DNA nanotechnology
ડીએનએ નેનોટેકનોલોજી એ તકનીકી ઉપયોગો માટે કૃત્રિમ ન્યુક્લિક એસિડ માળખાઓની રચના અને ઉત્પાદન છે. આ ક્ષેત્રમાં, ન્યુક્લીક એસિડનો ઉપયોગ જીવંત કોષોમાં આનુવંશિક માહિતીના વાહક તરીકે કરવાને બદલે નેનો ટેકનોલોજી માટે બિન-જૈવિક ઇજનેરી સામગ્રી તરીકે થાય છે. આ ક્ષેત્રના સંશોધકોએ દ્વિ-અને ત્રિ-પરિમાણીય સ્ફટિક જાળી, નેનોટ્યુબ્સ, પોલિહેડ્રા અને મનસ્વી આકારો અને મોલેક્યુલર મશીનો અને ડીએનએ કમ્પ્યુટર્સ જેવા કાર્યાત્મક ઉપકરણો જેવી સ્થિર રચનાઓ બનાવી છે. આ ક્ષેત્રનો ઉપયોગ માળખાકીય જીવવિજ્ઞાન અને બાયોફિઝિક્સમાં મૂળભૂત વિજ્ઞાન સમસ્યાઓ હલ કરવા માટે એક સાધન તરીકે થવા લાગ્યો છે, જેમાં માળખા નક્કી કરવા માટે એક્સ-રે ક્રિસ્ટલોગ્રાફી અને પ્રોટીનની ન્યુક્લિયર મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીનો સમાવેશ થાય છે. મોલેક્યુલર સ્કેલ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ અને નેનોમેડિસિનમાં સંભવિત ઉપયોગોની પણ તપાસ કરવામાં આવી રહી છે. ડીએનએ નેનોટેકનોલોજી માટેનો વૈચારિક પાયો સૌપ્રથમ 1980ના દાયકાની શરૂઆતમાં નાદ્રિયન સીમન દ્વારા મૂકવામાં આવ્યો હતો અને 2000ના દાયકાના મધ્યમાં આ ક્ષેત્રે વ્યાપક રસ લેવાનું શરૂ કર્યું હતું. ન્યુક્લિક એસિડનો આ ઉપયોગ તેમના કડક બેઝ પેરિંગ નિયમો દ્વારા સક્ષમ કરવામાં આવે છે, જે મજબૂત, કઠોર ડબલ હેલિક્સ સ્ટ્રક્ચર્સ બનાવવા માટે પૂરક બેઝ સિક્વન્સવાળા સેરના માત્ર ભાગોને એક સાથે બાંધવાનું કારણ બને છે. આ બેઝ સિક્વન્સની તર્કસંગત ડિઝાઇન માટે પરવાનગી આપે છે જે ચોક્કસપણે નિયંત્રિત નેનોસ્કેલ સુવિધાઓ સાથે જટિલ લક્ષ્ય માળખાઓ બનાવવા માટે પસંદગીયુક્ત રીતે ભેગા થશે. આ માળખાઓ બનાવવા માટે કેટલીક એસેમ્બલી પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જેમાં નાના માળખાઓમાંથી ભેગા થતી ટાઇલ-આધારિત રચનાઓ, ડીએનએ ઓરિગામિ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને ફોલ્ડિંગ રચનાઓ અને સ્ટ્રાન્ડ ડિસ્પ્લેસમેન્ટ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને ગતિશીલ રીતે પુનઃરૂપરેખાંકિત કરી શકાય તેવી રચનાઓનો સમાવેશ થાય છે. આ ક્ષેત્રનું નામ ખાસ કરીને ડીએનએનો સંદર્ભ આપે છે, પરંતુ આ જ સિદ્ધાંતોનો ઉપયોગ અન્ય પ્રકારના ન્યુક્લિક એસિડ સાથે પણ કરવામાં આવ્યો છે, જે વૈકલ્પિક નામ ન્યુક્લિક એસિડ નેનોટેકનોલોજીના પ્રસંગોપાત ઉપયોગ તરફ દોરી જાય છે. મૂળભૂત વિભાવનાઓ ન્યુક્લિક એસિડના ગુણધર્મો નેનોટેકનોલોજીને ઘણીવાર 100 નેનોમીટરથી નીચેના સ્કેલ પર સુવિધાઓ ધરાવતી સામગ્રી અને ઉપકરણોના અભ્યાસ તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. ડીએનએ નેનોટેકનોલોજી, ખાસ કરીને, બોટમ-અપ મોલેક્યુલર સેલ્ફ-એસેમ્બલીનું ઉદાહરણ છે, જેમાં મોલેક્યુલર ઘટકો સ્વયંભૂ સ્થિર માળખામાં ગોઠવાય છે; આ માળખાઓનું ચોક્કસ સ્વરૂપ ડિઝાઇનરો દ્વારા પસંદ કરેલા ઘટકોના ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો દ્વારા પ્રેરિત થાય છે. ડીએનએ નેનોટેકનોલોજીમાં, ઘટક સામગ્રી ડીએનએ જેવા ન્યુક્લિક એસિડના તાર હોય છે; આ તાર ઘણીવાર કૃત્રિમ હોય છે અને લગભગ હંમેશા જીવંત કોષના સંદર્ભની બહાર ઉપયોગમાં લેવાય છે. ડીએનએ નેનોસ્કેલ બાંધકામ માટે સારી રીતે અનુકૂળ છે કારણ કે બે ન્યુક્લિક એસિડ સ્ટ્રાન્ડ્સ વચ્ચેનું બંધન સરળ બેઝ પેરિંગ નિયમો પર આધાર રાખે છે જે સારી રીતે સમજી શકાય છે, અને ન્યુક્લિક એસિડ ડબલ હેલિક્સની ચોક્કસ નેનોસ્કેલ રચના બનાવે છે. આ ગુણો ન્યુક્લિક એસિડ માળખાઓની એસેમ્બલીને ન્યુક્લિક એસિડ ડિઝાઇન દ્વારા નિયંત્રિત કરવામાં સરળ બનાવે છે. આ ગુણધર્મ નેનોટેકનોલોજીમાં ઉપયોગમાં લેવાતી અન્ય સામગ્રીઓમાં ગેરહાજર છે, જેમાં પ્રોટીનનો સમાવેશ થાય છે, જેના માટે પ્રોટીન ડિઝાઇન ખૂબ જ મુશ્કેલ છે, અને નેનોપાર્ટિકલ્સ, જેમાં તેમના પોતાના પર ચોક્કસ એસેમ્બલી માટેની ક્ષમતાનો અભાવ છે. ન્યુક્લિક એસિડ અણુનું માળખું ન્યુક્લિયોટાઇડ્સના ક્રમથી બનેલું હોય છે, જેના દ્વારા તેઓ ન્યુક્લિયોબેઝ ધરાવે છે. ડીએનએમાં હાજર ચાર પાયા એડેનિન (એ), સાયટોસિન (સી), ગુઆનિન (જી) અને થાઇમિન (ટી) છે. ન્યુક્લિક એસિડમાં એવો ગુણધર્મ હોય છે કે જો બે ક્રમ પૂરક હોય તો જ બે અણુઓ એકબીજા સાથે જોડાઈને ડબલ હેલિક્સ બનાવશે, એટલે કે તેઓ આધાર જોડીના મેળ ખાતા ક્રમ બનાવે છે, જેમાં A માત્ર T સાથે અને C માત્ર G સાથે જોડાય છે. કારણ કે યોગ્ય રીતે મેળ ખાતી આધાર જોડીની રચના ઊર્જાસભર રીતે અનુકૂળ હોય છે, મોટાભાગના કિસ્સાઓમાં ન્યુક્લિક એસિડ સ્ટ્રેન્ડ્સ રચનામાં એકબીજા સાથે જોડાય તેવી અપેક્ષા રાખવામાં આવે છે જે યોગ્ય રીતે જોડી કરેલા પાયાની સંખ્યાને મહત્તમ કરે છે. આ રીતે સ્ટ્રેન્ડ્સની પ્રણાલીમાં પાયાના ક્રમ સરળતાથી નિયંત્રિત કરી શકાય તેવી રીતે બંધનની પેટર્ન અને એકંદર માળખું નક્કી કરે છે. ડીએનએ નેનોટેકનોલોજીમાં, સ્ટ્રેન્ડ્સના બેઝ સિક્વન્સ સંશોધકો દ્વારા તર્કસંગત રીતે ડિઝાઇન કરવામાં આવે છે જેથી બેઝ પેરિંગ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ સ્ટ્રેન્ડ્સને ઇચ્છિત રચનામાં ભેગા કરે. જ્યારે ડીએનએ એ ઉપયોગમાં લેવાતી પ્રબળ સામગ્રી છે, ત્યારે આરએનએ અને પેપ્ટાઇડ ન્યુક્લિક એસિડ (પી. એન. એ.) જેવા અન્ય ન્યુક્લિક એસિડનો સમાવેશ કરતી રચનાઓ પણ બનાવવામાં આવી છે. પેટાક્ષેત્રો ડીએનએ નેનોટેકનોલોજીને કેટલીકવાર બે ઓવરલેપિંગ પેટાક્ષેત્રોમાં વહેંચવામાં આવે છેઃ માળખાકીય ડીએનએ નેનોટેકનોલોજી અને ગતિશીલ ડીએનએ નેનોટેકનોલોજી. માળખાકીય ડીએનએ નેનોટેકનોલોજી, જેને કેટલીકવાર એસ. ડી. એન. તરીકે સંક્ષિપ્ત કરવામાં આવે છે, તે ન્યુક્લિક એસિડ સંકુલ અને સામગ્રીના સંશ્લેષણ અને લાક્ષણિકતા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે જે સ્થિર, સંતુલનની અંતિમ સ્થિતિમાં ભેગા થાય છે. બીજી બાજુ, ગતિશીલ ડીએનએ નેનો ટેકનોલોજી રાસાયણિક અથવા ભૌતિક ઉત્તેજનાના આધારે પુનઃરૂપરેખાંકિત કરવાની ક્ષમતા જેવી ઉપયોગી બિન-સંતુલન વર્તણૂક ધરાવતા સંકુલ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. કેટલાક સંકુલ, જેમ કે ન્યુક્લિક એસિડ નેનોમિકેનિકલ ઉપકરણો, માળખાકીય અને ગતિશીલ પેટાક્ષેત્રો બંનેની લાક્ષણિકતાઓને જોડે છે. માળખાકીય ડીએનએ નેનોટેકનોલોજીમાં બાંધવામાં આવેલા સંકુલમાં જંકશન ધરાવતી ટોપોલોજીકલ શાખાઓવાળી ન્યુક્લિક એસિડ માળખાનો ઉપયોગ થાય છે. (તેનાથી વિપરીત, મોટાભાગના જૈવિક ડીએનએ એક શાખા વિનાના ડબલ હેલિક્સ તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે.) સૌથી સરળ શાખાવાળી રચનાઓમાંની એક ચાર હાથનું જંકશન છે જેમાં ચાર વ્યક્તિગત ડીએનએ સ્ટ્રાન્ડ્સ હોય છે, જેના ભાગો ચોક્કસ પેટર્નમાં પૂરક હોય છે. કુદરતી હોલીડે જંકશનથી વિપરીત, કૃત્રિમ સ્થિર ચાર હાથના જંકશનમાં દરેક હાથનો આધાર ક્રમ અલગ હોય છે, જેના કારણે જંકશન બિંદુ ચોક્કસ સ્થાને નિશ્ચિત થાય છે. એક જ સંકુલમાં બહુવિધ જંકશનને જોડી શકાય છે, જેમ કે વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતા ડબલ-ક્રોસઓવર (DX) માળખાકીય રચનામાં, જેમાં બે સમાંતર ડબલ હેલિકલ ડોમેન્સ હોય છે, જેમાં બે ક્રોસઓવર પોઇન્ટ પર ડોમેન્સ વચ્ચે વ્યક્તિગત સ્ટ્રેન્ડ્સ હોય છે. દરેક ક્રોસઓવર પોઇન્ટ, ટોપોલોજીકલ રીતે, ચાર હાથનું જંકશન છે, પરંતુ લવચીક સિંગલ ફોર-આર્મ જંકશનથી વિપરીત, એક દિશા માટે મર્યાદિત છે, જે એક કઠોરતા પૂરી પાડે છે જે મોટા ડીએનએ સંકુલ માટે માળખાકીય બિલ્ડિંગ બ્લોક તરીકે ડીએક્સ મોટિફને યોગ્ય બનાવે છે. ગતિશીલ ડીએનએ નેનોટેકનોલોજી ટોહોલ્ડ-મધ્યસ્થી સ્ટ્રાન્ડ ડિસ્પ્લેસમેન્ટ નામની પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરે છે, જે નવા ન્યુક્લિક એસિડ સ્ટ્રાન્ડના ઉમેરાના જવાબમાં ન્યુક્લિક એસિડ કોમ્પ્લેક્સને ફરીથી ગોઠવવાની મંજૂરી આપે છે. આ પ્રતિક્રિયામાં, આવતા સ્ટ્રાન્ડ ડબલ-સ્ટ્રેન્ડેડ કોમ્પ્લેક્સના સિંગલ-સ્ટ્રેન્ડેડ ટોહોલ્ડ પ્રદેશ સાથે જોડાય છે, અને પછી શાખા સ્થળાંતર પ્રક્રિયા દ્વારા મૂળ કોમ્પ્લેક્સમાં બંધાયેલા સ્ટ્રાન્ડમાંથી એકને વિસ્થાપિત કરે છે. એકંદર અસર એ છે કે સંકુલમાં એક દોરીને બીજી સાથે બદલવામાં આવે છે. વધુમાં, ડીઓક્સીરીબોઝાઇમ્સ અને રાઇબોઝાઇમ્સ જેવા કાર્યાત્મક ન્યુક્લિક એસિડનો ઉપયોગ કરીને પુનઃરૂપરેખાંકિત કરી શકાય તેવી રચનાઓ અને ઉપકરણો બનાવી શકાય છે, જે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ કરી શકે છે, અને એપ્ટેમર્સ, જે ચોક્કસ પ્રોટીન અથવા નાના અણુઓ સાથે જોડાઈ શકે છે. માળખાકીય ડીએનએ નેનોટેકનોલોજી માળખાકીય ડીએનએ નેનોટેકનોલોજી, જેને કેટલીકવાર એસ. ડી. એન. તરીકે સંક્ષિપ્ત કરવામાં આવે છે, તે ન્યુક્લિક એસિડ સંકુલ અને સામગ્રીના સંશ્લેષણ અને લાક્ષણિકતા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે જ્યાં એસેમ્બલી સ્થિર, સંતુલન અંતિમ બિંદુ ધરાવે છે. ન્યુક્લિક એસિડ ડબલ હેલિક્સમાં મજબૂત, વ્યાખ્યાયિત ત્રિ-પરિમાણીય ભૂમિતિ હોય છે જે વધુ જટિલ ન્યુક્લિક એસિડ સંકુલની રચનાઓનું અનુકરણ, આગાહી અને ડિઝાઇન કરવાનું શક્ય બનાવે છે. આવી ઘણી રચનાઓ બનાવવામાં આવી છે, જેમાં દ્વિ-અને ત્રિ-પરિમાણીય રચનાઓ અને સામયિક, અપેરિયોડિક અને અલગ રચનાઓનો સમાવેશ થાય છે. વિસ્તૃત જાળી નાના ન્યુક્લિક એસિડ સંકુલને ચીકણા છેડાથી સજ્જ કરી શકાય છે અને વ્યક્તિગત મોલેક્યુલર ટાઇલ્સની ચોક્કસ ટેસેલેટેડ પેટર્ન ધરાવતી મોટી દ્વિ-પરિમાણીય સામયિક જાળીમાં જોડી શકાય છે. આનું સૌથી પહેલું ઉદાહરણ મૂળભૂત ટાઇલ્સ તરીકે ડબલ-ક્રોસઓવર (DX) સંકુલનો ઉપયોગ કરે છે, જેમાં દરેકમાં ચાર ચીકણા છેડા હોય છે જે ક્રમ સાથે રચાયેલ હોય છે જેના કારણે DX એકમો સામયિક દ્વિ-પરિમાણીય સપાટ શીટ્સમાં જોડાય છે જે અનિવાર્યપણે DNAના કઠોર દ્વિ-પરિમાણીય સ્ફટિકો હોય છે. હોલીડે જંકશન રોમ્બસ લેટીસ અને ડબલ-કોહેઝન સ્કીમનો ઉપયોગ કરીને વિવિધ DX-આધારિત એરે સહિત અન્ય રચનાઓમાંથી પણ દ્વિ-પરિમાણીય એરે બનાવવામાં આવ્યા છે. જમણી બાજુની ટોચની બે છબીઓ ટાઇલ-આધારિત સામયિક જાળીના ઉદાહરણો દર્શાવે છે. દ્વિ-પરિમાણીય એરેને એપેરિયોડિક માળખાઓ પ્રદર્શિત કરવા માટે બનાવી શકાય છે, જેની એસેમ્બલી ચોક્કસ અલ્ગોરિધમનો અમલ કરે છે, જે ડીએનએ કમ્પ્યુટિંગના એક સ્વરૂપનું પ્રદર્શન કરે છે. ડીએક્સ ટાઇલ્સ તેમના સ્ટીકી એન્ડ સિક્વન્સ પસંદ કરી શકે છે જેથી તેઓ વાંગ ટાઇલ્સ તરીકે કામ કરે, જેનાથી તેઓ ગણતરી કરી શકે. ડીએક્સ એરે જેની એસેમ્બલી એક્સઓઆર ઓપરેશનને એન્કોડ કરે છે તે દર્શાવવામાં આવ્યું છે; આ ડીએનએ એરેને સેલ્યુલર ઓટોમેટનને અમલમાં મૂકવાની મંજૂરી આપે છે જે સિયેરપિન્સ્કી ગાસ્કેટ તરીકે ઓળખાતી ફ્રેક્ટલ પેદા કરે છે. જમણી બાજુની ત્રીજી છબી આ પ્રકારની શ્રેણી દર્શાવે છે. બીજી પ્રણાલીમાં દ્વિસંગી કાઉન્ટરનું કાર્ય છે, જે વધતી જતી દ્વિસંગી સંખ્યાઓનું પ્રતિનિધિત્વ પ્રદર્શિત કરે છે. આ પરિણામો દર્શાવે છે કે ગણતરીને ડીએનએ એરેની એસેમ્બલીમાં સામેલ કરી શકાય છે. DX એરેને હોલો નેનોટ્યુબ્સ 4-20 nm વ્યાસ બનાવવા માટે બનાવવામાં આવ્યા છે, અનિવાર્યપણે દ્વિ-પરિમાણીય જાળી જે પોતાને પર પાછા વળે છે. આ ડીએનએ નેનોટ્યુબ્સ કદ અને આકારમાં કાર્બન નેનોટ્યુબ્સ સાથે કંઈક અંશે સમાન હોય છે, અને જ્યારે તેમની પાસે કાર્બન નેનોટ્યુબ્સની વિદ્યુત ચાલકતાનો અભાવ હોય છે, ત્યારે ડીએનએ નેનોટ્યુબ્સ વધુ સરળતાથી સંશોધિત થાય છે અને અન્ય માળખાઓ સાથે જોડાયેલા હોય છે. ડીએનએ નેનોટ્યુબ્સના નિર્માણ માટેની ઘણી યોજનાઓમાંથી એક વક્ર ડીએક્સ ટાઇલ્સની જાળીનો ઉપયોગ કરે છે જે પોતાની આસપાસ વળાંક લે છે અને ટ્યુબમાં બંધ થાય છે. વૈકલ્પિક પદ્ધતિમાં જે સિંગલ-સ્ટ્રેન્ડેડ ટાઇલ્સનો ઉપયોગ કરીને પરિઘને સરળ, મોડ્યુલર ફેશનમાં સ્પષ્ટ કરવાની મંજૂરી આપે છે, ટ્યુબની કઠોરતા એ એક ઉભરતો ગુણધર્મ છે. ડીએનએની ત્રિ-પરિમાણીય જાળી બનાવવી એ ડીએનએ નેનોટેકનોલોજીનું પ્રારંભિક લક્ષ્ય હતું, પરંતુ આ સમજવું સૌથી મુશ્કેલ સાબિત થયું. તણાવ અને સંકોચન દળો વચ્ચેનું સંતુલન, ટેન્સગ્રિટીની વિભાવના પર આધારિત થીમનો ઉપયોગ કરીને સફળતા આખરે 2009 માં નોંધવામાં આવી હતી. સંશોધકોએ ઘણા ત્રિ-પરિમાણીય ડીએનએ સંકુલોનું સંશ્લેષણ કર્યું છે, જેમાં દરેકમાં પોલિહેડ્રોનની કનેક્ટિવિટી હોય છે, જેમ કે ક્યુબ અથવા ઓક્ટાહેડ્રોન, જેનો અર્થ છે કે ડીએનએ ડુપ્લેક્સ દરેક શિરોબિંદુ પર ડીએનએ જંક્શન સાથે પોલિહેડ્રોનની ધારને અનુસરે છે. ડીએનએ પોલિહેડ્રાના પ્રારંભિક પ્રદર્શનો ખૂબ જ કાર્ય-સઘન હતા, જેમાં કેટેનેટેડ પોલિહેડ્રા બનાવવા માટે બહુવિધ બંધન અને ઘન-તબક્કાના સંશ્લેષણ પગલાંની જરૂર હતી. પછીના કાર્યમાં પોલિહેડ્રા મળ્યું જેનું સંશ્લેષણ ખૂબ સરળ હતું. આમાં યોગ્ય રચનામાં ફોલ્ડ કરવા માટે રચાયેલ લાંબા સિંગલ સ્ટ્રાન્ડમાંથી બનાવેલ ડીએનએ ઓક્ટાહેડ્રોન અને એક ટેટ્રાહેડ્રોનનો સમાવેશ થાય છે જે એક પગલામાં ચાર ડીએનએ સ્ટ્રાન્ડમાંથી ઉત્પન્ન કરી શકાય છે, જે આ લેખની ટોચ પર ચિત્રમાં છે. મનસ્વી, બિન-નિયમિત આકારોની નેનોસ્ટ્રક્ચર્સ સામાન્ય રીતે ડીએનએ ઓરિગામિ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવે છે. આ માળખામાં "સ્કેફોલ્ડ" તરીકે લાંબા, કુદરતી વાયરસ સ્ટ્રાન્ડનો સમાવેશ થાય છે, જે કોમ્પ્યુટેશનલ રીતે ડિઝાઇન કરેલા ટૂંકા "સ્ટેપલ" સ્ટ્રાન્ડ્સ દ્વારા ઇચ્છિત આકારમાં ફોલ્ડ કરવામાં આવે છે. આ પદ્ધતિ ડિઝાઇન કરવામાં સરળ હોવાના ફાયદા ધરાવે છે, કારણ કે બેઝ સિક્વન્સ સ્કેફોલ્ડ સ્ટ્રાન્ડ સિક્વન્સ દ્વારા પૂર્વનિર્ધારિત છે, અને મોટાભાગની અન્ય ડીએનએ નેનોટેકનોલોજી પદ્ધતિઓની જેમ ઉચ્ચ સ્ટ્રાન્ડ શુદ્ધતા અને સચોટ સ્ટોઇકિયોમેટ્રીની જરૂર નથી. ડીએનએ ઓરિગામિને સૌપ્રથમ દ્વિ-પરિમાણીય આકારો માટે દર્શાવવામાં આવ્યું હતું, જેમ કે સ્માઇલી ફેસ, પશ્ચિમી ગોળાર્ધનો બરછટ નકશો અને મોના લિસા પેઇન્ટિંગ. હનીકોમ્બ પેટર્નમાં ગોઠવાયેલા સમાંતર ડીએનએ હેલિસીસનો ઉપયોગ કરીને નક્કર ત્રિ-પરિમાણીય રચનાઓ બનાવી શકાય છે, અને દ્વિ-પરિમાણીય ચહેરાઓ સાથેની રચનાઓને કાર્ડબોર્ડ બોક્સની જેમ, હોલો એકંદર ત્રિ-પરિમાણીય આકારમાં ફોલ્ડ કરી શકાય છે. આને ઉત્તેજનાના જવાબમાં મોલેક્યુલર કાર્ગોને ખોલવા અને જાહેર કરવા અથવા છોડવા માટે પ્રોગ્રામ કરી શકાય છે, જે તેમને પ્રોગ્રામ કરી શકાય તેવા મોલેક્યુલર પાંજરા તરીકે સંભવિત રીતે ઉપયોગી બનાવે છે. ટેમ્પ્લેટેડ એસેમ્બલી ન્યુક્લિક એસિડ સ્ટ્રક્ચર્સ ન્યુક્લિક એસિડ સિવાયના અણુઓને સમાવવા માટે બનાવી શકાય છે, જેને કેટલીકવાર હેટેરોએલેમેન્ટ્સ કહેવામાં આવે છે, જેમાં પ્રોટીન, મેટાલિક નેનોપાર્ટિકલ્સ, ક્વોન્ટમ ડોટ્સ, એમાઇન્સ અને ફુલરીનનો સમાવેશ થાય છે. આ માત્ર ન્યુક્લિક એસિડ સાથે શક્ય છે તેના કરતા ઘણી વધારે કાર્યક્ષમતાની શ્રેણી સાથે સામગ્રી અને ઉપકરણોના નિર્માણને મંજૂરી આપે છે. ધ્યેય એ છે કે ન્યુક્લિક એસિડ માળખાઓની સ્વ-એસેમ્બલીનો ઉપયોગ તેમના પર હોસ્ટ કરેલા નેનોપાર્ટિકલ્સની એસેમ્બલીને ટેમ્પલેટ કરવા માટે, તેમની સ્થિતિને નિયંત્રિત કરવા અને કેટલાક કિસ્સાઓમાં દિશા નિર્ધારિત કરવા માટે થાય છે. આમાંની ઘણી યોજનાઓ સહસંયોજક જોડાણ યોજનાનો ઉપયોગ કરે છે, જેમાં વિષમ તત્વોને બાંધવા માટે રાસાયણિક હેન્ડલ તરીકે એમાઇડ અથવા થિયોલ કાર્યાત્મક જૂથો સાથે ઓલિગોન્યુક્લિયોટાઇડ્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. આ સહસંયોજક બંધન યોજનાનો ઉપયોગ ડીએક્સ-આધારિત શ્રેણી પર સોનાના નેનોપાર્ટિકલ્સ ગોઠવવા અને ડીએક્સ શ્રેણી પર સ્ટ્રેપ્ટાવિડિન પ્રોટીન પરમાણુઓને ચોક્કસ પેટર્નમાં ગોઠવવા માટે કરવામાં આવ્યો છે. ડીએક્સ એરે પર ડર્વન પોલિઆમાઇડ્સનો ઉપયોગ કરતી બિન-સહસંયોજક હોસ્ટિંગ યોજનાનો ઉપયોગ ડીએક્સ એરે પર ચોક્કસ પેટર્નમાં સ્ટ્રેપ્ટાવિડિન પ્રોટીનને ગોઠવવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો. કાર્બન નેનોટ્યુબ્સને ડીએનએ એરે પર એક પેટર્નમાં હોસ્ટ કરવામાં આવ્યા છે જે એસેમ્બલીને મોલેક્યુલર ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણ, કાર્બન નેનોટ્યૂબ ફિલ્ડ-ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટર તરીકે કામ કરવાની મંજૂરી આપે છે. વધુમાં, ન્યુક્લિક એસિડ મેટલાઈઝેશન પદ્ધતિઓ છે, જેમાં ન્યુક્લિક એસિડને ધાતુ દ્વારા બદલવામાં આવે છે જે મૂળ ન્યુક્લિક એસિડ માળખાના સામાન્ય આકારને ધારણ કરે છે, અને લિથોગ્રાફી માસ્ક તરીકે ન્યુક્લિક એસિડ નેનોસ્ટ્રક્ચર્સનો ઉપયોગ કરવા માટેની યોજનાઓ, તેમની પેટર્નને નક્કર સપાટીમાં સ્થાનાંતરિત કરે છે. ડાયનેમિક ડીએનએ નેનોટેકનોલોજી ગણતરી અને યાંત્રિક ગતિ જેવી તેમની એકંદર રચનાઓ સાથે સંબંધિત ડિઝાઇન કરેલ ગતિશીલ કાર્યો સાથે ન્યુક્લિક એસિડ પ્રણાલીઓની રચના પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. માળખાકીય અને ગતિશીલ ડીએનએ નેનોટેકનોલોજી વચ્ચે કેટલાક ઓવરલેપ છે, કારણ કે માળખાઓ એનિલિંગ દ્વારા રચના કરી શકાય છે અને પછી ગતિશીલ રીતે પુનઃરૂપરેખાંકિત કરી શકાય છે, અથવા પ્રથમ સ્થાને ગતિશીલ રીતે રચના કરી શકાય છે. નેનોમિકેનિકલ ઉપકરણો ડીએનએ સંકુલ બનાવવામાં આવ્યા છે જે અમુક ઉત્તેજના પર તેમની રચનાને બદલે છે, જે તેમને નેનોરોબોટિક્સનું એક સ્વરૂપ બનાવે છે. આ માળખાઓ શરૂઆતમાં માળખાકીય ડીએનએ નેનોટેકનોલોજીમાં બનેલા સ્થિર માળખાઓની જેમ જ રચાય છે, પરંતુ તેની રચના એવી રીતે કરવામાં આવી છે કે જેથી પ્રારંભિક સંયોજન પછી ગતિશીલ પુનઃરૂપરેખાંકન શક્ય બને. આવા સૌથી પહેલા ઉપકરણમાં ટ્વિસ્ટિંગ ગતિમાંથી પસાર થઈને બફર પરિસ્થિતિઓમાં પરિવર્તનનો પ્રતિસાદ આપવા માટે બી-ડીએનએ અને ઝેડ-ડીએનએ સ્વરૂપો વચ્ચેના સંક્રમણનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. બફર શરતો પરની આ નિર્ભરતાને કારણે તમામ ઉપકરણો એક જ સમયે સ્થિતિ બદલવા લાગ્યા. ત્યારપછીની પ્રણાલીઓ કંટ્રોલ સ્ટ્રેન્ડ્સની હાજરીના આધારે સ્થિતિને બદલી શકે છે, જેનાથી બહુવિધ ઉપકરણોને સોલ્યુશનમાં સ્વતંત્ર રીતે સંચાલિત કરવાની મંજૂરી મળે છે. આવી પ્રણાલીઓના કેટલાક ઉદાહરણો "મોલેક્યુલર ટ્વીઝર" ડિઝાઇન છે જે ખુલ્લી અને બંધ સ્થિતિ ધરાવે છે, એક એવું ઉપકરણ જે પેરાનેમિક-ક્રોસઓવર (PX) રચનામાંથી (JX2) રચનામાં ફેરવી શકે છે, જેમાં ડીએનએ બેકબોનની બે બિન-જોડાણ જોડાણો હોય છે, જે પ્રક્રિયામાં પરિભ્રમણ ગતિમાંથી પસાર થાય છે, અને દ્વિ-પરિમાણીય એરે જે નિયંત્રિત સ્ટ્રેન્ડ્સના જવાબમાં ગતિશીલ રીતે વિસ્તૃત અને સંકોચાઈ શકે છે. એવી રચનાઓ પણ બનાવવામાં આવી છે જે ગતિશીલ રીતે ખુલ્લી અથવા બંધ હોય, જે સંભવિત રીતે ખોલવા પર કાર્યાત્મક માલ છોડવા અથવા જાહેર કરવા માટે પરમાણુ પાંજરા તરીકે કામ કરે છે. અન્ય એક ઉદાહરણમાં, ડીએનએ ઓરિગામિ નેનોસ્ટ્રક્ચરને T7 RNA પોલિમરેઝ સાથે જોડવામાં આવ્યું હતું અને આમ તેને રાસાયણિક ઊર્જા સંચાલિત મોટર તરીકે સંચાલિત કરી શકાય છે જેને નિષ્ક્રિય અનુયાયી સાથે જોડી શકાય છે, જેને તે પછી ચલાવે છે. ડીએનએ વોકર્સ એ ન્યુક્લિક એસિડ નેનો મશીનોનો એક વર્ગ છે જે રેખીય માર્ગ સાથે દિશાત્મક ગતિ દર્શાવે છે. મોટી સંખ્યામાં યોજનાઓનું પ્રદર્શન કરવામાં આવ્યું છે. એક વ્યૂહરચના નિયંત્રણ સ્ટ્રાન્ડ્સનો ઉપયોગ કરીને ટ્રેક પર વૉકરની ગતિને નિયંત્રિત કરવાની છે જેને ક્રમમાં જાતે ઉમેરવાની જરૂર છે. વિવિધ તરંગલંબાઇના પ્રકાશ સાથે ઇરેડિયેશન દ્વારા ડીએનએ વૉકરના વ્યક્તિગત પગલાંને નિયંત્રિત કરવું પણ શક્ય છે. બીજો અભિગમ એ છે કે પ્રતિબંધ ઉત્સેચકો અથવા ડિઓક્સિરાઇબોઝાઇમ્સનો ઉપયોગ કરીને સેરને તોડવા અને વૉકરને આગળ વધવા માટેનું કારણ બને છે, જે સ્વાયત્ત રીતે દોડવાનો ફાયદો ધરાવે છે. પછીની પ્રણાલી રેખીય માર્ગને બદલે દ્વિ-પરિમાણીય સપાટી પર ચાલી શકે છે, અને પરમાણુ માલસામાનને પસંદ કરીને ઉપાડવાની અને ખસેડવાની ક્ષમતા દર્શાવે છે. 2018 માં, એક કેટેનેટેડ ડીએનએ કે જે જોડાયેલ T7 RNA પોલિમરેઝ દ્વારા રોલિંગ સર્કલ ટ્રાન્સક્રિપ્શનનો ઉપયોગ કરે છે તે ડીએનએ-પાથ સાથે ચાલતું દર્શાવવામાં આવ્યું હતું, જે જનરેટેડ RNA સ્ટ્રાન્ડ દ્વારા માર્ગદર્શન આપે છે. વધુમાં, એક રેખીય વૉકર દર્શાવવામાં આવ્યું છે જે ડીએનએ-ટેમ્પલેટેડ સંશ્લેષણ કરે છે કારણ કે વૉકર ટ્રેક સાથે આગળ વધે છે, જે વૉકર દ્વારા નિર્દેશિત સ્વાયત્ત મલ્ટીસ્ટેપ રાસાયણિક સંશ્લેષણને મંજૂરી આપે છે. કૃત્રિમ ડીએનએ વોકર્સનું કાર્ય પ્રોટીન ડાયનેઇન અને કિનેસિન જેવું જ છે. સ્ટ્રાન્ડ ડિસ્પ્લેસમેન્ટ કાસ્કેડ્સ સ્ટ્રાન્ડ ડિસ્પ્લેસમેન્ટ પ્રતિક્રિયાઓના કાસ્કેડ્સનો ઉપયોગ કોમ્પ્યુટેશનલ અથવા માળખાકીય હેતુઓ માટે થઈ શકે છે. વ્યક્તિગત સ્ટ્રાન્ડ ડિસ્પ્લેસમેન્ટ પ્રતિક્રિયામાં કેટલાક ઇનિસિએટર સ્ટ્રાન્ડની હાજરીના જવાબમાં નવો ક્રમ જાહેર કરવાનો સમાવેશ થાય છે. આવી ઘણી પ્રતિક્રિયાઓને કાસ્કેડમાં જોડી શકાય છે જ્યાં એક પ્રતિક્રિયાનો નવો જાહેર થયેલ આઉટપુટ ક્રમ અન્યત્ર અન્ય સ્ટ્રાન્ડ વિસ્થાપન પ્રતિક્રિયા શરૂ કરી શકે છે. આ બદલામાં જટિલ કોમ્પ્યુટેશનલ અને માહિતી પ્રક્રિયા ક્ષમતાઓનું પ્રદર્શન કરતા ઘણા ઘટકો સાથે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા નેટવર્કના નિર્માણ માટે પરવાનગી આપે છે. આ ઝરણાઓને નવા આધાર જોડીઓની રચના દ્વારા અને વિચ્છેદન પ્રતિક્રિયાઓમાંથી એન્ટ્રોપી ગેઇન દ્વારા ઊર્જાસભર રીતે અનુકૂળ બનાવવામાં આવે છે. સ્ટ્રેન્ડ ડિસ્પ્લેસમેન્ટ કાસ્કેડ્સ એસેમ્બલી અથવા કોમ્પ્યુટેશનલ પ્રક્રિયાની આઇસોથર્મલ કામગીરીને મંજૂરી આપે છે, જે થર્મલ એનિલિંગ પગલા માટે પરંપરાગત ન્યુક્લિક એસિડ એસેમ્બલીની જરૂરિયાતથી વિપરીત છે, જ્યાં ઇચ્છિત રચનાની યોગ્ય રચનાની ખાતરી કરવા માટે તાપમાન વધારવામાં આવે છે અને પછી ધીમે ધીમે ઘટાડવામાં આવે છે. તેઓ આરંભકર્તા પ્રજાતિઓના ઉત્પ્રેરક કાર્યને પણ ટેકો આપી શકે છે, જ્યાં આરંભકર્તાની એક કરતાં ઓછી સમકક્ષ પ્રતિક્રિયા પૂર્ણ થવા તરફ દોરી શકે છે. સ્ટ્રેન્ડ ડિસ્પ્લેસમેન્ટ કોમ્પ્લેક્સનો ઉપયોગ જટિલ ગણતરી માટે સક્ષમ મોલેક્યુલર લોજિક ગેટ્સ બનાવવા માટે થઈ શકે છે. પરંપરાગત ઇલેક્ટ્રોનિક કમ્પ્યુટર્સથી વિપરીત, જે વિદ્યુત પ્રવાહનો ઉપયોગ ઇનપુટ્સ અને આઉટપુટ તરીકે કરે છે, મોલેક્યુલર કમ્પ્યુટર્સ સંકેતો તરીકે ચોક્કસ રાસાયણિક પ્રજાતિઓની સાંદ્રતાનો ઉપયોગ કરે છે. ન્યુક્લિક એસિડ સ્ટ્રાન્ડ ડિસ્પ્લેસમેન્ટ સર્કિટ્સના કિસ્સામાં, સિગ્નલ એ ન્યુક્લિક એસિડ સ્ટ્રાન્ડ્સની હાજરી છે જે ડિસ્પ્લેસમેન્ટ કોમ્પ્લેક્સમાં અન્ય સ્ટ્રાન્ડ્સ સાથે બંધનકર્તા અને અનબાઇન્ડિંગ ઇવેન્ટ્સ દ્વારા મુક્ત થાય છે અથવા વપરાશ થાય છે. આ અભિગમનો ઉપયોગ AND, OR, અને NOT જેવા લોજિક ગેટ્સ બનાવવા માટે કરવામાં આવ્યો છે. તાજેતરમાં, ચાર-બીટ સર્કિટ દર્શાવવામાં આવી હતી જે 130 ડીએનએ સ્ટ્રાન્ડ ધરાવતી દરવાજાની પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને પૂર્ણાંકો 0-15 ના વર્ગમૂળની ગણતરી કરી શકે છે. સ્ટ્રાન્ડ ડિસ્પ્લેસમેન્ટ કાસ્કેડ્સનો બીજો ઉપયોગ ગતિશીલ રીતે એસેમ્બલ માળખાં બનાવવાનો છે. આ રિએક્ટન્ટ્સ માટે હેરપિન માળખાનો ઉપયોગ કરે છે, જેથી જ્યારે ઇનપુટ સ્ટ્રાન્ડ જોડાય છે, ત્યારે નવો જાહેર થયેલ ક્રમ વિચ્છેદનને બદલે સમાન પરમાણુ પર હોય છે. આ વધતી જતી સંકુલમાં નવી ખુલ્લી વાળની પિન ઉમેરવાની મંજૂરી આપે છે. આ અભિગમનો ઉપયોગ ત્રણ અને ચાર હાથના જંકશન અને ડેંડ્રિમર જેવી સરળ રચનાઓ બનાવવા માટે કરવામાં આવે છે. ડીએનએ નેનોટેકનોલોજી નેનોસ્કેલ સુવિધાઓ પર ચોક્કસ નિયંત્રણ સાથે રચાયેલ, જટિલ રચનાઓ બનાવવાની કેટલીક રીતોમાંથી એક પ્રદાન કરે છે. આ ક્ષેત્રમાં માળખાકીય જીવવિજ્ઞાન અને બાયોફિઝિક્સમાં મૂળભૂત વિજ્ઞાનની સમસ્યાઓ હલ કરવા માટે એપ્લિકેશન જોવાની શરૂઆત થઈ છે. આ ક્ષેત્ર માટે કલ્પના કરાયેલ સૌથી પહેલો ઉપયોગ, અને જે હજુ વિકાસમાં છે, તે સ્ફટિકશાસ્ત્રમાં છે, જ્યાં અણુઓ કે જે અલગતામાં સ્ફટિકીકરણ કરવું મુશ્કેલ છે, તેમને ત્રિ-પરિમાણીય ન્યુક્લિક એસિડ જાળીમાં ગોઠવી શકાય છે, જેનાથી તેમની રચના નક્કી થઈ શકે છે. પ્રોટીન એન. એમ. આર. સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીમાં અવશેષ દ્વિધ્રુવી જોડાણ પ્રયોગોમાં પ્રવાહી સ્ફટિકોને બદલવા માટે ડીએનએ ઓરિગામિ સળિયાનો ઉપયોગ એ અન્ય ઉપયોગ છે; ડીએનએ ઓરિગામિ નો ઉપયોગ કરવો ફાયદાકારક છે કારણ કે, પ્રવાહી સ્ફટિકોથી વિપરીત, તેઓ દ્રાવણમાં પટલ પ્રોટીનને સ્થગિત કરવા માટે જરૂરી ડિટર્જન્ટ પ્રત્યે સહિષ્ણુ છે. ડીએનએ વોકર્સનો ઉપયોગ નેનોપાર્ટિકલ્સ અને સીધા રાસાયણિક સંશ્લેષણને ખસેડવા માટે નેનોસ્કેલ એસેમ્બલી રેખાઓ તરીકે કરવામાં આવે છે. વધુમાં, ડીએનએ ઓરિગામિ સ્ટ્રક્ચરોએ એન્ઝાઇમ ફંક્શન અને પ્રોટીન ફોલ્ડિંગના બાયોફિઝિકલ અભ્યાસમાં મદદ કરી છે. ડીએનએ નેનો ટેકનોલોજી સંભવિત વાસ્તવિક દુનિયાના ઉપયોગો તરફ આગળ વધી રહી છે. અન્ય અણુઓને ગોઠવવાની ન્યુક્લિક એસિડ એરેની ક્ષમતા મોલેક્યુલર સ્કેલ ઇલેક્ટ્રોનિક્સમાં તેના સંભવિત ઉપયોગો સૂચવે છે. ન્યુક્લિક એસિડ સ્ટ્રક્ચરની એસેમ્બલીનો ઉપયોગ મોલેક્યુલર વાયર જેવા મોલેક્યુલર ઇલેક્ટ્રોનિક તત્વોની એસેમ્બલીને ટેમ્પલેટ કરવા માટે થઈ શકે છે, જે મોલેક્યુલર બ્રેડબોર્ડને અનુરૂપ ઉપકરણના પ્લેસમેન્ટ અને એકંદર આર્કિટેક્ચરના નેનોમીટર-સ્કેલ નિયંત્રણ માટે એક પદ્ધતિ પ્રદાન કરે છે. ડીએનએ નેનોટેકનોલોજીની સરખામણી તેના ભૌતિક ગુણધર્મો સાથે ગણતરીના જોડાણને કારણે પ્રોગ્રામેબલ દ્રવ્યની વિભાવના સાથે કરવામાં આવી છે. આર્હસ યુનિવર્સિટીમાં આઈ. એન. એ. એન. ઓ. અને સી. ડી. એન. એ. કેન્દ્રોના વૈજ્ઞાનિકોના જૂથ દ્વારા હાથ ધરાયેલા એક અભ્યાસમાં, સંશોધકો નાના મલ્ટી-સ્વિચેબલ 3ડી. ડી. એન. એ. બોક્સ ઓરિગામીનું નિર્માણ કરવામાં સક્ષમ હતા. સૂચિત નેનોપાર્ટિકલને અણુ બળ માઇક્રોસ્કોપી (એ. એફ. એમ.), ટ્રાન્સમિશન ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી (ટી. ઇ. એમ.) અને ફોર્સ્ટર રેઝોનન્સ એનર્જી ટ્રાન્સફર (એફ. આર. ઇ. ટી.) દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવ્યું હતું. બાંધવામાં આવેલા બૉક્સમાં એક અનન્ય રીક્લોઝિંગ મિકેનિઝમ હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું હતું, જેણે તેને ડીએનએ અથવા આરએનએ કીઓના અનન્ય સમૂહના જવાબમાં વારંવાર ખોલવા અને બંધ કરવામાં સક્ષમ બનાવ્યું હતું. લેખકોએ પ્રસ્તાવ મૂક્યો હતો કે "આ ડીએનએ ઉપકરણનો ઉપયોગ સંભવિત રીતે એક અણુના કાર્યને નિયંત્રિત કરવા, નિયંત્રિત દવા વિતરણ અને મોલેક્યુલર કમ્પ્યુટિંગ જેવા વ્યાપક કાર્યક્રમો માટે થઈ શકે છે". નેનોમેડિસિનમાં ડીએનએ નેનોટેકનોલોજી માટે સંભવિત ઉપયોગો છે, જે લક્ષિત દવા વિતરણ માટે તેમજ નિદાનાત્મક ઉપયોગો માટે "સ્માર્ટ દવાઓ" બનાવવા માટે બાયોકોમ્પેટિબલ ફોર્મેટમાં ગણતરી કરવાની તેની ક્ષમતાનો ઉપયોગ કરે છે. આવી જ એક પ્રણાલીની તપાસ કરવામાં આવી રહી છે જેમાં પ્રોટીન ધરાવતા હોલો ડીએનએ બોક્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે જે એપોપ્ટોસિસ અથવા કોષના મૃત્યુને પ્રેરિત કરે છે, જે કેન્સર કોષની નિકટતામાં જ ખુલશે. એન્જિનિયર્ડ જીવંત બેક્ટેરિયાના કોષોમાં આ કૃત્રિમ માળખાને વ્યક્ત કરવામાં પણ રસ રહ્યો છે, મોટાભાગે એસેમ્બલી માટે ટ્રાન્સક્રાઇબ કરેલા આર. એન. એ. નો ઉપયોગ કરીને, જો કે તે અજ્ઞાત છે કે આ જટિલ માળખાં કોષના કોષરસમાં અસરકારક રીતે ફોલ્ડ અથવા એસેમ્બલ કરવામાં સક્ષમ છે કે કેમ. જો સફળ થાય, તો આ ન્યુક્લિક એસિડ નેનોસ્ટ્રક્ચર્સની નિર્દેશિત ઉત્ક્રાંતિને સક્ષમ કરી શકે છે. ઓક્સફર્ડ યુનિવર્સિટીના વૈજ્ઞાનિકોએ એક પાંજરામાં કૃત્રિમ ડીએનએના ચાર ટૂંકા ભાગોના સ્વ-સંયોજનની જાણ કરી હતી જે કોષોમાં પ્રવેશી શકે છે અને ઓછામાં ઓછા 48 કલાક સુધી ટકી શકે છે. બે દિવસ પછી સેલ્યુલર ઉત્સેચકો દ્વારા હુમલો થયો હોવા છતાં પ્રયોગશાળામાં સંવર્ધિત માનવ કિડની કોષોમાં ફ્લોરોસન્ટ લેબલવાળા ડીએનએ ટેટ્રાહેડ્રા અકબંધ હોવાનું જાણવા મળ્યું હતું. આ પ્રયોગ ડીએનએ 'કેજ' નો ઉપયોગ કરીને જીવંત કોષોની અંદર દવા પહોંચાડવાની ક્ષમતા દર્શાવે છે. એમ. આઈ. ટી. ના સંશોધકોની એક ટીમે અહેવાલ આપ્યો હતો કે માઉસ મોડેલમાં આર. એન. એ. હસ્તક્ષેપ (આર. એન. એ. આઈ.) પહોંચાડવા માટે ડીએનએ ટેટ્રાહેડ્રોનનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. સારવાર માટે દખલ કરતા આર. એન. એ. ની ડિલિવરીએ પોલિમર અથવા લિપિડનો ઉપયોગ કરીને થોડી સફળતા દર્શાવી છે, પરંતુ લોહીના પ્રવાહમાં ટૂંકા ગાળાની બચત ઉપરાંત સલામતી અને અચોક્કસ લક્ષ્યાંકની મર્યાદાઓ છે. ટીમ દ્વારા બનાવવામાં આવેલ ડીએનએ નેનોસ્ટ્રક્ચરમાં ટેટ્રાહેડ્રોન બનાવવા માટે ડીએનએના છ સ્ટ્રાન્ડ્સનો સમાવેશ થાય છે, જેમાં છ ધારમાંથી દરેક પર આરએનએનો એક સ્ટ્રાન્ડ જોડાયેલો હોય છે. ટેટ્રાહેડ્રોન લક્ષિત પ્રોટીન, ત્રણ ફોલેટ પરમાણુઓથી સજ્જ છે, જે ડીએનએ નેનોપાર્ટિકલ્સ કેટલાક ગાંઠો પર જોવા મળતા વિપુલ પ્રમાણમાં ફોલેટ રીસેપ્ટર્સ તરફ દોરી જાય છે. પરિણામ દર્શાવે છે કે આરએનએઆઈ, લ્યુસિફેરેઝ દ્વારા લક્ષિત જનીન અભિવ્યક્તિ અડધાથી વધુ ઘટી ગઈ છે. આ અભ્યાસ ઉભરતી આર. એન. એ. હસ્તક્ષેપ તકનીકનો ઉપયોગ કરીને સારવાર પહોંચાડવા માટે એક અસરકારક સાધન તરીકે ડી. એન. એ. નેનો ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરવાનું વચન દર્શાવે છે. ડીએનએ ટેટ્રાહેડ્રોનનો ઉપયોગ ઘટના મલ્ટીડ્રગ પ્રતિકારને દૂર કરવાના પ્રયાસમાં પણ કરવામાં આવ્યો હતો. ડોક્સોરોબિસિન (ડીઓએક્સ) ને ટેટ્રાહેડ્રોન સાથે જોડવામાં આવ્યું હતું અને એમસીએફ-7 સ્તન કેન્સરના કોષોમાં લોડ કરવામાં આવ્યું હતું જેમાં પી-ગ્લાયકોપ્રોટીન ડ્રગ ઇફ્લક્સ પંપ હતો. પ્રયોગના પરિણામો દર્શાવે છે કે ડી. ઓ. એક્સ. ને બહાર કાઢવામાં આવતું ન હતું અને કેન્સરના કોષોનું એપોપ્ટોસિસ પ્રાપ્ત થયું હતું. ડી. ઓ. એક્સ. વિનાના ટેટ્રાહેડ્રોનને તેની જૈવિક સુસંગતતા ચકાસવા માટે કોષોમાં લોડ કરવામાં આવ્યું હતું, અને માળખામાં પોતે કોઈ સાયટોટોક્સિસિટી જોવા મળી ન હતી. ડીએનએ ટેટ્રાહેડ્રોનનો ઉપયોગ નિદાન હેતુઓ માટે કોષોમાં સબસેલ્યુલર અભિવ્યક્તિ અને પ્રોટીનના વિતરણની રૂપરેખા માટે બારકોડ તરીકે પણ થતો હતો. ટેટ્રાહેડ્રલ-નેનોસ્ટ્રક્ચર્ડ ઉચ્ચ લેબલિંગ કાર્યક્ષમતા અને સ્થિરતાને કારણે ઉન્નત સંકેત દર્શાવે છે. નેનોમેડિસિનમાં ડીએનએ નેનોટેકનોલોજી માટેની એપ્લિકેશનો પણ ડિઝાઇન કરેલા ડીએનએ નેનોસ્ટ્રક્ચર્સ સાથે કુદરતી રીતે બનતા પટલ પ્રોટીનની રચના અને કાર્યની નકલ કરવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. 2012 માં, લેંગકેર એટ અલ. છિદ્રો આકારનું ડીએનએ ઓરિગામિ માળખું રજૂ કર્યું જે હાઇડ્રોફોબિક કોલેસ્ટ્રોલ ફેરફારો દ્વારા લિપિડ પટલમાં સ્વ-દાખલ કરી શકે છે અને પટલમાં આયનીય પ્રવાહોને પ્રેરિત કરી શકે છે. કૃત્રિમ ડીએનએ આયન ચેનલનું આ પ્રથમ પ્રદર્શન એક ડીએનએ ડુપ્લેક્સથી લઈને નાના ટાઇલ-આધારિત માળખાઓ અને મોટા ડીએનએ ઓરિગામિ ટ્રાન્સમેમ્બ્રેન પોરિન સુધીની વિવિધ છિદ્રો-પ્રેરિત ડિઝાઇન દ્વારા અનુસરવામાં આવ્યું હતું. કુદરતી રીતે બનતી પ્રોટીન આયન ચેનલોની જેમ, કૃત્રિમ ડીએનએ-નિર્મિત સમકક્ષોનો આ સમૂહ આમ વાહકતામાં તીવ્રતાના બહુવિધ ક્રમમાં ફેલાયેલો છે. પટલ-દાખલ કરતા સિંગલ ડીએનએ ડુપ્લેક્સના અભ્યાસમાં દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે ડીએનએ-લિપિડ ઇન્ટરફેસ પર પણ પ્રવાહ વહેવો જોઈએ કારણ કે ડિઝાઇનમાં કોઈ કેન્દ્રીય ચેનલ લ્યુમેન હાજર નથી જે આયનોને લિપિડ બાયલેયરમાંથી પસાર થવા દે છે. આ સૂચવે છે કે ડીએનએ-પ્રેરિત લિપિડ છિદ્રો નળાકારને બદલે ટોરોઇડલ આકાર ધરાવે છે, કારણ કે લિપિડ હેડગ્રુપ્સ ડીએનએના પટલ-દાખલ કરેલા ભાગ તરફ ફરી મુખ કરે છે. કેમ્બ્રિજ યુનિવર્સિટી અને અર્બાના-શેમ્પેન ખાતેની ઇલિનોઇસ યુનિવર્સિટીના સંશોધકોએ પછી દર્શાવ્યું હતું કે આવા ડીએનએ-પ્રેરિત ટોરોઇડલ છિદ્રો લિપિડ બાયલેયર પત્રિકાઓ વચ્ચે ઝડપી લિપિડ ફ્લિપ-ફ્લોપને સરળ બનાવી શકે છે. આ અસરનો ઉપયોગ કરીને, તેઓએ કૃત્રિમ ડીએનએ-નિર્મિત એન્ઝાઇમની રચના કરી જે જૈવિક પટલમાં લિપિડ્સને સ્ક્રેમ્બ્લેઝ નામના કુદરતી રીતે બનતા પ્રોટીન કરતાં વધુ ઝડપથી ફેરવે છે. આ વિકાસ વ્યક્તિગત દવાઓ અને ઉપચાર માટે કૃત્રિમ ડીએનએ નેનોસ્ટ્રક્ચર્સની સંભાવનાને પ્રકાશિત કરે છે. ડિઝાઇન ડીએનએ નેનોસ્ટ્રક્ચર્સ તર્કસંગત રીતે ડિઝાઇન થવી જોઈએ જેથી વ્યક્તિગત ન્યુક્લિક એસિડ સ્ટ્રેન્ડ્સ ઇચ્છિત માળખામાં ભેગા થાય. આ પ્રક્રિયા સામાન્ય રીતે ઇચ્છિત લક્ષ્ય માળખા અથવા કાર્યના સ્પષ્ટીકરણ સાથે શરૂ થાય છે. પછી, લક્ષ્ય સંકુલનું એકંદર ગૌણ માળખું નક્કી કરવામાં આવે છે, જે માળખામાં ન્યુક્લિક એસિડ સ્ટ્રેન્ડ્સની ગોઠવણીને સ્પષ્ટ કરે છે, અને તે સ્ટ્રેન્ડ્સના કયા ભાગો એકબીજા સાથે બંધાયેલા હોવા જોઈએ. છેલ્લું પગલું એ પ્રાથમિક માળખાની રચના છે, જે દરેક ન્યુક્લિક એસિડ સ્ટ્રાન્ડના વાસ્તવિક બેઝ સિક્વન્સનું સ્પષ્ટીકરણ છે. માળખાકીય રચના ન્યુક્લિક એસિડ નેનોસ્ટ્રક્ચરની રચનાનું પ્રથમ પગલું એ નક્કી કરવાનું છે કે આપેલ માળખું ન્યુક્લિક એસિડ સ્ટ્રેન્ડ્સની ચોક્કસ વ્યવસ્થા દ્વારા કેવી રીતે રજૂ થવું જોઈએ. આ ડિઝાઇન પગલું ગૌણ માળખું, અથવા આધાર જોડીની સ્થિતિ નક્કી કરે છે જે વ્યક્તિગત સેરને ઇચ્છિત આકારમાં એકસાથે રાખે છે. કેટલાક અભિગમો દર્શાવવામાં આવ્યા છેઃ ટાઇલ આધારિત માળખાં. આ અભિગમ લક્ષ્ય માળખાને નાના એકમોમાં વિભાજિત કરે છે, જેમાં દરેક એકમમાં સમાવિષ્ટ સેર અને એકમો વચ્ચેની નબળી ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ વચ્ચે મજબૂત બંધન હોય છે. તેનો ઉપયોગ ઘણીવાર સામયિક જાળી બનાવવા માટે થાય છે, પરંતુ તેનો ઉપયોગ એલ્ગોરિધમિક સ્વ-એસેમ્બલીને અમલમાં મૂકવા માટે પણ થઈ શકે છે, જે તેમને ડીએનએ કમ્પ્યુટિંગ માટે એક મંચ બનાવે છે. 1990 ના દાયકાના મધ્યથી 2000 ના દાયકાના મધ્ય સુધી ઉપયોગમાં લેવાતી આ પ્રબળ ડિઝાઇન વ્યૂહરચના હતી, જ્યારે ડીએનએ ઓરિગામિ પદ્ધતિ વિકસાવવામાં આવી હતી. ફોલ્ડિંગ માળખાં. ટાઇલ-આધારિત અભિગમનો વિકલ્પ, ફોલ્ડિંગ અભિગમો નેનોસ્ટ્રક્ચરને એક લાંબા સ્ટ્રાન્ડમાંથી બનાવે છે, જેમાં કાં તો ડિઝાઇન કરેલ ક્રમ હોઈ શકે છે જે તેની પોતાની સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને કારણે ફોલ્ડ થાય છે, અથવા તેને ટૂંકા, "સ્ટેપલ" સ્ટ્રાન્ડનો ઉપયોગ કરીને ઇચ્છિત આકારમાં ફોલ્ડ કરી શકાય છે. આ પછીની પદ્ધતિને ડીએનએ ઓરિગામિ કહેવામાં આવે છે, જે નેનોસ્કેલ દ્વિ-અને ત્રિ-પરિમાણીય આકારો બનાવવાની મંજૂરી આપે છે (ઉપર ડિસ્ક્રીટ સ્ટ્રક્ચર્સ જુઓ). ગતિશીલ વિધાનસભા. આ અભિગમ ડીએનએ સ્વ-એસેમ્બલીના ગતિશાસ્ત્રને સીધા નિયંત્રિત કરે છે, અંતિમ ઉત્પાદન ઉપરાંત પ્રતિક્રિયા પદ્ધતિમાં તમામ મધ્યવર્તી પગલાંને સ્પષ્ટ કરે છે. આ પ્રારંભિક સામગ્રીનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે જે હેરપિન માળખું અપનાવે છે; આ પછી ચોક્કસ ક્રમમાં કાસ્કેડ પ્રતિક્રિયામાં અંતિમ રચનામાં ભેગા થાય છે (નીચે સ્ટ્રાન્ડ ડિસ્પ્લેસમેન્ટ કાસ્કેડ જુઓ). આ અભિગમમાં સતત તાપમાન પર સમઉષ્મીય રીતે આગળ વધવાનો ફાયદો છે. આ થર્મોડાયનેમિક અભિગમોથી વિપરીત છે, જેમાં થર્મલ એનિલિંગ પગલાની જરૂર પડે છે જ્યાં એસેમ્બલીને ટ્રિગર કરવા અને ઇચ્છિત રચનાની યોગ્ય રચનાની તરફેણ કરવા માટે તાપમાનમાં ફેરફાર જરૂરી છે. ક્રમ રચના ઉપરોક્ત કોઈપણ અભિગમનો ઉપયોગ લક્ષ્ય સંકુલની ગૌણ રચનાની રચના કરવા માટે કરવામાં આવે તે પછી, ઇચ્છિત રચનામાં રચાતા ન્યુક્લિયોટાઇડ્સનો વાસ્તવિક ક્રમ ઘડવો આવશ્યક છે. ન્યુક્લિક એસિડ ડિઝાઇન એ માળખાના દરેક ઘટક સેરને ચોક્કસ ન્યુક્લિક એસિડ બેઝ ક્રમ સોંપવાની પ્રક્રિયા છે જેથી તેઓ ઇચ્છિત રચનામાં જોડાઈ શકે. મોટાભાગની પદ્ધતિઓમાં ક્રમની રચના કરવાનો ધ્યેય હોય છે જેથી લક્ષ્ય માળખામાં સૌથી ઓછી ઊર્જા હોય અને આમ તે થર્મોડાયનેમિક રીતે સૌથી વધુ અનુકૂળ હોય, જ્યારે ખોટી રીતે એસેમ્બલ કરેલા માળખામાં વધુ ઊર્જા હોય અને આમ તે નાપસંદ થાય. આ કાં તો સરળ, ઝડપી સંશોધનાત્મક પદ્ધતિઓ દ્વારા કરવામાં આવે છે જેમ કે અનુક્રમ સમપ્રમાણતા લઘુતમ, અથવા સંપૂર્ણ નજીકના-પડોશી થર્મોડાયનેમિક મોડેલનો ઉપયોગ કરીને, જે વધુ સચોટ છે પરંતુ ધીમી અને વધુ ગણતરીત્મક રીતે સઘન છે. ભૌમિતિક મોડેલોનો ઉપયોગ નેનોસ્ટ્રક્ચર્સની તૃતીય માળખાની તપાસ કરવા અને સંકુલ વધુ પડતા તાણમાં ન આવે તેની ખાતરી કરવા માટે થાય છે. ન્યુક્લિક એસિડ ડિઝાઇન પ્રોટીન ડિઝાઇનના સમાન લક્ષ્યાંકો ધરાવે છે. બન્નેમાં, મોનોમર્સનો ક્રમ ઇચ્છિત લક્ષ્ય માળખાની તરફેણ કરવા અને અન્ય માળખાઓને નાપસંદ કરવા માટે રચવામાં આવ્યો છે. ન્યુક્લિક એસિડ ડિઝાઇનને પ્રોટીન ડિઝાઇન કરતાં વધુ ગણતરીત્મક રીતે સરળ હોવાનો ફાયદો છે, કારણ કે સરળ બેઝ પેરિંગ નિયમો માળખાની ઊર્જાસભર અનુકૂળતાની આગાહી કરવા માટે પૂરતા છે, અને માળખાના એકંદર ત્રિ-પરિમાણીય ફોલ્ડિંગ વિશે વિગતવાર માહિતીની જરૂર નથી. આ સરળ સંશોધનાત્મક પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરવાની મંજૂરી આપે છે જે પ્રાયોગિક રીતે મજબૂત ડિઝાઇન આપે છે. ન્યુક્લિક એસિડ માળખાં તેમના કાર્યમાં પ્રોટીન કરતા ઓછા બહુમુખી હોય છે કારણ કે પ્રોટીનની જટિલ માળખામાં ફોલ્ડ કરવાની ક્ષમતામાં વધારો થાય છે અને વીસ પ્રોટીનજેનિક એમિનો એસિડની તુલનામાં ચાર ન્યુક્લિયોટાઇડ્સની મર્યાદિત રાસાયણિક વિવિધતા હોય છે. સામગ્રી અને પદ્ધતિઓ લક્ષ્ય માળખું બનાવતા ડીએનએ સ્ટ્રાન્ડ્સના ક્રમને મોલેક્યુલર મોડેલિંગ અને થર્મોડાયનેમિક મોડેલિંગ સોફ્ટવેરનો ઉપયોગ કરીને ગણતરીત્મક રીતે ડિઝાઇન કરવામાં આવે છે. પછી ન્યુક્લિક એસિડનું પ્રમાણભૂત ઓલિગોન્યુક્લિયોટાઇડ સંશ્લેષણ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને સંશ્લેષણ કરવામાં આવે છે, જે સામાન્ય રીતે ઓલિગોન્યુક્લિયોટાઇડ સંશ્લેષણમાં સ્વચાલિત હોય છે, અને કસ્ટમ સિક્વન્સના સ્ટ્રેન્ડ્સ વ્યાવસાયિક રીતે ઉપલબ્ધ હોય છે. જો જરૂરી હોય તો જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસિસને ડિનેચર કરીને સ્ટ્રેન્ડ્સને શુદ્ધ કરી શકાય છે, અને અલ્ટ્રાવાયોલેટ એબ્સોર્બન્સ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીનો ઉપયોગ કરીને ઘણી ન્યુક્લિક એસિડ ક્વોન્ટિટેશન પદ્ધતિઓમાંથી કોઈપણ દ્વારા ચોક્કસ સાંદ્રતા નક્કી કરી શકાય છે. સંપૂર્ણ રીતે રચાયેલી લક્ષ્ય રચનાઓને મૂળ જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસિસનો ઉપયોગ કરીને ચકાસી શકાય છે, જે ન્યુક્લિક એસિડ સંકુલ માટે કદ અને આકારની માહિતી આપે છે. ઇલેક્ટ્રોફોરેટિક મોબિલિટી શિફ્ટ એસે આકારણી કરી શકે છે કે શું માળખામાં તમામ ઇચ્છિત સ્ટ્રાન્ડ્સનો સમાવેશ થાય છે કે કેમ. ફ્લોરોસન્ટ લેબલિંગ અને ફોર્સ્ટર રેઝોનન્સ એનર્જી ટ્રાન્સફર (FRET) નો ઉપયોગ કેટલીકવાર સંકુલની રચનાને લાક્ષણિકતા આપવા માટે થાય છે. ન્યુક્લિક એસિડ માળખાઓને અણુ બળ માઇક્રોસ્કોપી દ્વારા સીધા જ ચિત્રિત કરી શકાય છે, જે વિસ્તૃત દ્વિ-પરિમાણીય માળખાઓ માટે સારી રીતે અનુકૂળ છે, પરંતુ નાજુક ન્યુક્લિક એસિડ માળખા સાથે માઇક્રોસ્કોપની ટોચની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને કારણે અલગ ત્રિ-પરિમાણીય માળખાઓ માટે ઓછા ઉપયોગી છે; ટ્રાન્સમિશન ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી અને ક્રાયો-ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપીનો ઉપયોગ ઘણીવાર આ કિસ્સામાં થાય છે. એક્સ-રે ક્રિસ્ટલોગ્રાફી દ્વારા વિસ્તૃત ત્રિ-પરિમાણીય જાળીનું વિશ્લેષણ કરવામાં આવે છે. ડીએનએ નેનોટેકનોલોજી માટેનો વૈચારિક પાયો સૌપ્રથમ 1980ના દાયકાની શરૂઆતમાં નાદ્રિયન સીમન દ્વારા મૂકવામાં આવ્યો હતો. સીમનની મૂળ પ્રેરણા અન્ય મોટા અણુઓને દિશા આપવા માટે ત્રિ-પરિમાણીય ડીએનએ જાળી બનાવવાની હતી, જે શુદ્ધ સ્ફટિકો મેળવવાની મુશ્કેલ પ્રક્રિયાને દૂર કરીને તેમના સ્ફટિકશાસ્ત્રીય અભ્યાસને સરળ બનાવશે. એમ. સી. એસ્ચર દ્વારા લાકડાની ઊંડાઈ અને ડીએનએ છ હાથના જંકશનની શ્રેણી વચ્ચેની સમાનતાને સમજ્યા પછી, 1980 ના અંતમાં તેમને આ વિચાર આવ્યો હતો. તે સમયે ડીએનએ પ્રતિકૃતિ કાંટો અને ગતિશીલ હોલીડે જંકશન સહિત કેટલીક કુદરતી શાખાવાળી ડીએનએ રચનાઓ જાણીતી હતી, પરંતુ સીમનની સમજ એ હતી કે સ્થિર ન્યુક્લિક એસિડ જંકશન એસેમ્બલ અણુમાં સમપ્રમાણતા દૂર કરવા માટે સ્ટ્રાન્ડ સિક્વન્સને યોગ્ય રીતે ડિઝાઇન કરીને બનાવી શકાય છે, અને આ સ્થિર જંકશનને સિદ્ધાંતમાં કઠોર સ્ફટિકીય જાળીમાં જોડી શકાય છે. આ યોજનાની દરખાસ્ત કરતું પ્રથમ સૈદ્ધાંતિક પેપર 1982 માં પ્રકાશિત થયું હતું, અને સ્થિર ડીએનએ જંક્શનનું પ્રથમ પ્રાયોગિક પ્રદર્શન તે પછીના વર્ષે પ્રકાશિત થયું હતું. 1991માં, સીમનની પ્રયોગશાળાએ ડીએનએના બનેલા સમઘનના સંશ્લેષણ પર એક અહેવાલ પ્રકાશિત કર્યો, જે પ્રથમ કૃત્રિમ ત્રિ-પરિમાણીય ન્યુક્લિક એસિડ નેનોસ્ટ્રક્ચર હતું, જેના માટે તેમને 1995માં નેનોટેકનોલોજીમાં ફેનમેન પુરસ્કાર મળ્યો હતો. આ પછી ડીએનએ કાપવામાં આવેલ ઓક્ટાહેડ્રોન આવ્યું હતું. તે ટૂંક સમયમાં સ્પષ્ટ થઈ ગયું કે આ માળખાં, તેમના શિરોબિંદુઓ તરીકે લવચીક જંકશનવાળા બહુકોણીય આકારો, વિસ્તૃત ત્રિ-પરિમાણીય જાળીઓ બનાવવા માટે પૂરતા કઠોર ન હતા. સીમેને વધુ કઠોર ડબલ-ક્રોસઓવર (ડીએક્સ) માળખાકીય રચના વિકસાવી, અને 1998માં, એરિક વિનફ્રીના સહયોગથી, ડીએક્સ ટાઇલ્સના દ્વિ-પરિમાણીય જાળીની રચના પ્રકાશિત કરી. આ ટાઇલ-આધારિત માળખાઓનો ફાયદો એ હતો કે તેઓએ ડીએનએ કમ્પ્યુટિંગને અમલમાં મૂકવાની ક્ષમતા પ્રદાન કરી હતી, જે વિનફ્રી અને પોલ રોથેમંડ દ્વારા તેમના 2004 ના પેપરમાં સિયેરપિન્સ્કી ગાસ્કેટ માળખાના અલ્ગોરિધમિક સ્વ-એસેમ્બલી પર દર્શાવવામાં આવી હતી, અને જેના માટે તેઓએ 2006 માં નેનોટેકનોલોજીમાં ફેનમેન પુરસ્કાર શેર કર્યો હતો. વિનફ્રીની મુખ્ય સમજ એ હતી કે ડીએક્સ ટાઇલ્સનો ઉપયોગ વાંગ ટાઇલ્સ તરીકે થઈ શકે છે, જેનો અર્થ છે કે તેમની એસેમ્બલી ગણતરી કરી શકે છે. ત્રિ-પરિમાણીય જાળીનું સંશ્લેષણ આખરે સીમન દ્વારા 2009 માં પ્રકાશિત કરવામાં આવ્યું હતું, તે હાંસલ કરવાના લગભગ ત્રીસ વર્ષ પછી. 2000ના દાયકા દરમિયાન રચાયેલ ડીએનએ માળખાઓ માટે નવી ક્ષમતાઓ શોધવાનું ચાલુ રાખ્યું. પ્રથમ ડીએનએ નેનો મશીન-એક રચના જે ઇનપુટના જવાબમાં તેની રચનામાં ફેરફાર કરે છે-તે સીમન દ્વારા 1999માં દર્શાવવામાં આવ્યું હતું. એક સુધારેલી પ્રણાલી, જે ટોહોલ્ડ-મધ્યસ્થી સ્ટ્રાન્ડ ડિસ્પ્લેસમેન્ટનો ઉપયોગ કરવા માટેનું પ્રથમ ન્યુક્લિક એસિડ ઉપકરણ હતું, તે પછીના વર્ષે બર્નાર્ડ યુર્કે દ્વારા દર્શાવવામાં આવ્યું હતું. આગામી પ્રગતિ આને યાંત્રિક ગતિમાં અનુવાદિત કરવાની હતી, અને 2004 અને 2005 માં, સીમન, નાઇલ્સ પિયર્સ, એન્ડ્રુ ટર્બરફિલ્ડ અને ચેંગડે માઓના જૂથો દ્વારા કેટલીક ડીએનએ વૉકર સિસ્ટમોનું પ્રદર્શન કરવામાં આવ્યું હતું. નેનોપાર્ટિકલ્સ અને પ્રોટીન જેવા અન્ય અણુઓની એસેમ્બલીને ટેમ્પલેટ કરવા માટે ડીએનએ એરેનો ઉપયોગ કરવાનો વિચાર, સૌપ્રથમ 1987 માં બ્રુશે રોબિન્સન અને સીમેન દ્વારા સૂચવવામાં આવ્યો હતો, જે 2002 માં સીમન, કીહલ એટ અલ દ્વારા દર્શાવવામાં આવ્યો હતો. અને ત્યારબાદ અન્ય ઘણા જૂથો દ્વારા. 2006 માં, રોથેમન્ડે સૌપ્રથમ મનસ્વી આકારના ફોલ્ડ કરેલા ડીએનએ માળખાને સરળતાથી અને મજબૂત રીતે બનાવવા માટે ડીએનએ ઓરિગામિ પદ્ધતિનું પ્રદર્શન કર્યું હતું. રોથેમુન્ડે આ પદ્ધતિની કલ્પના સીમનના ડી. એક્સ. જાળીઓ, જેમાં ઘણા ટૂંકા તારનો ઉપયોગ થતો હતો અને વિલિયમ શિહના ડી. એન. એ. ઓક્ટાહેડ્રોન, જેમાં મોટાભાગે એક ખૂબ જ લાંબા તારનો સમાવેશ થતો હતો, વચ્ચે વૈચારિક રીતે મધ્યવર્તી તરીકે કરી હતી. રોથેમંડના ડીએનએ ઓરિગામિમાં એક લાંબી દોરી હોય છે જે ફોલ્ડિંગને કેટલાક ટૂંકા દોરીઓ દ્વારા મદદ કરવામાં આવે છે. આ પદ્ધતિએ અગાઉ શક્ય હોય તેના કરતા ઘણી મોટી રચનાઓ બનાવવાની મંજૂરી આપી હતી, અને જે ડિઝાઇન અને સંશ્લેષણ માટે તકનીકી રીતે ઓછી માંગ ધરાવે છે. ડીએનએ ઓરિગામી 15 માર્ચ, 2006ના રોજ નેચરની કવર સ્ટોરી હતી. બે-પરિમાણીય ડીએનએ ઓરિગામિ માળખાઓનું પ્રદર્શન કરતા રોથેમંડના સંશોધન પછી ડગ્લાસ એટ અલ દ્વારા નક્કર ત્રિ-પરિમાણીય ડીએનએ ઓરિગામિના પ્રદર્શન દ્વારા અનુસરવામાં આવ્યું હતું. 2009 માં, જ્યારે જોર્ગન કેજેમ્સ અને યાનની પ્રયોગશાળાઓએ દ્વિ-પરિમાણીય ચહેરાઓથી બનેલી હોલો ત્રિ-પરિમાણીય રચનાઓનું પ્રદર્શન કર્યું હતું. ડીએનએ નેનોટેકનોલોજીને શરૂઆતમાં માળખા બનાવવા અને ગણતરી કરવા માટે સામગ્રી તરીકે ન્યુક્લિક એસિડના અસામાન્ય બિન-જૈવિક ઉપયોગને કારણે કેટલાક સંશયવાદનો સામનો કરવો પડ્યો હતો, અને સિદ્ધાંત પ્રયોગોના પુરાવાના પ્રાધાન્ય કે જે ક્ષેત્રની ક્ષમતાઓને વિસ્તૃત કરે છે પરંતુ વાસ્તવિક ઉપયોગોથી દૂર હતા. ડીએનએ ક્યુબના સંશ્લેષણ પર સીમનના 1991ના પેપરને સાયન્સ જર્નલ દ્વારા નકારી કાઢવામાં આવ્યું હતું, જ્યારે એક સમીક્ષકે તેની મૌલિકતાની પ્રશંસા કરી હતી જ્યારે અન્ય એક સમીક્ષકે તેની જૈવિક સુસંગતતાના અભાવ માટે ટીકા કરી હતી. 2010 ના દાયકાની શરૂઆત સુધીમાં આ ક્ષેત્રે તેની ક્ષમતાઓમાં એટલો વધારો કર્યો હોવાનું માનવામાં આવતું હતું કે મૂળભૂત વિજ્ઞાન સંશોધન માટેની અરજીઓ સાકાર થવાની શરૂઆત થઈ હતી, અને દવા અને અન્ય ક્ષેત્રોમાં વ્યવહારુ ઉપયોગોને શક્ય માનવામાં આવતા હતા. આ ક્ષેત્ર 2001માં બહુ ઓછી સક્રિય પ્રયોગશાળાઓમાંથી વધીને 2010માં ઓછામાં ઓછું 60 થયું હતું, જેનાથી પ્રતિભા સમૂહમાં વધારો થયો હતો અને આમ તે દાયકા દરમિયાન આ ક્ષેત્રમાં વૈજ્ઞાનિક પ્રગતિની સંખ્યામાં વધારો થયો હતો. ઇન્ટરનેશનલ સોસાયટી ફોર નેનોસ્કેલ સાયન્સ, કમ્પ્યુટેશન એન્ડ એન્જિનિયરિંગ કમ્પેરીઝન ઓફ ન્યુક્લિક એસિડ સિમ્યુલેશન સોફ્ટવેર મોલેક્યુલર મોડલ્સ ઓફ ડીએનએ નેનોબાયોટેકનોલોજી સંદર્ભો વધુ વાંચન સામાન્યઃ-આ ક્ષેત્રના સ્થાપક દ્વારા સામાન્ય લોકો માટે લખાયેલ એક લેખ-આ સમયગાળાના પરિણામોની સમીક્ષા 2001-2010-આ ક્ષેત્રમાં જૂના અને નવા બંને પરિણામો સહિત વધુ વ્યાપક સમીક્ષા અને.-ક્ષેત્રના ઇતિહાસ અને નવી એપ્લિકેશનોના વિકાસ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરતો એક સમાચાર લેખ-ચોક્કસ પેટા ક્ષેત્રોમાં એક ખૂબ જ તાજેતરની અને વ્યાપક સમીક્ષાઃ-ન્યુક્લિક એસિડ નેનોમિકેનિકલ ઉપકરણોની સમીક્ષા-ગૌણ માળખા ડિઝાઇનના દૃષ્ટિકોણથી આવતી સમીક્ષા-ખાસ કરીને ટાઇલ-આધારિત એસેમ્બલી પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરતી એક લઘુ સમીક્ષા-સ્ટ્રાન્ડનો ઉપયોગ કરતી ડીએનએ પ્રણાલીઓની સમીક્ષા.