[发明专利]一种基于DNA芯片的密码系统

摘要

本发明提供一种基于DNA芯片的密码系统。该密码系统所述的DNA芯片，其DNA是随机序列G(i，j)。寡核苷酸探针S(i，j)是从DNA芯片各点阵对应的随机DNA序列G(i，j)随机截取的一小段DNA序列(该序列需用BLAST确定其在DNA芯片中的唯一性)，以其反向互补序列进行人工合成的寡核苷酸片段。信息加密就是在DNA芯片点阵分布图M上标注不同的G(i，j)以表示明文信息，然后选取与G(i，j)对应的寡核苷酸探针S(i，j)进行混合；信息解密就是用这些寡核苷酸探针S(i，j)与随机序列DNA芯片进行杂交。加密同一明文信息可以有大量不同的S(i，j)探针混合物组合，且可任意掺入任何未标记的DNA。由于S(i，j)探针由随机DNA序列组成，其混合物的DNA序列中不编码任何与明文信息有关的信息，因此本密码系统为不可破译的密码系统。

主权项

一种基于DNA芯片的密码系统，其特征在于按如下步骤和方法进行：(1)首先，制作随机序列DNA芯片：随机产生大量(几千几万，甚至几百万上千万)1‑2kb的DNA序列(GC含量控制在40‑60％)，命名为G(i，j)，采取DNA合成仪自动合成，然后以显微打印的方式有序化地固定在表面支持物上或者在固相支持物上原位合成的方式制作DNA芯片。(2)根据DNA芯片上G(i，j)的排列位置，得到一个随机序列DNA片段2维分布图或矩阵M。(3)制作随机序列DNA寡核苷酸探针，并用不同颜色的荧光染料进行标记：DNA芯片上每个随机序列DNA大约1‑2kb长，随机选取15个核苷酸左右的DNA序列，以其反向互补序列进行DNA合成并标记荧光染料，每个DNA芯片上的DNA可制作大量的寡核苷酸探针，成为随机序列DNA寡核苷酸探针序列S(i，j)。为了确保寡核苷酸探针对于随机序列DNA片段的杂交唯一性，可使用BLAST程序对所选取的寡核苷酸序列进行全面比对检索，确保在整个DNA芯片上的DNA序列中它是唯一的，且与其它序列的同源性低于50％。(4)信息加密方法：明文信息(可以根据约定进行变换)以2维点阵的形式在DNA芯片点阵分布图M上标注出来，这些被选择和标注的点阵对应于相应的随机DNA序列G(i，j)。根据其被标注的颜色以及对应的G(i，j)，从合成的寡核苷酸探针库中取出对应寡核苷酸探针S(i，j)。由于每个G·(i，j)对应于多份寡核苷酸探针S(i，j)，可任意取其一份或多份进行混合。(5)加密信息的传递：上述混合物(液体)可干燥后装入离心管进行携带。也可将混合物滴在滤纸上，用铅笔圈上印迹，很快干燥后即可携带。(6)信息解密方法：收到寡核苷酸探针混合物之后，按照特定的杂交条件进行芯片杂交，通过检测S(i，j)探针与G(i，j)杂交后的荧光颜色、位置和强度，经图像处理和分析，即可得到明文信息。