[發(fā)明專利]一種DNA信息存儲并行尋址寫入方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113096742B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設計）人: 成鵬飛;吳磊;張翼飛;劉翟;張東裔;王海華;賀吉群
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: G16B50/00
• 分類號: G16B50/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 譚武藝

本發(fā)明公開了一種DNA信息存儲并行尋址寫入方法及系統(tǒng)，本發(fā)明包括將目標信息轉換為二進制代碼，并根據DNA信息存儲介質上的數據存儲微池布置規(guī)則編碼成對應的DNA編碼鏈組合，從DNA編碼鏈庫中選取對應的DNA編碼鏈制備DNA編碼鏈混合溶液并覆蓋在DNA信息存儲介質上，使DNA編碼鏈在對應的數據存儲微池中與互補配對的DNA地址鏈進行雜交反應，最后對數據存儲微池進行封閉和洗滌完成目標信息的寫入。本發(fā)明不需經過DNA長鏈合成，而是將編碼了信息的DNA短鏈組合與地址鏈進行快速的雜交反應，實現了DNA信息存儲寫入功能的高度并行，能夠充分發(fā)揮生物系統(tǒng)天然優(yōu)勢。

技術領域

本發(fā)明屬于DNA存儲技術，具體涉及一種DNA信息存儲并行尋址寫入方法及系統(tǒng)。

背景技術

DNA存儲技術是生物技術在信息存儲領域的全新應用，DNA具有保存時間長、存儲信息容量大，且環(huán)境適應能力強等優(yōu)點，是數字信息存儲的理想介質。典型的基于DNA合成和測序的信息存儲技術，即以堿基作為信息編碼單元，將堿基位點的序列信息與二進制信息建立一一對應關系，具有抗電磁打擊能力強，數據密度高的優(yōu)勢。雖然該方案信息存儲量大，但存在讀寫時間長、并行性差等問題，制約了該技術的實際應用。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題：針對現有技術的上述問題，提供一種DNA信息存儲并行尋址寫入方法及系統(tǒng)，本發(fā)明的信息存儲過程不需要經過DNA合成，只需將編碼了信息的DNA短鏈組合，并行寫入存儲介質。本發(fā)明通過快速的雜交反應，實現了DNA信息存儲寫入功能的高度并行，能夠充分發(fā)揮生物系統(tǒng)天然優(yōu)勢。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為：

一種DNA信息存儲并行尋址寫入方法，包括：

1)將目標信息轉換為二進制代碼；

2)根據DNA信息存儲介質上的數據存儲微池布置規(guī)則，將轉換得到的二進制代碼編碼成對應的DNA編碼鏈組合，依據DNA編碼鏈組合從預先制備的DNA編碼鏈庫中選取對應的DNA編碼鏈，制備包含所有被選取DNA編碼鏈的DNA編碼鏈混合溶液；所述DNA編碼鏈庫中的所有DNA編碼鏈均一端帶有作為地址適配器的地址適配區(qū)，所述地址適配器與交聯在DNA信息存儲介質的某個數據存儲微池中的DNA地址鏈唯一互補配對以實現在DNA信息存儲介質上的自動尋址；所述DNA信息存儲介質上排列有數據存儲微池組成的陣列，每個數據存儲微池都固定有唯一的DNA地址鏈且各不相同，且每一個數據存儲微池都在DNA編碼鏈庫中有與之互補配對的DNA編碼鏈組合；

3)將制備的DNA編碼鏈混合溶液覆蓋在DNA信息存儲介質上，使DNA編碼鏈在對應的數據存儲微池中與互補配對的DNA地址鏈進行雜交反應，從而將DNA編碼鏈雜交在數據存儲微池中，使得目標信息存儲在DNA信息存儲介質上；

4)對數據存儲微池進行封閉和洗滌，完成目標信息的寫入。

可選地，步驟1)之前包括預先建立DNA編碼鏈庫并制備DNA信息存儲介質的步驟。

可選地，所述DNA編碼鏈庫中的所有DNA編碼鏈均為單鏈。

可選地，所述DNA編碼鏈的地址適配器為與某個數據存儲微池中的DNA地址鏈唯一互補配對的寡核苷酸短鏈，所述DNA地址鏈為寡核苷酸單鏈。

可選地，步驟3)中進行雜交反應時的環(huán)境溫度為80攝氏度，雜交反應后自然降溫至25攝氏度。

可選地，步驟3)中進行雜交反應時的雜交反應的時間為30分鐘。

可選地，步驟3)中進行雜交反應時采用的緩沖液和洗滌液為5xSSC。