A nanotechnológiai DNS a törpeszerkezetek alkotórészeiként mesterséges nukleinsavban lévő struktúrák megtervezése és előállítása, az élő sejtekben lévő gének hordozása helyett. A DNS azért alkalmazza ezt a felhasználást, mert tiszteletben tartja a nukleáris bázisok szigorú párosítását, hogy erős és szilárd kettős spirálokat képezzen . Ez a jellemző lehetővé teszi, hogy a racionális tervezése bázis szekvenciákat jelenti, amelyek össze szerkezeteket alkothatnak a törpe skála felruházva a megcélzott jellemzőkkel. A DNS az uralkodó anyag, de más nukleinsavakat, például RNS-t és PNA-t (peptid-nukleinsav) is alkalmaztak, ezért a nukleinsav nanotechnológia lehetséges kifejezése ennek a területnek a leírására.
A DNS-nanotechnológia alapjait Nadrian Seeman fektette le az 1980-as évek elején, és a terület a 2000-es évek óta egyre szélesebb körű érdeklődést váltott ki. A fülke tudósainak sikerült rögzített struktúrákat (például formákat) előállítaniuk két és három dimenzióban, vagy vezetőképességgel. vezetékek) a funkcionális struktúrák mellett, például molekuláris gépek vagy nanobotok . Számos szerelési megközelítést alkalmaznak ezeknek a struktúráknak a létrehozására, beleértve a kisebb csempékből készült formákat , varrott alakzatokat és újrakonfigurálható, nem rögzített architektúrákat (ahol a szálak mozognak). Ez a terület a strukturális biológia és az élő fizika alaptudományi problémáinak megoldásának eszközeként jelenik meg a kristálytani és spektroszkópiai alkalmazások mellett a fehérjék szerkezetének felismerésére. A kis elektronika vagy a nanomedicina alkalmazásának vizsgálata folyamatban van.
A nanotechnológia területét két egymást átfedő területre lehet felosztani: a nanotechnológiai strukturális DNS-re és a nanotechnológiai dinamikus DNS-re . A strukturális DNS nanotechnológia (DNS) a kiegyensúlyozott és stabil állapotban összegyűlő nukleinsav-komplexek és anyagok előállítására és jellemzésére összpontosít. Másrészt a dinamikus DNS-nanotechnológia (ADND) olyan kiegyensúlyozatlan testeket vizsgál, amelyek hajlandók átalakítani magukat egy kémiai vagy fizikai stimuláns segítségével. Egyes struktúrák, például a törpe orvostechnikai eszközök, mindkét aldomain tulajdonságait egyesítik.
A nanotechnológia az olyan anyagok és eszközök tanulmányozása, amelyeknek az alkatrészei kisebbek, mint 100 nm. DNS nanotechnológia, különösen, egy példa a molekuláris öntapadó alulról , ahol a molekuláris komponenseket spontán szerveződnek a stabil szerkezetek. Sajátos alakjukat a tervezők által kiválasztott alkatrészek tulajdonságai határozzák meg. Ezen a területen az elemek a nukleinsavak szálai, például a DNS, amelyek jól alkalmazhatók törpeépítéshez, mivel a nukleinsav kettős spirál átmérője 2 nm, a rése pedig 3,5 nm. Az alapvető tulajdonság, amely a nukleinsavakat alkalmassá teszi más anyagokénál, az, hogy a kötés két nukleinsav között egyszerű és jól érthető párosítási szabályoktól függ . Így a nukleinsavak gondolati elrendezésének köszönhetően ellenőrizhető e struktúrák összeépítése. Ez a tulajdonság nem létezik a nanotechnológiában használt egyéb anyagokban, beleértve a fehérjéket (amelyek kialakítását nehéz megtervezni) és a törpe részecskéket, amelyek önmagukban nem képesek összeállni.
A szerkezet egy nukleinsav molekula olyan sorozatát nukleotid , által meghatározott nukleinsav bázis tartalmaznak. A DNS négy bázisa az adenin (A), a citozin (C), a guanin (G) és a timin (T). A bázisok csak egy komplementer bázishoz kötődnek, azaz A-tól T-ig, és C-től G-ig. Mivel a jól illeszkedő párok képződése energiatakarékos, várható, hogy a nukleinsavszálakat a leghelyesebb párosítással állítják össze. Így a szálalapok sorrendje könnyen elsajátítható módon határozza meg a kötéseket és a teljes struktúrát.
A nanotechnológiai DNS által épített struktúrák az elágazó nukleinsavak ( noyaïques ) számára kedveznek , míg a legtöbb biológiai DNS kettős spirál kettős elágazások nélkül. Az egyik legegyszerűbb szerkezet egy négykarú csomópont, amely négy DNS-szálból áll, amelyek egyes részei egy meghatározott elrendezésben illeszkednek egymáshoz. A természetes Holliday-csomóponttól eltérően a fagyott mesterséges csomópont mindkét karja eltérő bázissorrenddel rendelkezik, rögzítve a kereszteződés keresztjét egy bizonyos helyzetben. Több csomópont köthető ugyanabba a komplexumba, például a közös kettős kereszt (DX) alak, amely két párhuzamos kettős spirált tartalmaz, amelyek két ponton keresztezik a szálakat. Helyén mindegyik kereszt önmagában egy négykarú csomópont, amely egyetlen irányra korlátozódik, szemben a rugalmas csatlakozással, amely biztosítja a merevséget, amely alkalmas a nagyobb DNS-szerkezetek alkotóelemeként betöltött szerepére.
A dinamikus DNS nanotechnológiája a dinamikus funkciójú nukleinsavrendszerek létrehozására összpontosít , vagyis mozgásképességükre képes.