近日，我室黄承志教授和甄淑君教授合作在Angewandte Chemie International Edition 杂志上发表了题为“Sensitive Logic Nanodevices with Strong Response for Weak Inputs”的论文，将可逆的DNA计算平台与具有信号放大作用的杂交链反应（HCR）结合起来，构建了一种能将弱输入信号转化为强输出信号的高效且通用的DNA逻辑纳米器件（图1）。文章的第一作者是西南大学药学院博士研究生吕文毅。

图1. 灵敏逻辑纳米器件的原理。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

输入信号的存在与否可以控制计算平台在State 1和State 2之间进行转换，从而控制信号放大器HCR引发链的生成与否。当计算平台为State 1时，输出信号为0，而当其在输入信号作用下为State 2时则能够引发HCR，在此过程中凭借HCR强大的信号放大能力，弱输入信号会被转化成强输出信号。

由于计算元件具有模块化设计的特点，输入信号和信号报告单元的序列之间不会相互串扰，从而很容易实现YES、INHIBIT、OR、NAND、NOR 和INHIBIT-OR等不同的逻辑操作。以INHIBIT逻辑操作为例（图2），实验结果表明，当利用HCR作为信号放大器时，所设计的逻辑纳米器件能够利用弱输入信号和计算元件在预先设定的阈值下产生正确的输出信号。而当没有HCR时，只有强输入信号和计算元件才能够产生正确的输出信号。

图2. 灵敏逻辑纳米器件执行INHIBIT逻辑操作。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

论文地址：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202115561