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DNA 存储在热敏微胶囊中，用于重复随机多路复用数据访问
1. 荷兰埃因霍温理工大学生物医学工程系化学生物学实验室 2. 荷兰埃因霍温理工大学复杂分子系统研究所 (ICMS) 3. 荷兰埃因霍温理工大学生物医学工程系计算生物学组 4. 美国华盛顿州雷德蒙德市微软公司 5. 美国华盛顿州西雅图市华盛顿大学保罗·G·艾伦计算机科学与工程学院 6. 荷兰埃因霍温理工大学化学工程与化学系自组织软物质实验室 7. 荷兰奈梅亨拉德堡德大学医学中心内科系和拉德堡德传染病中心 (RCI) 8. 英国剑桥市微软研究院 9. 英国布里斯托尔大学化学学院原始生命研究中心和有组织物质化学中心 10. 学校上海交通大学材料科学与工程系，上海，中国 11. 上海交通大学张江高等研究院（ZIAS），上海，中国。 12. 华盛顿大学电气工程系，华盛顿州西雅图，美国 13. 荷兰奈梅亨拉德堡德大学分子与材料研究所 14. 荷兰埃因霍温-瓦赫宁根-乌得勒支联盟生命技术中心 * 通讯作者 电子邮件：yuanjc@microsoft.com；tfadgreef@tue.nl 摘要 由于其寿命长和极高的信息密度，DNA 已成为一种有吸引力的档案数据存储介质。可扩展的并行随机信息访问是任何存储系统的理想特性。然而，对于基于 DNA 的存储系统，这一点还有待稳健地建立。在这里，我们开发了热约束 PCR，这是一种新方法，可以实现对分区 DNA 文件进行多路复用、重复的随机访问。我们的策略是基于将生物素功能化的寡核苷酸稳定地定位在具有温度依赖性膜通透性的微胶囊内。在低温下，微胶囊对酶、引物和扩增产物具有渗透性，而在高温下，膜塌陷可防止扩增过程中的分子串扰。我们证明，在重复随机访问和降低多重 PCR 期间的扩增偏差方面，我们的平台优于非区室化 DNA 存储。使用荧光分选，我们还通过对微胶囊进行条形码编码来展示样本汇集和数据检索。我们的热响应微胶囊技术为重复随机访问档案 DNA 文件提供了一种可扩展的、与序列无关的方法。主要虽然世界正在生成越来越多的数据，但我们存储这些信息的能力却落后了 1 。传统的长期存储介质（如硬盘或磁带）在耐用性和存储密度方面受到限制，这导致人们对小有机分子 2,3 、聚合物 4,5 以及最近的 DNA 6–8 作为分子数据载体的兴趣日益浓厚。由于其固有的信息存储能力、寿命和高信息密度，DNA 尤其成为档案数字数据存储的主要候选者 9 。用于存储信息的编码方案 7,10,11 取得了重大进展
公报第 1 期 - 2025 年 1 月 6 日
申请号：365/2024，类别 09 计算机；量子计算机；计算机硬件；用于信息技术分析和数据管理的计算机硬件和计算机软件；用于应用程序开发的计算机硬件和计算机软件；用于云计算的计算机硬件和计算机软件；用于认知计算的计算机硬件和计算机软件；用于人工智能的计算机硬件和计算机软件；用于区块链技术的计算机硬件和计算机软件；用于量子计算和量子编程的计算机硬件和计算机软件；计算机硬件，即磁带单元（数据处理）、磁带、印刷电路、集成电路、计算机键盘、光盘（音频-视频）、光盘、计算耦合器（数据处理）、软盘、磁性数据载体；计算机硬件，即视频屏幕、扫描仪（数据处理设备）、打印机、接口（数据处理）、阅读器（数据处理）、用于数据处理的计算机软件（录制程序）、微处理器、调制解调器、监视器、计算机、计算机存储器、计算机外围设备；计算机适配器；计算机组件；数据处理设备；用于数据和信息管理的数据处理设备；半导体；机器可读电子媒体；磁盘；磁盘驱动器；录音机；计算机；收银机；传真机；录像机；录像带；电池；计算机芯片；电路板；计算机硬件，即通信计算服务器；计算机手提箱；计算机接口板；计算机电缆和计算机电缆部件；计算机传真调制解调器卡；计算机配件，即屏幕过滤器、鼠标垫、无线寻呼机、操纵杆；电源转换器，即数模、模数和步进电压开关；计算机鼠标；集成电路卡和智能卡；集成电路适配器和智能卡适配器；集成电路卡和智能卡读卡器；微型计算机；电源；投影仪；计算机遥控器；电涌保护器和不间断电源；销售点终端；计算机服务器；计算机存储设备，即用于本地或通过电信网络存储和备份电子数据的高速存储子系统；可下载的计算机程序；已录制的计算机程序；已录制或可下载的计算机软件平台；可下载的计算机软件应用程序；软件视频游戏；计算操作系统软件和程序；用于访问全球计算机网络的计算机软件；用于文档管理的计算机软件；用于数据库管理的计算机软件；用于定位、检索和接收文本、电子文档的计算机软件，企业内部计算机网络、本地和广域全球计算机网络上的图形和视听信息；用于软件开发和网页创作的计算机软件以及与这些产品一起作为单元出售的电子格式的用户手册；用于控制计算机系统、程序和网络的操作和执行的计算机软件；用于连接不同的计算机网络和系统、计算机服务器和存储设备的计算机软件；用于连接计算机并实现跨全球可访问网络计算的计算机软件；用于管理信息技术环境中存在的硬件、软件和流程的计算机软件；结合硬件和软件用于管理和分析数据的交互式计算机系统和与这些产品一起作为单元出售的数字教学手册；云计算系统，即集成计算机硬件和软件的通信网络，用于