本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)存儲，尤其是涉及一種dna存儲條帶的信息存儲方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著當(dāng)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)信息的含量呈指數(shù)級增長，目前人們使用的存儲方式主要包括磁性存儲器(例如磁帶或硬盤驅(qū)動器)、光學(xué)存儲器(例如藍(lán)光存儲器)和固態(tài)存儲器(例如閃存)，然而這些存儲體系的弊端已逐漸暴露，如存儲能力有限、有效存儲時間短、數(shù)據(jù)易受環(huán)境影響丟失缺損、生產(chǎn)設(shè)備能耗高以及污染環(huán)境等。

2、脫氧核糖核酸(dna)作為一種天然的信息存儲介質(zhì)，由于其對世界上幾乎所有生物有機體的海量遺傳信息具有超常的安全存儲能力而受到人們的關(guān)注。作為已知最密集、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)，dna具有存儲密度高、存儲時間長、并行存取性好、兼容性強等特點。相關(guān)技術(shù)中，已有相應(yīng)研究報道了通過將dna特異性結(jié)合在存儲條帶上完成寫入，并且可以在一定的外部條件進(jìn)行讀取或直接擦除，然而在實際應(yīng)用過程中，由于寫入過程是在索引柱之間的區(qū)域無差別地寫入文件，存在信息分辨率低的問題，在后續(xù)的讀取過程中難以控制特定的dna文件從存儲條帶上釋放出來。

3、基于此，亟需尋求一種有助于提高信息分辨率的dna存儲條帶的信息存儲方法及其應(yīng)用，以便于提高dna存儲條帶的后續(xù)數(shù)據(jù)提取效率。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提出了dna存儲條帶的信息存儲方法及其應(yīng)用。采用該方法進(jìn)行信息存儲有助于增加次級分區(qū)，進(jìn)而提高信息分辨率，且在后續(xù)的信息提取時，能夠通過溫度調(diào)控對相應(yīng)的具有不同頂點序列的信息存儲單元進(jìn)行精確分批提取。

2、本發(fā)明的第一方面，提供了dna存儲條帶的信息存儲方法，包括以下步驟：

3、s1、將待存儲的核苷酸序列與帶有頂點序列的dna納米結(jié)構(gòu)結(jié)合，得到信息存儲單元；

4、s2、利用橋連序列將所述信息存儲單元的頂點序列與固定于存儲條帶基底上對應(yīng)的探針序列連接，即可實現(xiàn)信息存儲；

5、其中，所述待存儲的核苷酸序列與所述dna納米結(jié)構(gòu)的錨定序列通過堿基互補配對連接；所述頂點序列與所述橋連序列通過堿基互補配對連接；

6、在所述存儲條帶基底上連接至少1條探針序列，當(dāng)存在1個以上所述信息存儲單元時，不同的信息存儲單元的所述頂點序列與所述橋連序列的結(jié)合能相同或不同。

7、根據(jù)本發(fā)明實施例的信息存儲方法，至少具有如下有益效果：

8、采用本發(fā)明的信息存儲方法進(jìn)行dna信息存儲有助于增加次級分區(qū)，進(jìn)而提高信息分辨率，且在后續(xù)的信息提取時，能夠通過溫度調(diào)控對相應(yīng)的具有不同頂點序列的信息存儲單元進(jìn)行精確分批提取。此外，本發(fā)明dna存儲條帶的信息存儲方法簡單，且由于采用了dna納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，有助于提高dna信息存儲密度。

9、在本發(fā)明的一些實施方式中，所述dna納米結(jié)構(gòu)是由核苷酸序列通過堿基互補配對組裝而成的多面體框架結(jié)構(gòu)。

10、在本發(fā)明的一些實施方式中，所述多面體框架結(jié)構(gòu)的至少一條邊上向內(nèi)或向外延伸出所述錨點序列，用于與所述待存儲的核苷酸序列結(jié)合。

11、在本發(fā)明的一些實施方式中，所述探針序列與所述存儲條帶基底通過化學(xué)鍵結(jié)合。

12、在本發(fā)明的一些實施方式中，所述化學(xué)鍵結(jié)合的方式選自氨基與羧基成鍵、金屬與巰基成鍵、氨基與醛基成鍵、金屬與核酸形成的配位鍵中的至少一種。

13、在本發(fā)明的一些實施方式中，所述探針序列可以是經(jīng)化學(xué)修飾的核酸分子和/或未經(jīng)化學(xué)修飾的核酸分子。其中，未經(jīng)化學(xué)修飾的核酸分子直接與條帶基底通過化學(xué)鍵結(jié)合，經(jīng)修飾的核酸分子可以通過修飾到其上的基團(tuán)或原子等與條帶基底通過化學(xué)鍵結(jié)合。

14、在本發(fā)明的一些實施方式中，所述存儲條帶基底上可以連接一條1個以上的所述探針序列。

15、本發(fā)明的第二方面，提供了一種從dna存儲條帶上釋放dna納米結(jié)構(gòu)的方法，對采用如第一方面任一項所述dna存儲條帶的信息存儲方法獲得的dna存儲條帶進(jìn)行熱處理，使對應(yīng)的含所述dna納米結(jié)構(gòu)的信息存儲單元釋放，即可。

16、根據(jù)本發(fā)明實施例的方法，至少具有如下有益效果：采用本發(fā)明的方法能夠通過溫度調(diào)控對相應(yīng)的具有不同頂點序列的信息存儲單元進(jìn)行精確分批釋放，有助于增加次級分區(qū)，進(jìn)而提高信息分辨率。

17、在本發(fā)明的一些實施方式中，所述熱處理的溫度根據(jù)所述橋連序列與所述信息存儲單元中的所述頂點序列之間的變性臨界溫度確定。

18、本發(fā)明的第三方面，提供了讀取方法，包括：對采用如第一方面任一項所述dna存儲條帶的信息存儲方法獲得的dna存儲條帶進(jìn)行熱處理，使對應(yīng)的信息存儲單元釋放，然后將所述信息存儲單元與變性液接觸反應(yīng)，回收所述變性液，測序。

19、在本發(fā)明的一些實施方式中，所述測序的方法包括將回收的變性液與dntps、緩沖成分、引物和聚合酶混合，復(fù)原變性液中的游離片段后測序。

20、在本發(fā)明的一些實施方式中，所述讀取還包括將測序結(jié)果的堿基序列解碼為存儲文件進(jìn)行讀取。

21、本發(fā)明的第四方面，提供了擦除方法，包括：提供采用如第一方面任一項所述dna存儲條帶的信息存儲方法獲得的dna存儲條帶，將所述信息存儲單元與變性液接觸反應(yīng)，洗脫，即可。

22、本發(fā)明的第五方面，提供了存儲裝置，包括存儲單元和讀取單元，其中所述存儲單元運行第一方面任一項所述的dna存儲條帶的信息存儲方法；

23、所述讀取單元運行第二方面所述的從dna存儲條帶上釋放dna納米結(jié)構(gòu)的方法。

24、在本發(fā)明的一些實施方式中，所述存儲單元還包括反應(yīng)槽。能夠理解的是所述反應(yīng)槽用于容納與dna存儲條帶進(jìn)行反應(yīng)的反應(yīng)液，具體包括但不限于待存儲的核酸片段的溶液、變性液、洗滌溶液、限制性內(nèi)切酶液等。

25、在本發(fā)明的一些實施方式中，所述讀取單元還包括讀寫調(diào)節(jié)組件，讀寫調(diào)節(jié)組件用于調(diào)節(jié)dna存儲條帶與反應(yīng)槽中的反應(yīng)液的相對位置，使存儲條帶可以浸入反應(yīng)液或與反應(yīng)液相互分離。

26、在本發(fā)明的一些實施方式中，所述讀取單元還包括識別器，通過識別器對dna存儲條帶上的索引圖案進(jìn)行識別，從而控制dna存儲條帶上的特定區(qū)域與反應(yīng)液反應(yīng)從而完成寫入、讀取、擦除等操作。

27、在本發(fā)明的一些實施方式中，所述儲裝置還設(shè)有殼體，所述反應(yīng)槽、dna存儲條帶以及讀寫調(diào)節(jié)組件都設(shè)置在殼體內(nèi)。

28、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述。

技術(shù)特征：

1.dna存儲條帶的信息存儲方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述信息存儲方法，其特征在于，所述dna納米結(jié)構(gòu)是由核苷酸序列通過堿基互補配對組裝而成的多面體框架結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述信息存儲方法，其特征在于，所述多面體框架結(jié)構(gòu)的至少一條邊上向內(nèi)或向外延伸出所述錨點序列，用于與所述待存儲的核苷酸序列結(jié)合。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述信息存儲方法，其特征在于，所述探針序列與所述存儲條帶基底通過化學(xué)鍵結(jié)合。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述信息存儲方法，其特征在于，所述化學(xué)鍵結(jié)合的方式選自氨基與羧基成鍵、金屬與巰基成鍵、氨基與醛基成鍵、金屬與核酸形成的配位鍵中的至少一種。

6.一種從dna存儲條帶上釋放dna納米結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，包括：對采用如權(quán)利要求1～4任一項所述dna存儲條帶的信息存儲方法獲得的dna存儲條帶進(jìn)行熱處理，使對應(yīng)的含所述dna納米結(jié)構(gòu)的信息存儲單元釋放，即可。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的釋放dna納米結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，所述熱處理的溫度根據(jù)所述橋連序列與所述信息存儲單元中的所述頂點序列之間的變性臨界溫度確定。

8.讀取方法，其特征在于，包括：對采用如權(quán)利要求1～4任一項所述dna存儲條帶的信息存儲方法獲得的dna存儲條帶進(jìn)行熱處理，使對應(yīng)的信息存儲單元釋放，然后將所述信息存儲單元與變性液接觸反應(yīng)，回收所述變性液，測序。

9.擦除方法，其特征在于，包括：提供采用如權(quán)利要求1～4任一項所述dna存儲條帶的信息存儲方法獲得的dna存儲條帶，將所述信息存儲單元與變性液接觸反應(yīng)，洗脫，即可。

10.存儲裝置，其特征在于，包括存儲單元和讀取單元，其中所述存儲單元運行如權(quán)利要求1～4任一項所述的dna存儲條帶的信息存儲方法；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了DNA存儲條帶的信息存儲方法及其應(yīng)用。該信息存儲方法包括以下步驟：首先將待存儲的核苷酸序列與帶有頂點序列的DNA納米結(jié)構(gòu)結(jié)合，得到信息存儲單元；然后利用橋連序列將信息存儲單元的頂點序列與固定于存儲條帶基底上對應(yīng)的探針序列連接，即可實現(xiàn)信息存儲；其中，所述頂點序列與所述橋連序列通過堿基互補配對連接；在存儲條帶基底上連接至少1條探針序列，當(dāng)存在1個以上信息存儲單元時，不同的信息存儲單元的頂點序列與橋連序列的結(jié)合能相同或不同。采用本發(fā)明的方法有助于提高信息分辨率，且在后續(xù)的信息提取時，能夠通過溫度調(diào)控對相應(yīng)的具有不同頂點序列的信息存儲單元進(jìn)行精確分批提取。

技術(shù)研發(fā)人員：蔣興宇,李健愷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南方科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21