随着信息爆炸式增长,计算机需要处理的信息越来越多,但是硅芯片的技术难以支撑日益增大的计算量,导致计算机领域遇到发展瓶颈。为了解决这一问题,科学家提出了生物计算机概念。随着生物计算机研究的逐渐深入,人们发现DNA的并行计算能力,纳米分子结构,超高的存储能力等特点在突破计算机发展瓶颈上有很大的优势。生物分子逻辑运算(如DNA计算或DNA编程诊断)也因此受到了广泛关注。目前生物分子逻辑运算模型大多通过荧光进行检测,而荧光检测通常具有复杂的处理程序和缺乏检测便携性。在众多替代的检测方法中,采用纳米金颗粒的均匀比色检测方法,利用了纳米金颗粒的高消光技术和强距离依赖性光学性质,可以大大增加检测的便捷性。本文将DNA技术与纳米金颗粒结合,利用DNA链置换技术,生物酶促反应,DNA自组装等技术构建了基于纳米金颗粒的DNA计算模型,并对逻辑模型的结构实现展开多维度探讨,最后用琼脂糖凝胶电泳实验做了验证。一、基于双纳米金颗粒的DNA链置换分子计算模型。我们设计了一种可编程的逻辑门结构,利用限制性核酸内切酶作为输入信号,通过内切酶特异性识别DNA切割位点,改变纳米金颗粒和DNA的复合结构,构造输出信号。双纳米金颗粒的DNA链置换分子计算模型利用纳米金颗粒因颗粒聚集或分散造成的颜色改变的特性,可用肉眼观察到输出信号,极大减少了检测的复杂度及时间成本。二、基于单纳米金颗粒的DNA自组装分子计算模型。在此计算模型中,我们采用DNA折纸技术结构提供“支点”,利用“鞭子链”与被切链只有七个互补配对碱基的特性,设计了单纳米金颗粒的逻辑门结构,并做了试验验证。我们设计了是、与门和或门,在是门的基础上我们通过更改“支点”完成了对结构的距离控制,证实了该计算模型的可编程性,为DNA计算提供了更多的可能性。