基于多肽或蛋白质信息分子的物理隐写加密及回收方法

本发明涉及信息安全领域及生物材料领域，特别涉及基于多肽或蛋白质信息分子的物理隐写加密及回收方法。

背景技术：

1、目前，全球数据总量正在指数型增长，预计到2025年将超过175 zb。目前主流的存储介质，如磁介质、光介质和固态介质，其存储密度有限，并且保存的信息将在一个世纪甚至更短的时间内变得不可恢复。因此，有必要开发新一代的高密度信息存储介质来满足未来巨大的长期数据存储需求。分子信息存储已被证明是未来信息存储系统的理想候选者，许多类型的分子被探索为分子信息存储介质，包括序列聚合物、蛋白质或多肽及dna分子等。其中多肽/蛋白质由20种天然氨基酸及多种非天然氨基酸组成，作为新一代分子级存储信息载体表现出优异的存储密度，理论密度在仅选用16种氨基酸参与信息存储时即可达到4比特/位，远远超过其他分子形式。因此，增加多肽信息存储体系的安全性、提供多样化的多肽信息存储和加密方式具有重要的现实意义。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了基于多肽或蛋白质信息分子的物理隐写加密及回收方法，针对多肽/蛋白质分子作为新一代信息存储介质的特殊性，本发明所要解决的技术问题在于有效提升基于多肽/蛋白质分子级信息存储体系中信息的隐蔽性，提高多肽作为信息存储介质的安全性，快速回收信息段和读取。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了隐写的方法，包括：将信息转换为氨基酸序列，在所述氨基酸序列的一端添加用于回收信息的酶识别序列，合成并获得肽链，将电荷化修饰的蛋白分子和所述肽链偶联，再与大分子或离子型表面活性剂混合形成静电复合物，获得隐写产物，完成隐写；

4、所述蛋白分子包括但不限于类弹性蛋白；

5、所述大分子包括但不限于有机高分子化合物或生物大分子。

6、在本发明的一些具体实施方案中，上述方法包括如下步骤：

7、步骤（1）：将信息转换为氨基酸序列，在所述氨基酸序列的一端添加用于回收信息的酶识别序列，合成并获得肽链；

8、步骤（2）：对所述肽链进行化学基团修饰，再与化学基团修饰和电荷化修饰的蛋白分子通过化学基团偶联，获得偶联信息分子；

9、步骤（3）：取离子型表面活性剂或大分子，与所述偶联信息分子混合，形成静电复合物，所述大分子包括但不限于有机高分子化合物或生物大分子；

10、步骤（4）：将所述静电复合物溶解于良溶剂中，成型，获得隐写产物，实现隐写。

11、在本发明的一些具体实施方案中，上述方法在获得隐写产物后还包括将所述隐写产物涂覆在物体表面上形成涂层。

12、在本发明的一些具体实施方案中，上述方法所述的转换包括但不限于：先将所述信息转换为二进制信息、再转换为氨基酸序列。

13、在本发明的一些具体实施方案中，上述方法所述的信息包括但不限于文本、图片、视频或音频中的一种或多种。

14、在本发明的一些具体实施方案中，上述方法所述的酶识别序列为长度为5~10个残基；

15、所述酶识别序列包括但不限于tev酶识别序列。

16、在本发明的一些具体实施方案中，上述方法所述的tev酶识别序列如seq id no:1所示。

17、在本发明的一些具体实施方案中，上述方法所述的类弹性蛋白具有(vpgkg)72重复序列。

18、在本发明的一些具体实施方案中，上述方法所述的类弹性蛋白的序列如seq idno: 3所示。

19、在本发明的一些具体实施方案中，上述方法所述的偶联包括但不限于化学基团偶联；

20、所述化学基团包括但不限于马来酰亚胺基团、巯基、氨基或羧基中的一种或多种。

21、在本发明的一些具体实施方案中，上述方法所述的电荷化修饰包括但不限于：

22、以带电荷的基团修饰；或

23、使所述蛋白分子富含赖氨酸、精氨酸或谷氨酸中的一种或多种。

24、在本发明的一些具体实施方案中，上述方法所述的肽链、所述蛋白分子皆溶于水溶液中，两者浓度独立为0.1~50 mg/ml。

25、在本发明的一些具体实施方案中，上述方法所述的肽链与所述蛋白分子的物质的量比为1:1至10:1。

26、在本发明的一些具体实施方案中，上述方法所述的偶联信息分子为溶液，浓度为0.01~350 mg/ml。

27、在本发明的一些具体实施方案中，上述方法所述的离子型表面活性剂的浓度为0.01~100 mg/ml。

28、在本发明的一些具体实施方案中，上述方法所述的大分子的浓度为0.01~100 mg/ml。

29、在本发明的一些具体实施方案中，上述方法所述的离子型表面活性剂包含十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、双十烷基二甲基溴化铵或双十二烷基二甲基溴化铵中的一种或多种；

30、所述有机高分子化合物包括但不限于聚丙烯酰胺、聚乙二醇或聚乙烯醇；

31、所述生物大分子包括但不限于核酸分子。

32、在本发明的一些具体实施方案中，上述方法所述的良溶剂包括但不限于异丙醇、六氟异丙醇、甲酸、乙酸、二甲基亚砜。

33、在本发明的一些具体实施方案中，上述方法所述的成型的方式包括但不限于：旋涂或滴加于隐写物体表面或特定形状的模具中，并使溶剂自然挥发、成型。

34、本发明还提供了读取的方法，包括如下步骤：

35、步骤（a）：取隐写产物与高盐溶液混合，溶解，镍亲和层析纯化，获得纯化物；

36、步骤（b）：取生物酶切割所述纯化物，超滤，回收隐写产物中含有信息的肽链，测序，实现读取；

37、所述隐写产物包括但不限于上述隐写的方法制得的隐写产物。

38、在本发明的一些具体实施方案中，上述方法所述的高盐溶液包含氯化钠、磷酸三钠、磷酸氢二钠或咪唑中的一种或多种，浓度为0.5~6.5 mol/l。

39、在本发明的一些具体实施方案中，上述方法所述的生物酶包括但不限于tev酶、胰酶或弹性蛋白酶。

40、在本发明的一些具体实施方案中，上述方法所述的高盐溶液包含但不限于氯化钠、磷酸三钠、磷酸氢二钠或咪唑中的一种或多种，浓度为0.5~6.5 mol/l。

41、在本发明的一些具体实施方案中，上述方法所述的生物酶用于切割、断裂所述蛋白分子蛋白与含有隐写信息的肽链间的酰胺键，能与所述酶识别序列特异性结合。

42、本发明的物理隐写加密及回收方法有如下效果：

43、1. 本发明所述的使用的存储方法适用范围广，可以应用于图片、文字以及视频多种格式文件的信息存储。

44、2. 本发明所构建的多肽/蛋白信息隐写方法具有普适性，可用于无机材料、有机材料以及植物表面。

45、3. 本发明构建的信息隐写层透明度高，隐写于物体表面不易被检测到，可大大提高信息的保密性及隐蔽性。

46、4. 本发明所构建的方法充分考虑了信息读取、解码过程的重要性，在存在读取需求时，可在几十分钟内快速回收信息段，进行读取。