Construction of a Fuzzy and Boolean Logic Gates Based on DNA

XNOR门 逻辑门 非逻辑 和或反转 计算机科学 DNA运算 和逆变器图 模糊逻辑 与非门 逻辑综合 布尔电路 算法 理论计算机科学 逻辑族 人工智能 计算
作者
Reza M. Zadegan,Mette D. E. Jepsen,Lasse L. Hildebrandt,Victoria Birkedal,Jørgen Kjems
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:11 (15): 1811-1817 被引量:101
标识
DOI:10.1002/smll.201402755
摘要

Logic gates are devices that can perform logical operations by transforming a set of inputs into a predictable single detectable output. The hybridization properties, structure, and function of nucleic acids can be used to make DNA-based logic gates. These devices are important modules in molecular computing and biosensing. The ideal logic gate system should provide a wide selection of logical operations, and be integrable in multiple copies into more complex structures. Here we show the successful construction of a small DNA-based logic gate complex that produces fluorescent outputs corresponding to the operation of the six Boolean logic gates AND, NAND, OR, NOR, XOR, and XNOR. The logic gate complex is shown to work also when implemented in a three-dimensional DNA origami box structure, where it controlled the position of the lid in a closed or open position. Implementation of multiple microRNA sensitive DNA locks on one DNA origami box structure enabled fuzzy logical operation that allows biosensing of complex molecular signals. Integrating logic gates with DNA origami systems opens a vast avenue to applications in the fields of nanomedicine for diagnostics and therapeutics.
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