逻辑门操作是现代生物计算领域的热点研究内容，结合比率荧光传感的自校准能力，可以提高荧光逻辑系统的信噪比，有效解决传统荧光逻辑门在响应灵敏度、特异性和选择性识别等方面存在的问题。因此，探讨比率荧光传感逻辑系统的研究进展很有必要。近日，内蒙古师范大学化学与环境科学学院爱军教授科研团队在国际期刊《生物传感器和生物电子学》（Biosensors and Bioelectronics）发表了“具有逻辑运算的比率荧光传感：理论、设计和应用”（Ratiometric Fluorescence Sensing with Logical Operation: Theory, Design and Applications）。
兼具逻辑运算的多目标分析潜力以及比率荧光传感的高特异性和高选择性，在多领域的荧光分析中构建比率荧光传感逻辑系统具有重要意义。该研究立足于多种比率荧光探针的应用讨论了各种逻辑功能在比率荧光检测中实现的基本原理，总结了在不同应用领域中逻辑系统的构建策略。虽然存在操作繁琐、实验复杂等局限性，但是综合了逻辑操作的可视化和比率荧光的精确性的比率荧光传感逻辑电路仍然值得深入研究。该研究创新性地以多种比率荧光探针为展开，对逻辑传感的应用研究现状进行了阐述。
用于逻辑运算的比率荧光探针
同时监测Zn2+ 和 N3- ,以二者作为输入的真值表图，以发射强度为输出
科研团队针对目前比率荧光传感领域的研究现状以及存在的问题进行了梳理和展望。在下一步的研究中，可以探索级联电路与手机或电脑等智能设备的连接，通过可视化的电子信号响应荧光变化。在过往的研究中提到的具有数字比较器功能的级联逻辑电路也是一个值得探索的话题。以记忆设备和分子键盘锁为代表的时序逻辑系统在单发射荧光系统中应用较为广泛，在双发射荧光系统中还研究较少。究其原因，可能是因为这一类时序电路的灵活性还有待提高。在后续的研究中，在设计灵活性强的时序电路这一方面可以适当投入更多精力。该研究为比率荧光领域中逻辑操作的进一步的发展提供了理论指导，也为理性设计逻辑门体系进行生物纳米分析提供了独特的视角。
该研究依托内蒙古自治区应用数学中心完成（以下简称数学中心），并得到国家自然科学基金项目、内蒙古自然科学基金项目、内蒙古青年科技英才领军人物（A类）项目、内蒙古人才开发基金项目等的资助。数学中心现有人工智能与数据科学研究团队、生态安全研究中的数学问题研究团队、数学模型构建与数值计算研究团队、新能源与新材料研究团队和数学优化与高精度算法研究团队，产出了一批具有影响力的科技成果，为自治区经济社会发展和建设国家级应用数学科研平台奠定了重要基础。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.bios.2022.114456
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