[发明专利]用于DNA数据存储的方法和系统

权利要求书

1.一种信息存储系统，包括：

写入装置，用于合成对成组信息编码的核苷酸序列；

读出装置，用于解读所述核苷酸序列，通过将所解读的核苷酸序列解码为所述成组信息实现；

其中所述读出装置包括分子电子传感器，所述传感器包括一对分开的电极和附接到每个电极的分子复合物以形成分子电子电路，其中所述分子复合物包括桥联分子和探针分子；

其中所述分子电子传感器产生当解读所述核苷酸序列时在所述分子电子传感器的可测的电参数中的能够辨别的信号。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述成组信息是二进制的。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述核苷酸序列包括脱氧核糖核酸DNA序列。

4.根据权利要求3所述的系统，进一步包括在所述DNA序列内的错误探测方案或错误校正方案中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述错误探测方案选自：重复码、校验位、校验和、循环冗余校验、加密散列函数、汉明码；并且所述错误校正方案选自：自动重传请求、卷积码、分组码、混合自动重传请求、里德所罗门码。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述写入装置包括用于DNA合成的致动器像素的基于互补金属氧化物半导体CMOS芯片的阵列，所述致动器像素引导包括亚磷酰胺或连接化学的DNA合成反应内的电压/电流或光调解的脱保护。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述探针分子包括聚合酶，并且其中所述传感器的所述可测的电参数通过所述聚合酶的酶活性调制。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述聚合酶包括：天然聚合酶或基因工程聚合酶，选自Klenow、Phi29、TAQ、BST、T7,或者逆转录酶。

9.根据权利要求7所述的系统，其中所述读出装置进一步包括：缓冲溶液、用于测量所述可测电参数的操作参数、和DNA模板分子的两个或更多个序列区段，所述序列区段当以所述多聚酶处理时在通过所述缓冲溶液和所述操作参数提供的条件下执行时产生在所述可测电参数中的能够辨别的信号。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述缓冲溶液包括修饰脱氧核糖核苷酸三磷酸dNTP。

11.根据权利要求9所述的系统，其中所述DNA模板分子的产生所述能够辨别的信号的所述序列区段包括以下中的任一项或不同项的组合：DNA碱基，修饰DNA碱基，DNA碱基类似物，多碱基序列或基序，或者DNA碱基的均聚物类组。

12.根据权利要求1所述的系统，其中所述传感器的所述可测电参数包括在所述分开的电极之间而且通过所述分子复合物的源漏电流。

13.根据权利要求1所述的系统，其中所述分子电子传感器是CMOS传感器阵列芯片的一部分，所述CMOS传感器阵列芯片进一步包括多个分子电子传感器并支持执行所述可测电参数的测量的像素电路。

14.根据权利要求1所述的系统，其中所述分子电子传感器进一步包括栅电极，其邻近于所述分开的电极。

15.根据权利要求1所述的系统，其中所述桥联分子包括：双链DNA齐聚物、蛋白质阿尔法螺旋、石墨烯纳米带、碳纳米管、抗体、或抗体的Fab臂。