东南大学刘宏/马标团队Matter：基于刺激响应液态金属的一体化DNA存储平台

摘要：随着信息时代的到来，数据的爆发式增长对存储技术提出了前所未有的挑战。DNA分子作为天然的信息载体，凭借其超高的编码密度和持久稳定性，逐渐成为应对这一挑战的理想选择。然而，与传统存储系统不同，DNA数据存储往往涉及多步且复杂的生物化学反应，并且需要在不同的基底材

随着信息时代的到来，数据的爆发式增长对存储技术提出了前所未有的挑战。DNA分子作为天然的信息载体，凭借其超高的编码密度和持久稳定性，逐渐成为应对这一挑战的理想选择。然而，与传统存储系统不同，DNA数据存储往往涉及多步且复杂的生物化学反应，并且需要在不同的基底材料上实现数据的写入、保护和读取，限制了高集成度DNA存储系统的构建。

近日，东南大学生物科学与医学工程学院/数字医学工程全国重点实验室刘宏研究员/马标博士团队提出了一种基于智能响应液态金属的集成化DNA存储策略。该策略通过充分利用液态金属易于表面修饰、低温相变、高气/水密性、光学保护、自愈合及流动性等多种功能特性，实现了从酶催化DNA合成、数据封装保护、无损解封装以及动态信息管理的集成化操作，为新型动态DNA信息存储架构的开发提供了新的思路。

作者利用改进的酶促引物交换反应，在低熔点金属泡沫表面成功合成了编码文本信息的DNA序列，实现了高达约15.26 TB/mm³的物理存储密度。信息写入后，通过加热使金属泡沫液化，形成致密的分子封装胶囊。该金属胶囊具备优异的稳定性，能够有效抵御高湿度、紫外线和化学试剂等极端环境的侵蚀。此外，作者利用液态金属在电场作用下产生的电毛细流动效应，驱动封装于内部的DNA分子迁移至金属表面，从而在无需化学溶解金属载体的前提下实现信息读取。这种结合绿色DNA酶合成与物理封装/解封机制的策略，为构建可持续的DNA存储系统提供了新路径。

进一步地，研究人员结合液滴微流控技术对金属胶囊进行高通量分割，构建了分布式冗余备份机制，并通过不同微胶囊的融合实现信息重组。最后，作者还通过图案化处理对金属分子胶囊进行信息索引编码，提升了存储系统的灵活性与可扩展性。相关成果以“Transformable and Stimuli-Responsive Liquid Metal for Integrated, Sustainable, and Biomimetic DNA Based Data Storage”为题发表在《Matter》期刊上。

该论文的第一作者为东南大学生物科学与医学工程学院博士生高亚坤和至善博士后马标。刘宏研究员与马标博士为该论文的共同通讯作者。该项目得到了国家重点研发计划、江苏省基础研究计划重点项目、江苏省自然科学基金及国家自然科学基金的资助。