一种可编程纳米孔逻辑平台，具备双向放大功能，用于PNK检测和基于DNA的计算

《Advanced Functional Materials》：A Programmable Nanopore Logic Platform with Bidirectional Amplification for PNK Detection and DNA-Based Computation

纳米孔单向信号与低扩展性难题被自催化杂交反应（AHR）与催化发夹组装（CHA）协同作用解决，形成双向信号放大机制，实现0.0001 U/mL超高灵敏度PNK检测，并构建多种DNA布尔逻辑门，为大规模DNA计算电路和多靶点生物传感器奠定基础。

　　

摘要

将核酸扩增技术与固态纳米孔结合用于痕量分析物的检测受到了越来越多的关注。然而，由于纳米孔信号输出的单向性和可扩展性有限，基于纳米孔的逻辑门研究仍然较少，大多数扩增辅助的纳米孔传感器仍仅限于单向信号增强。本文介绍了一种基于自催化杂交反应（AHR）的纳米孔逻辑器件，该器件将催化发夹组装（CHA）与杂交链反应（HCR）相结合。启动子触发的HCR生成DNA双链和大量的CHA激活剂，而CHA会释放与启动子相同的序列，从而形成双向扩增的反馈循环。这种策略能够高效合成DNA纳米线，这些纳米线在电场作用下吸附到经过G4-PAMAM改性的纳米孔上，改变表面电荷并增强离子整流性能。借助辅助发夹结构，该系统实现了对PNK的超高灵敏度检测（检测限低至0.0001 U mL^?1）。此外，无需复杂的序列工程即可构建多种基于DNA的布尔逻辑门（OR、YES、AND、INHIBIT、NOR、NAND）。这种无标记的纳米孔平台为生物分子逻辑门的构建提供了一种通用且灵活的方法，并为大规模DNA计算电路和先进的多目标生物传感器奠定了基础。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。