[发明专利]一种基于DNA自组装计算的半减器设计方法

权利要求书

1.一种基于DNA自组装计算的半减器设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：基于DNA自组装技术构建半减运算的逻辑运算架构；形成四种类型的刚性DNA Tile，包括输入X类Tiles，输出Y类Tiles、Z类Tiles和初始化C类Tiles；在预先设定的实验条件下，控制温度以及溶液的浓度，保证DNA自组装顺利完成组装；结果提取，寻找出运算完整的自组装结构，分离并提取其中的报告链，根据编码原则读取结果。

2.如权利要求1所述的基于DNA自组装计算的半减器设计方法，其特征在于，构造四种类型的刚性DNA Tile的方法为：

该DNA Tile由三条DNA单链构成，这三条DNA单链通过Watson-Crick碱基配对形成一个近似平面的三个双螺旋结构，具有3个粘性末端；DNA链两两交叉连接三点，连接相邻的双螺旋；输出结果传递给另一个分子瓦；中央的两端是由双螺旋发夹环封闭，但其他螺旋可以终止包含自组装分子瓦信息的粘性末端；

为执行半减逻辑运算，构造了四种类型的DNA Tiles，分别是输入X类Tiles，输出Y类Tiles、Z类Tiles和初始化C类Tiles。

3.如权利要求1所述的基于DNA自组装计算的半减器设计方法，其特征在于，累积半减运算是由一系列的布尔逻辑输入x₁，x₂，x₃，…，x_n和一系列布尔逻辑输出y₁，y₂，y₃，…，y_n和z₁，z₂，z₃，…，z_n所组成；为执行半减运算，需要两种不同种类的X类Tiles，一种赋值为0，而另一种赋值为1；Tiles赋值为0或者1，在化学意义上，用限制位点PvuII(CAGCTG)表示0，用EcoR V(GATATC)表示1。

4.如权利要求1所述的基于DNA自组装计算的半减器设计方法，其特征在于，对于半减运算，输出Y是由两个输入X做异或运算而得，即对于一系列的布尔逻辑输入x₁，x₂，x₃，…，x_n和一系列布尔逻辑输出y₁，y₂，y₃，…，y_n，这里，y₁＝x₁，并且当i＞1，y_i＝y_i-1XORx_i；和X类Tiles一样，Y类Tiles也有两个值，分别为0和1；有两种途径来得到这两个结果：当两个输入值相同时同为1或者0，其运算输出结果Y为0；当两个输入值不同时，一个为1而另一个为0，则运算输出结果Y为1；需要有4种不同的y tiles，两个粘性末端在下部，代表两输入值；另一个粘性末端在矩形框右上部，代表一个输出值。

5.如权利要求1所述的基于DNA自组装计算的半减器设计方法，其特征在于，半减运算的输出Z，对于一系列的布尔逻辑输入x₁，x₂，x₃，…，x_n和一系列布尔逻辑输出z₁，z₂，z₃，…，z_n，这里，z₁＝x₁，并且当i＞1，输出Z的结果为和X和Y两类Tiles一样，Z类Tiles也有两个值：0和1；用于执行半减逻辑运算的Z类Tiles，两个粘性末端在分子瓦右边，代表两个输入值；另一个粘性末端在矩形框右上部，代表一个输出值。其两个输入值是从左下的z_i-1和左上的得到；若左上的粘性末端而如果左下的粘性末端z_i-1＝0，经过逻辑操作后分子瓦的右上粘性末端z_i＝0；如果左下的粘性末端z_i-1＝1，经过逻辑操作后分子瓦的右上粘性末端z_i＝1，半减逻辑运算需要有4种不同的z tiles。