一种DNA数据存储方法和芯壳纤维

本申请涉及dna数据存储，特别是一种dna数据存储方法和芯壳纤维。

背景技术：

1、随着数字信息的体量指数级增长，脱氧核糖核苷酸（dna）被认为是信息存储的极佳载体，成为数据存储领域的研究热点。作为数据存储介质，dna具有高存储密度、便于长期存储等特点。目前，现有技术可以成功将数字信息编码成为核苷酸碱基，人工合成dna，并对dna进行测序，使其完全恢复原始的计算机文件。

2、在实际应用中，往往采用溶液保存的方式对携带信息的dna分子进行保存。然而，dna在长时间溶液保存的过程中容易遭受多种因素的影响，导致其稳定性下降，例如环境温湿度变化、降解等，最终导致数据丢失。因此，亟需提出一种dna数据存储方法和芯壳纤维，以提高dna数据存储的稳定性。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本申请实施例提供了一种dna数据存储方法和芯壳纤维，以便克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。

2、本申请实施例的第一方面，提供了一种dna数据存储方法，所述方法包括：

3、对待存储信息进行编码，合成搭载所述待存储信息的dna分子；

4、利用所述dna分子、dna稳定液和封装材料，制备芯层电纺丝液；

5、利用壳材封装材料，制备壳层电纺丝液；

6、利用所述芯层电纺丝液和所述壳层电纺丝液，通过同轴静电纺丝技术进行电纺丝，得到芯壳纤维，所述芯壳纤维包括芯层和壳层，所述芯层中存储有所述dna分子，所述壳层包裹所述芯层，形成同轴复合结构。

7、在一种可能的实施方式中，所述封装材料为以下至少一种：聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚己内酯。

8、在一种可能的实施方式中，所述芯层电纺丝液中的所述dna分子、所述dna稳定液和所述封装材料的投料质量比例为（0.01-40）g/l:(0.01-200)g/l:（50-200）g/l。

9、在一种可能的实施方式中，所述壳层电纺丝液中的所述壳材封装材料的投料质量比例为50-200g/l。

10、在一种可能的实施方式中，所述利用所述芯层电纺丝液和所述壳层电纺丝液，通过同轴静电纺丝技术进行电纺丝，得到芯壳纤维，包括：

11、将所述芯层电纺丝液注入芯层注射器，将所述壳层电纺丝液注入壳层注射器；

12、将所述芯层注射器接入同轴电纺喷头装置的芯层电纺喷头，将所述壳层注射器接入所述同轴电纺喷头装置的壳层电纺喷头，通过导线将所述同轴电纺喷头装置与静电高压发生器相连；

13、利用所述静电高压发生器启动所述同轴电纺喷头装置，利用所述接收板接收所述同轴电纺喷头装置的电纺喷头喷出的纤维丝，得到所述芯壳纤维。

14、在一种可能的实施方式中，所述静电高压发生器的工作电压为12-20kv，所述壳层注射器的注射速率为1.8-2.0ml/h，所述芯层注射器的注射速率为0.5-1.0ml/h，所述接收板与所述同轴电纺喷头装置的电纺喷头之间的接收距离为10-15cm。

15、在一种可能的实施方式中，所述芯层电纺喷头的喷头内径为0.08mm-1.0mm，所述壳层电纺喷头的喷头内径为0.04mm-0.4mm。

16、在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：

17、对每条所述芯壳纤维的物理位置和携带的dna分子进行编码，生成dna信息索引表，所述dna信息索引表包含，dna分子与芯壳纤维的物理位置之间的映射关系。

18、在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：

19、对所述芯壳纤维进行热处理或湿热处理。

20、本申请实施例第二方面还提供了一种存储dna信息的芯壳纤维，所述芯壳纤维包括芯层和壳层，所述芯层中存储有所述dna分子，所述壳层包裹所述芯层，形成同轴复合结构；

21、其中，所述芯壳纤维是通过本申请实施例第一方面所述的dna数据存储方法制备得到的。

22、本申请实施例提供了一种dna数据存储方法，所述方法包括：对待存储信息进行编码，合成搭载所述待存储信息的dna分子；利用所述dna分子、dna稳定液和封装材料，制备芯层电纺丝液；利用壳材封装材料，制备壳层电纺丝液；利用所述芯层电纺丝液和所述壳层电纺丝液，通过同轴静电纺丝技术进行电纺丝，得到芯壳纤维，所述芯壳纤维包括芯层和壳层，所述芯层中存储有所述dna分子，所述壳层包裹所述芯层，形成同轴复合结构。

23、本申请实施例利用搭载有待存储信息的dan分子，制备芯层电纺丝液，进而利用芯层电纺丝液和壳层电纺丝液，通过同轴静电纺丝技术进行电纺丝，得到芯壳纤维，从而将dna分子保存在芯壳纤维的内层（芯层）中，利用对dna稳定性和纳米丝的结构性能无负面影响的壳层作为保护层包覆芯层。由此，本申请采用同轴静电纺丝技术，在纳米尺度上实现精确封装，并保持封装物的稳定，避免了dna直接暴露在环境中而被破坏的风险，提供了一种高效且实用的dna信息存储方式，进一步提高了dna数据存储的稳定性。

24、附图说明

25、为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

26、图1是本申请实施例提供的一种dna数据存储方法的步骤流程图；

27、图2是本申请实施例提供的一种芯壳纤维的结构示意图；

28、图3是本申请实施例提供的一种同轴电纺丝的过程示意图；

技术特征：

1.一种dna数据存储方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的dna数据存储方法，其特征在于，所述封装材料为以下至少一种：聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚己内酯。

3.根据权利要求1所述的dna数据存储方法，其特征在于，所述芯层电纺丝液中的所述dna分子、所述dna稳定液和所述封装材料的投料质量比例为（0.01-40）g/l:(0.01-200)g/l:（50-200）g/l。

4.根据权利要求1所述的dna数据存储方法，其特征在于，所述壳层电纺丝液中的所述壳材封装材料的投料质量比例为50-200g/l。

5.根据权利要求1所述的dna数据存储方法，其特征在于，所述利用所述芯层电纺丝液和所述壳层电纺丝液，通过同轴静电纺丝技术进行电纺丝，得到芯壳纤维，包括：

6.根据权利要求5所述的dna数据存储方法，其特征在于，所述静电高压发生器的工作电压为12-20kv，所述壳层注射器的注射速率为1.8-2.0ml/h，所述芯层注射器的注射速率为0.5-1.0ml/h，所述接收板与所述同轴电纺喷头装置的电纺喷头之间的接收距离为10-15cm。

7.根据权利要求5所述的dna数据存储方法，其特征在于，所述芯层电纺喷头的喷头内径为0.08mm-1.0mm，所述壳层电纺喷头的喷头内径为0.04mm-0.4mm。

8.根据权利要求1所述的dna数据存储方法，其特征在于，所述方法还包括：

9.根据权利要求1所述的dna数据存储方法，其特征在于，所述方法还包括：

10.一种存储dna信息的芯壳纤维，其特征在于，所述芯壳纤维包括芯层和壳层，所述芯层中存储有所述dna分子，所述壳层包裹所述芯层，形成同轴复合结构；

技术总结
本申请提供了一种DNA数据存储方法和芯壳纤维，涉及DNA数据存储技术领域，所述方法包括：对待存储信息进行编码，合成搭载所述待存储信息的DNA分子；利用所述DNA分子、DNA稳定液和封装材料，制备芯层电纺丝液；利用壳材封装材料，制备壳层电纺丝液；利用所述芯层电纺丝液和所述壳层电纺丝液，通过同轴静电纺丝技术进行电纺丝，得到芯壳纤维，所述芯壳纤维包括芯层和壳层，所述芯层中存储有所述DNA分子，所述壳层包裹所述芯层，形成同轴复合结构。

技术研发人员：潘林强,刘祖奇,徐飞,张子潇
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：
技术公布日：2025/1/23