近年来,随着互联网技术的不断发展,人工智能、大数据时代也随之而来。科技的发展不仅为人们提供了前所未有的便利,伴随而来的还有信息安全的问题。在当今信息技术飞速发展的大背景下,信息安全是当今社会发展面临的巨大挑战,如何实现信息的安全保护已经成为当前人们关注的热点。与此同时,飞速发展的纳米技术展现出了优良的特性,为新型纳米分子设备的构建提供了强有力的工具。利用这种强大的纳米技术来开发新型的分子信息安全保护装置已成为一种必然的趋势。在众多的纳米操控技术中,切刻内切酶作为一种特殊的限制性核酸内切酶具有独特的切刻能力。该酶能够对DNA双链中的识别域进行特异性识别并对特定位点进行切刻,从而能够抑制或者促进反应的进行。该酶独特的酶切特性为逻辑运算模块以及DNA分子锁的构建提供了一种有力的工具。因此,在本文中,对基于切刻内切酶的逻辑运算模块以及分子锁的构建展开了进一步的研究。具体工作如下:一、基于切刻内切酶的逻辑运算模块及其分层操控。在该逻辑运算模块的设计中,首先对三种切刻内切酶的切刻特性进行了探究,同时基于切刻内切酶的切刻特性设计并实现了三种YES-YES级联电路。随后,又对切刻内切酶切刻后底物的级联特性进行了探究,设计并实现了基于切刻内切酶的YES-AND级联电路。该级联电路的构建能够在切刻内切酶的作用下实现分层操控,从而执行正常的逻辑操作。二、抑制模块的协同操控与分子锁的实现。为了构建高安全性的DNA分子锁,本研究构建了一系列的Inhibit逻辑电路,来探究不同输入组合的酶对抑制模块的协同操控。通过该逻辑电路的构建,保证了不同输入组合的酶对于反应的抑制或者促进,为分子锁模块中密钥的设计奠定了基础。随后,利用上述研究中所探究的酶切特性,构建了基于切刻内切酶的DNA分子锁。在该分子锁中,只有输入正确组合的切刻内切酶时才能够使DNA分子锁执行正常的功能。当输入错误的切刻内切酶时,DNA分子锁将会被判定认为处于失控状态,此时该分子锁会进行自毁从而无法正常打开。该机制的提出为实现信息安全保护提供了一种强有力的工具。