基于DNA折纸订书钉链折叠的信息加密策略

来源：电子与信息学报杂志2024年第9期北京时间：

作者：侯晓玲, 田卓立, 王建榜, 王丽华, 李江, 张继超, 柳华杰

单位：1.中国科学院上海应用物理研究所中国科学院微观界面物理与探测重点实验室 上海 2018002.中国科学院大学 北京 1000493.同济大学化学科学与工程学院 上海 2000924.上海大学理学院材料生物学研究所 上海 2004445.中国科学院上海高等研究院上海同步辐射光源 上海 201210

摘要：DNA折纸结构是蕴含复杂序列折叠信息的纳米结构，为发展具有超大密钥空间的信息加密技术提供了新思路。该文设计了一种能够充分发挥DNA折纸结构信息特征的信息加密策略，与先前利用DNA折纸骨架链折叠的思路不同，该文基于订书钉链集合的非线性组合特征，提出通过探索其更为广阔的折叠多样性来实现更大的密钥空间。该策略的密钥空间计算模型分解为订书钉链的结合域模式、协同折叠以及独立性3个因素，分别考虑了订书钉链的链内区段分布性、链间排布多样性以及序列特异性。以上3种因素的组合，使单位几何空间内DNA折纸的折叠多样性更有效地转化为密钥空间。该策略是一种基于生物分子热力学的加密方式，为扩展信息安全的应用场景提供了新的可能。

关键词：DNA折纸, DNA纳米结构, 信息加密, 密钥空间, 自组装

基金资助：国家重点研发计划(2020YFA0908900)，上海市基础研究特区计划