实验教学
创新实验:基于DNA纳米开关的二进制数字加密与读取*
段金伟1,2 , 赵家婷2 , 王璐瑶3 , 宋哲3 , 胡馨安3 , 徐立言3 , 崔林1**
1.长安大学理学院 陕西西安 710064;
Innovative Experiment:Binary Digital Encryption and Reading Based on DNA Nanoswitches
DUAN Jin-Wei1,2 , ZHAO Jia-Ting2 , WANG Lu-Yao3 , SONG Zhe3 , HU Xin-An3 , XU Li-Yan3 , CUI Lin1**
1. College of Sciences,Chang'an University,Xi'an 710064,China;
摘要： 将DNA纳米技术融入本科实验教学,设计了一个创新实验。该实验将DNA纳米开关的“打开”和“闭合”状态分别表示为0和1,通过加入RNA单链制备4种构型不同的DNA纳米开关,根据它们在琼脂糖凝胶电泳中的迁移速率不同实现对数字0-9的二进制表达,运用RNase A酶对RNA的特异性作用对密码进行加密,最后使用DNA单链解密并读取密码。通过该实验,成功地将信息学中的二进制算法融合到DNA纳米技术中,不仅使学生掌握了DNA纳米领域的相关知识和实验技能,而且让学生体验了一种新的信息加密和解密方法,取得了良好的教学效果。
关键词： DNA纳米开关 ,
二进制 ,
琼脂糖凝胶电泳 ,
RNase A ,
信息加密与解密
收稿日期: 2024-07-30
基金资助: * 长安大学2023年度高等教育教学改革研究项目(BY202336); 2023年教育部产学合作协同育人项目(230719135707303)
通讯作者:
** E-mail:LXYLinCuiCHD@chd.edu.cn
引用本文:
段金伟, 赵家婷, 王璐瑶, 宋哲, 胡馨安, 徐立言, 崔林. 创新实验:基于DNA纳米开关的二进制数字加密与读取* [J]. 化学教育（中英文）, 2025, 46(16): 39-46
[1]
李杨,任惠雯,郭宝,等.化学教育(中英文),2023,44(6):36-40
[2]
李春梅,尹德忠,耿旺昌,等.化学教育(中英文),2021,42(12):63-69
[3]
刘莎莎,唐钢锋,李会香,等.化学教育(中英文),2021,42(22):58-62
[4]
李瑞,许贯虹,于海琳,等.色谱,2024,42(4):393-398
[5]
Chandrasekaran A R.Journal of Chemical Education,2023,100(1):316-320
[6]
Seeman N,Sleiman H.Nature Reviews Materials,2018,3:17068
[7]
Ma W,Zhan Y,Zhang Y,et al.Signal Transduction and Targeted Therapy,2021,11:3202-3229
[8]
Simmel F.Natural computing series.Singapore:Springer,2023
[9]
Koussa M,Halvorsen K,Ward A,et al.Nature Methods,2015,12:123-126
[10]
Halvorsen K,Schaak D,Wong W.Nanotechnology,2011,22(49):494005
[11]
Punnoose J,Halvorsen K,Chandrasekaran A.Journal of Chemical Education,2020,97(5):1448-1453
[12]
Talbot H,Halvorsen K,Chandrasekaran A.ACS Synthetic Biology,2023,12(4):978-983
[13]
刘大鹏,王芳,曾景斌.大学化学,2024,39(8):126-131
[14]
姜斯宪.教育发展研究,2016,36(11):3
[15]
孙四娟,赵家婷,袁云兰,等.化学教育(中英文),2024,45(2):59-65
[16]
Bellot G,McClintock M,Chou J,et al.Nature Protocol,2013,8(4):755-700
[17]
Shen K,Flood J,Zhang Z,et al.bioRxiv,DOI:https://doi.org/10.1101/2024.02.27.582394
