[发明专利]一种基于DNA短链杂交的信息存储方法

说明书

本发明提供了一种基于DNA短链杂交的信息存储方法，本发明写入信息时将信息转换为二进制代码，以N位二进制对应一组N条DNA短链的2^N种组合状态；根据DNA短链的组合状态，将DNA短链与磁珠或固体表面进行交联反应制备交联链，从而将信息存储在交联的DNA短链组合状态中；读取存储信息时，将互补的荧光标记探针与交联的DNA短链杂交，洗涤后，经荧光检测探针的组合状态，得到DNA短链组合，进而转换为N位为一组的二进制代码，将所有的二进制代码按顺序串联组合后，还原为原始存储信息。本发明不依赖于DNA合成技术和DNA测序技术，可以实现信息在DNA媒介的快速存储和读取，准确率高，具有高并行和高通量发展潜力。

技术领域

本发明属于DNA存储技术，具体涉及一种基于DNA短链杂交的信息存储方法。

背景技术

当今世界，信息系统主要建立在电子计算机和互联网的基础上，采用基于电子技术的存储设备来实现的。但是，基于电子技术的存储设备抗打击能力差，信息安全难以保障。传统电子信息存储介质在数据保存时间、存储容量、保存环境等方面均受物理限制。DNA存储技术是生物技术在信息存储领域的全新应用，DNA具有保存时间长、存储信息容量大，且环境适应能力强等优点，是数字信息存储的理想介质，是美国等发达国家竞相研发的热点。

典型的基于DNA合成和测序的信息存储技术，即以碱基作为信息编码单元，将碱基位点的AGCT信息与二进制信息建立一一对应关系，具有抗电磁打击能力强，数据密度高的优势。但该方案虽然信息存储量大，但目前存在读写成本高、时间长等问题，DNA合成与测序耗时较长，成本高，并行性差，距实际应用还有很多技术问题需要解决。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述的不足，本发明提供了一种DNA短链信息存储方法及系统，不需要经过DNA合成与测序，将信息以编码链组合的方式存储，利用荧光标记互补探针与编码链的杂交实现信息读取，本发明通过快速的交联和杂交反应，高度并行，实现了存储信息的快速存取，能够充分发挥生物系统天然优势。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现：

一种基于DNA短链杂交的信息存储方法，包括下述写入信息步骤：

1)将写入信息转换为二进制代码；

2)将二进制代码以N位为一组转换为DNA短链的组合状态，其中N为自然数；

3)根据各组二进制代码的DNA短链的组合状态，将对应的DNA短链与磁珠或固体表面进行交联反应，将DNA短链交联在数据存储微池，从而将写入信息存储在交联的DNA短链组合中。

可选地，步骤1)中将写入信息转换为二进制代码时，写入信息为文本、图片或语音。

可选地，步骤3)中将对应的DNA短链与磁珠或固体表面进行交联反应，将DNA短链交联在数据存储微池的步骤包括：

3.1)在含有化学偶联基团磁珠的数据存储微池或固定有NHS基团的固体表面加入带有末端修饰的DNA短链，和缓冲液，其中化学偶联基团磁珠是指化学偶联有羧基或NHS基团的磁珠；

3.2)控制DNA短链与加入数据存储微池中的化学偶联基团磁珠或固定有NHS基团的固体表面进行交联反应；

3.3)在交联反应完成后进行封闭和洗涤形成交联链，从而完成存储信息的写入。

可选地，步骤3.1)中末端修饰的DNA短链为氨基修饰的DNA短链，且所述氨基修饰DNA短链的长度为16nt或20nt。

可选地，步骤3.1)中加入带有末端修饰的DNA短链时，每10ul化学偶联基团磁珠上交联的末端修饰的DNA短链总量不超过3.2×10^-11mol。