可开关的DNA存储纳米复合结构

英文原题：Magnetic Microsphere/Silica Nanoparticle Composite Structures for Switchable DNA Storage

通讯作者：张宇，东南大学

马明，东南大学

作者：Jing-Yuan Ma (马靖原), Kai-Xuan Wang (王凯旋)

背景介绍

DNA作为新兴存储介质，是未来数据存储的重要载体。与传统存储介质（磁介质、电子介质和光学介质等）相比，DNA具有更高的存储密度和更久的存储寿命。然而，信息的读取准确性和存储稳定性是限制DNA作为存储介质的首要问题。尽管科学家们已经通过多种方式实现了对DNA的良好保护，但是支持存储载体反复开关和DNA信息重复读取的研究鲜有报道。而开发一种支持反复读取DNA信息并能对其进行保护的载体对于DNA存储进一步投入实际应用是十分必要的。

图1.可开关DNA存储纳米复合结构的构建及使用示意图

文章亮点

近日，东南大学张宇研究员，马明副研究员在ACS Applied Nano Materials上发表了磁性微球/二氧化硅纳米粒子复合结构用于可开关的DNA存储系统研究。基于DNA双链间的互补配对实现了可开关纳米复合结构的自组装，并进一步验证了复合结构的可开关性和DNA信息的读取准确性。基于Stöber方法和表面修饰技术，连接了存储信息DNA的磁性微球(MM-DNA)和连接了互补DNA的羧基化二氧化硅纳米粒子(DNA'-SiO2) 分别被制备得到。

图2.可开关DNA存储纳米复合结构的表征

将DNA'-SiO2与MM-DNA混合杂交可得到自组装形成的以大尺寸磁性微球为核、小尺寸二氧化硅纳米粒子为壳的可开关DNA存储纳米复合结构(MM-DNA/DNA'-SiO2)。荧光定量PCR的结果表明扩增具有高度特异性。测序结果显示DNA信息读取的准确率大于90%。

图3.可开关DNA存储纳米复合结构的信息读取

总结/展望

研究团队提出了一种可开关DNA存储纳米复合结构的构建及使用方法，可温控释放DNA并可进行磁分离操纵，支持DNA信息读取及保存。磁性纳米粒子的使用赋予了DNA载体反复从复杂体系中分离的能力，使DNA存储复合结构具有操作简单，可控，可回收的优势。基于DNA杂交的自组装使得复合结构可以反复开关读取信息，在DNA存储的实际应用上具有重要潜力。

相关论文发表在ACS Applied Nano Materials上，东南大学硕士研究生马靖原和王凯旋为文章的共同第一作者，东南大学张宇研究员和马明副研究员为通讯作者。

转自：“ACS美国化学会”微信公众号

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