepwise approach based on the DNA sub-tile model and DNA strand displacement; Designing spatially addressable DNA self-assembly structure by using bottom-up approach based on Wang tiles theory and tile assembly model; Designing the programming spatial and temporal catalytic circuits, and realizing the accurate spatial and temporal control of DNA self-assembly based on the theories of complex networks and engineering controls. Further understand the kinetic basis and its growth mechanism of DNA self-assembly through systematic studying the algorithms, data, models, simulations and experiments. This project will provide not only the new methods of modeling and analysis for dynamic DNA self-assembly, but also new ideas and theoretical supports for DNA self-assembly applications.
研究表明,基于DNA链置换所构造的复杂反应网络具有逻辑运算功能,这为实现动态可控的DNA自组装提供了可能。本项目拟开展时空可控DNA自组装动力学控制机理研究。研究内容主要包括:基于NUPACK工具包,通过设计、仿真和实验,建立和完善DNA Sub-tile模型;基于Sub-tile模型和DNA链置换,设计时序催化电路,可编程分步构建DNA Tiles;基于Wang Tiles理论和Tile自组装模型,自底向上地设计空间可寻址的DNA自组装结构体;基于复杂网络和工程控制论的理论与方法,设计可编程时空催化控制电路,自顶向下地实现DNA自组装体的精确时空控制。通过对算法、数据、模型、仿真和实验的系统研究,深入理解时空可控的DNA自组装体的动力学基础及其组装生长机理。本项目的研究将为动态DNA自组装的建模和分析提供新方法,也为DNA自组装相关应用领域提供新思路和理论支撑。
本项目开展了时空可控DNA自组装动力学控制机理研究。研究内容包括:基于NUPACK工具包,通过设计、仿真和实验,建立和完善DNA Sub-tile模型;基于Sub-tile模型和DNA链置换,设计时序催化电路,可编程分步构建DNA Tiles;基于Wang Tiles理论和Tile自组装模型,自底向上地设计空间可寻址的DNA自组装结构体;基于复杂网络和工程控制论的理论与方法,设计了可编程时空催化控制电路,自顶向下地实现DNA自组装体的精确时空控制。通过对算法、数据、模型、仿真和实验的系统研究,深入理解了时空可控的DNA自组装体的动力学基础及其组装生长机理。本项目的研究为动态DNA自组装的建模和分析提供新方法,也为DNA自组装相关应用领域提供新思路和理论支撑。. 研究成果获河南省科技进步三等奖1项,获河南省自然科学优秀论文将二等奖1项,河南省教育厅科技成果一等奖4项,河南省教育厅科技成果二等奖1项;通过科技成果评价5项,达到国际先进水平;发表学术论文32篇,其中SCI\EI收录28篇;申请发明专利18项,授权发明专利12项;登记软件著作权10项。
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数据更新时间:2023-05-31
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