DNA作为天然的信息载体，凭借超高存储密度、抗电磁干扰、长期稳定性等优势，已成为冷数据（低频访问、长期归档）存储的重要候选方案。但现有DNA存储技术多依赖序列合成的顺序存储模式，无法实现热数据（高频访问、动态修改）所需的快速随机访问和灵活编辑功能，严重限制了其应用场景。

为了解决这些问题，近日麻豆视频 晁洁教授团队提出一种基于DNA折纸纳米结构的链式数据存储（DONLDS）系统。该系统创新性地将链表数据结构与DNA纳米技术相结合，成功实现英文、数字、中文等多类型数据的高效存储、动态插入与删除，为下一代信息存储技术开辟了新路径。相关工作以“Linked data storage using DNA origami nanostructures”为题，发表在《Nature Communications》期刊。

科研团队借鉴计算机链表存储架构，设计了三种具有特定形状的DNA折纸纳米结构（DONs）作为存储节点，其中三角形（TDON）、矩形（RDON）和十字形（CDON），分别承担不同类型数据的存储任务。每个节点集成了数据域和指针域：数据域通过链霉亲和素与生物素修饰的数据链结合，以二进制形式编码信息；指针域则由边缘特定序列的DNA链构成，通过与可分离的“指令链”互补配对，实现节点间的精准连接与断开。这种设计巧妙借鉴了计算机科学中的链式数据存储思想，无需连续的存储单元，可根据数据大小动态分配空间，避免了传统存储中数据修改时的大规模迁移。

DONLDS系统展现出强大的多模态数据存储能力，首先研究团队基于TDON节点成功编码存储了26个英文字母，实现“HELLO WORLD”字符串的精准链接。定量分析结果显示，SA能够精准锚定于预设的数据域位置，各TDON的信息存储准确率分布于91.17±0.86% 至 95.64±2.05%之间。这一高精度且波动范围较小的实验结果，充分证实了基于TDON的信息编码方案具备优异的可靠性与操作稳定性，为其在高密度数据存储或分子编码领域的实际应用奠定了实验基础。

更值得关注的是，该存储系统具备灵活的动态数据编辑能力。研究团队通过调控指令链的连接与断开，成功演示了数据的插入与删除操作：将存储“DNA helix 1953”的链表结构，通过删除“helix”和“1953”节点、插入“storage”和“1988”节点，精准转化为“DNA storage 1988”，整个过程无需遍历全部数据结构，操作效率大幅提升。经24个样本的交叉验证，数据可完全恢复，充分证明了其编辑准确性。这些结果进一步证实了基于DNA纳米技术的数据处理系统在信息存储与操作领域的应用潜力。

该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金前沿技术项目及新基石科学基金会的联合支持。有机电子与信息显示国家重点实验室的晁洁教授为论文的通讯作者，博士生张晨昊为论文的第一作者。谢茉副教授，汪联辉教授，樊春海院士，为该研究工作做出了重要贡献。

基于DNA折纸纳米结构的链式数据存储（DONLDS）系统概述图

原文链接：//www.nature.com/articles/s41467-025-66274-x

（撰稿：谢茉 编辑：陈宁娜 审核：凌海峰）