CN116905093B - 一种dna数据库的长期保存方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种DNA数据库的长期保存方法及其应用，所述DNA数据库的长期保存方法包括：提供一种包含若干DNA分子的DNA数据库，将所述DNA分子配制成DNA分子溶液，向所述DNA分子溶液中加入PDDA溶液，充分混匀，DNA分子和PDDA分子自发通过静电组装形成微液滴并从水相中分离出来，从而实现DNA数据库的长期保存。根据本发明，提供了一种方便随机读取的、简便的、可靠的、且低成本的可用于DNA数据库的长期保存的方法，在DNA信息存储领域具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及DNA数据存储领域，更具体地涉及一种DNA数据库的长期保存方法及其应用。
背景技术
DNA数据存储，是一种利用DNA来存储数据的新兴技术，通过将二进制的信息数据与DNA链上的碱基序列互相转化来得以实现。具体来说，DNA信息存储首先通过编码将二进制信息转换为碱基序列，随后合成相应DNA片段，再将大量DNA片段进行物理封装形成一个DNA数据库。需要读取信息时，通过随机读取从一个或多个DNA数据库中找到包含特定文件信息的目标DNA片段，再经过测序和解码将其恢复为二进制信息。DNA数据存储具有存储密度高、存储时间长、耗能少、无需人工频繁维护、无需消耗矿石资源等优点。
对DNA数据库中的DNA分子进行长期保存的重点在于隔绝水和空气的影响，DNA分子在自然环境中容易受到空气及水分的影响发生断裂和降解，其中储存的信息也随之被破坏。目前DNA数据库保存方法是将DNA修饰后，冻干为粉末状态后物理封存在硅中，该方法保存期限长，但是操作麻烦且不利于对DNA数据库进行随机读取。另外一种方法是将DNA连接在硅纳米球上之后，再利用不透水的硅胶将其封存，虽然可以实现DNA数据库的随机读取，但是整个技术流程仍然繁琐，不利于大规模DNA数据库的长期保存。DNA数据存储虽然有保存时间长的优点，但在长期保存DNA同时，如何简化处理流程，减低处理成本，仍是DNA数据存储走向应用的关键问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种DNA数据库的长期保存方法及其应用，从而解决现有DNA数据存储技术存在的不利于随机读取、操作繁琐、处理成本较高的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
根据本发明的第一方面，提供一种DNA数据库的长期保存方法，包括：提供一种包含若干DNA分子的DNA数据库，将所述DNA分子配制成DNA分子溶液，向所述DNA分子溶液中加入聚二烯丙基二甲基铵(polydiallyldimethyl ammonium，PDDA)溶液，充分混匀，DNA分子和PDDA分子会自发通过静电组装形成微液滴并从水相中分离出来，从而实现DNA数据库的长期保存。
根据本发明的一个优选方案，所述DNA分子溶液的浓度为6～10mg/ml，所述聚二烯丙基二甲基铵溶液的浓度为3～5mg/ml，将所述DNA分子溶液与所述聚二烯丙基二甲基铵溶液等体积混合。
优选地，DNA分子与PDDA分子以(1～3)∶1的质量比混合。
更优选地，DNA分子与PDDA分子以2∶1的质量比混合时形成的液滴直径最大，保存效率最高。
优选地，向所述DNA分子溶液中加入PDDA溶液后采用磁力搅拌使二者充分混匀。
根据本发明的第二方面，还提供一种所述保存方法在DNA存储领域中的应用。
由于PDDA与DNA磷酸基团之间具有很强的静电吸引力，将二者的水溶液混合之后，PDDA和DNA会自发通过静电组装凝聚成微液滴。
虽然现有技术也有通过利用其他材料将DNA包裹起来形成液滴，以隔绝外界环境的影响，来达到长期保存DNA的目的。但都需要利用其他装置，例如微流控芯片等，将DNA封存在其他材料形成的液滴中，整个过程复杂且耗时，均无法做到类似本发明通过PDDA与DNA自发凝聚形成微液滴这样高效且简便。其次，PDDA与DNA自发凝聚形成微液滴主要应用于人工模拟原细胞构建领域，本发明基于它们这种特性首次将其应用于DNA信息存储领域中DNA的长期保存，并且经过实验验证该方法有效。
综上所述，本发明提供了一种方便随机读取的、简便的、可靠的且低成本的可用于DNA数据库的长期保存的方法，在DNA信息存储领域具有良好的应用前景。
附图说明
图1是根据本发明提供的一种DNA数据库的长期保存方法的示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。如非特殊说明，实施例中所用的技术手段为本领域常规操作，或按照试剂盒及仪器设备厂商所建议的实验方法。实施例中使用的试剂和生物材料如无特殊说明均可从商业途径获得。
实施例1
提供一种包含若干DNA分子的DNA数据库，将DNA分子配制成浓度为10mg/ml的DNA分子溶液，另外配制浓度为5mg/ml的PDDA溶液(聚二烯丙基二甲基铵，polydiallyldimethyl ammonium，购自Sigma-Aldrich)，向DNA分子溶液中加入等体积的PDDA溶液，采用磁力搅拌使二者充分混匀，DNA分子和PDDA分子通过静电组装形成微液滴并从水相中分离出来，从而实现DNA数据库的长期保存。
实施例2
提供一种包含若干DNA分子的DNA数据库，将DNA分子配制成浓度为9mg/ml的DNA分子溶液，另外配制浓度为3mg/ml的PDDA溶液，向DNA分子溶液中加入等体积的PDDA溶液，采用磁力搅拌使二者充分混匀，DNA分子和PDDA分子通过静电组装形成微液滴并从水相中分离出来，从而实现DNA数据库的长期保存。
实施例3
提供一种包含若干DNA分子的DNA数据库，将DNA分子配制成浓度为6mg/ml的DNA分子溶液，另外配制浓度为3mg/ml的PDDA溶液，向DNA分子溶液中加入等体积的PDDA溶液，采用磁力搅拌使二者充分混匀，DNA分子和PDDA分子通过静电组装形成微液滴并从水相中分离出来，从而实现DNA数据库的长期保存。
实施例4
提供一种包含若干DNA分子的DNA数据库，将DNA分子配制成浓度为15mg/ml的DNA分子溶液，另外配制浓度为15mg/ml的PDDA溶液，向DNA分子溶液中加入等体积的PDDA溶液，采用磁力搅拌使二者充分混匀，DNA分子和PDDA分子通过静电组装形成微液滴并从水相中分离出来，从而实现DNA数据库的长期保存。
实施例5
通过分别测定实施例1～4中所得微液滴悬浮液在360nm处的透射率发现，将浓度在6～10mg/ml范围内的DNA溶液与浓度在3～5mg/ml范围内的PDDA等体积溶液混合时，可以形成透光率很低的浓缩凝聚微液滴。透光率低意味着该浓度配比下可以形成凝聚度更高的浓缩微液滴，即相同体积的液滴中可以包含更多DNA，保存效率更高。
研究还发现，DNA与PDDA的质量比对形成的微液滴的大小具有一定影响，在DNA∶PDDA(w/w)＝2∶1的情况下可以得到最大液滴，液滴直径在8μm左右。相同凝聚度下，微液滴越大包含的DNA越多，保存效率越高。
以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。
Claims (2)
1.一种DNA数据库的长期保存方法，其特征在于，包括：提供一种包含若干DNA分子的DNA数据库，将所述DNA分子配制成DNA分子溶液，向所述DNA分子溶液中加入聚二烯丙基二甲基铵溶液，采用磁力搅拌使二者充分混匀，DNA分子和聚二烯丙基二甲基铵分子自发通过静电组装形成微液滴并从水相中分离出来，从而实现DNA数据库的长期保存；
所述DNA分子溶液的浓度为6~10 mg/ml，所述聚二烯丙基二甲基铵溶液的浓度为3~5mg/ml，将所述DNA分子溶液与所述聚二烯丙基二甲基铵溶液等体积混合；
DNA分子与聚二烯丙基二甲基铵分子以2∶1的质量比混合。
2.一种根据权利要求1所述的DNA数据库的长期保存方法在DNA存储领域中的应用。
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