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芯片的密码系统的建立方法，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1‑2kb的DNA序列，命名为G(i，j)，其DNA序列中GC含量控制在40‑60％，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以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维点阵分布图或矩阵M；(3)制作随机序列DNA寡核苷酸探针库，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长1‑2kb，随机选取15个核苷酸的DNA序列，以其反向互补序列进行DNA合成并标记荧光染料；每个随机序列DNA片段G(i，j)均相应地合成多个不同的寡核苷酸探针S(i，j)，从而组成一个寡核苷酸探针库；为了确保寡核苷酸探针S(i，j)对于相应DNA片段G(i，j)的杂交唯一性，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：明文信息以2维点阵的形式在DNA芯片点阵分布图或矩阵M上标注出来，这些被选择和标注的点阵对应于DNA芯片上相应的随机DNA序列G(i，j)；根据该被选择的G(i，j)及其标注的颜色，从合成的寡核苷酸探针库中取出相对应的寡核苷酸探针S(i，j)；由于每个G(i，j)对应于多份寡核苷酸探针S(i，j)，任意取其一份或多份进行混合；(5)加密信息的传递：将上述混合物干燥后，装入离心管进行携带；或将混合物滴在滤纸上、用铅笔圈上印迹、很快干燥后即能携带；(6)信息解密方法：收到寡核苷酸探针混合物之后，将其按照特定的杂交条件与步骤(1)所述DNA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，即得到明文信息。