学术成果
利用DNA分子的可编程性，我们前期的主要成果：1）首次实现复杂动态的分子机器，并应用在分子信息的长程传递；2）成功构建2D及3D 动态结构并应用于可加密的信息存储；2）基于合成生物学构建人工细胞；4）基于DNA分子机器构造新型智能载药系统。至今已发表文章60余篇，其中包括 Science，Nature， Nature Nano， Nature Chemistry， Nature Communication， PNAS， JACS等国际顶级学术期刊，引用2500余次，H因子20，获欧洲与美国专利1项，中国专利授权6项， 参与编写出版专著2部。
主要工作简介：
以“人类基因组计划”为代表的生物与信息融合，正迎来新一轮科技革命和产业革命的发展机遇，是交叉学科领域的前沿研究热点和难点之一。过去四十年信息技术的高速发展，驱动了生命科学研究进入数据化和智能化；而借鉴生物体内信息处理的高效运转方式进而解决信息技术“瓶颈”问题却发展缓慢。鉴于此，2013年美国半导体联盟启动了“半导体合成生物技术（IT-BT）”研究项目，并于2018年发布了“半导体合成生物线路图”，集中解决大数据存储、高性能计算等方面的信息技术瓶颈。
围绕上述科学问题和技术难点，我们主要做了以下几部分的工作：
成果一．可变构DNA单元的芯片集成化
通过有序集成化将DNA单元组装成2D或者3D的阵列，这些DNA阵列由可逆地在两种不同的形状之间进行切换的模块化DNA结构单元组装而成，进而形成一种全新的可变DNA结构，即线性可变构DNA阵列芯片。由于每个构成单元都是可以自由变化的，延伸或者收缩某一个结构单元会导致附近的结构单元改变形状，进而可以通过触发某个特定位置的构象变化，能够产生级联反应，类似于“多米诺（Domino）骨牌”效应，实现长距离的信息传输和递送。
成果二．可变构DNA阵列芯片的可加密信息存储
利用可重构的DNA折纸多米诺阵列实现了对信息的加密和传输。可重构的DNA纳米结构就像变形金刚一样，在外界的刺激下，可由一种稳定的形态变成另一种稳定的形态，在这变化过程中，其所携带的信息发生变化。从而实现了对对阿拉伯数字（0-9）信息的存储和加密。接着引入国际通用的ASCII，实现了对复杂信息如年份（2016-2019）、短语（NO PAINS NO GAINS）等的信息加密和传输。
成果三．可变DNA阵列芯片的可控运算及分子通信
图案化或者阵列化的分子排布可以用于模拟复杂的分子网络，而动态地、可控地分子排布可以进一步揭示分子间动态作用以及模拟更复杂的动态分子网络。基于第一个工作的研究基础，我们进一步开发了距离调控的链置换反应，实现了动态地、可控地分子操纵。在这个工作中，首先构建了一种基于可重构DNA折纸多米诺骨牌阵列的动态图形操作（DODA DPO）系统，通过邻近诱导分子反应来执行复杂图形操作。DODA平台经一组DNA触发链“激活”，自发地进行了构象转换，构象转化进一步使图形单元紧密接近，进而发生DNA链置换级联反应，以完成“写入”，“擦除”和“移位”。