DNA结构
DNA，简称”脱氧核糖核酸”，包含了生物进化的历史及遗传密码。DNA链太小，需要光学显微镜才能详细查看，不过我们仍然可以有目的操纵DNA折叠。
用于DNA折纸技术的纳米仪器
DNA折纸是什么？与传统折纸所选用材料不同，DNA折纸技术采用DNA链进行折叠。DNA折纸术是近年来提出的一种全新的DNA自组装的方法，是DNA纳米技术与DNA自组装领域的一个重大进展。
那么DNA折纸是如何实现的？
DNA链是由多种核苷酸所组成的聚合物。像磁铁一样，每个核苷酸的四种类型都有一个互补的”另一半”核苷酸所吸引。当两股DNA彼此靠近，互补的核苷酸自动吸引和绑定单元，形成所谓的”碱基对”（碱基互补配对原则），独特的螺旋结构也使得折纸技术更容易的实现，不过也相应的缺乏稳定性。
在用DNA制作各种图样时，先借助纳米仪器，绘制折叠物形状，然后用折叠的DNA长链将形状填满。而DNA短链就是固定折叠的DNA长链的”图钉”，有了它们，DNA长链组成的图形才不会散开。用计算机计算作品所需DNA短链的数量后，将这些DNA短链”钉”在长链构成的支架上。然后将DNA长链和短链一起放入一种碱性溶液加热，它们就会自动结合在一起，组合成人们想要的图案。
全过程可预先在电脑中设置，设置后DNA链将自动组建。简单的升温或者降温，在实现DNA纳米设备在不同结构状态之间切换，被证明尤为可靠。
小结构也有大用途
利用DNA创建结构的想法可以追溯到1980年代早期，当时纽约大学教授Nadrian Seeman开创了结构DNA纳米技术的概念。认为利用核苷酸互补规则和合成任意序列的DNA的能力，可以作为纳米级的建筑材料。
在2006年，加州理工学院的高级研究PaulW.K. Rothemund在Seeman的研究基础上发明了DNA折纸，证明通过”钉住”的过程，可以折叠长链成固定形状，并在在显微镜下可见。
显微镜下DNA折叠的“笑脸”
目前，科学家们利用DNA已在该领域创建了多种结构，静止结构如二维和三维晶体结构、毫微管、多面体和其他任意的造型，和功能结构如纳米机器、DNA计算机、药物载体。药物载体目前应用较多，可以通过打靶式的药物递送，针对病变部位以帮助抵抗疾病。
动态纳米机器工具箱
DNA以其独特的纳米尺度、分子线性结构、物理化学稳定性、力学刚性、自我识别能力以及自组装等优势，正逐步被应用于分子生物学和电子学领域。以DNA为模板，构筑纳米材料及分子器件，成为一个新的研究热点。
设计DNA
尽管对行业充满了期待，但DNA折纸技术仍然处于早期阶段。需要科学家们使用更好的工具来协助设计。如折纸般多样，DNA折纸术也需要更多精心的设计和拓展。
准备在显微镜下进行DNA折叠
打造DNA折纸需要三个基本阶段。“首先需要设计和确定DNA链结构。采购合成DNA链。最后将结合链放置在试管中，加热，再将其冷却。而对于工程需要的DNA纳米结构，则需要更多的DNA链及更复杂的相互作用。为了更容易及便捷的设计结构，欧特克研究小组针对纳米生物相关技术开发CAD工具设计。目前已经能够实现设计、组装和验证的过程，选用了Autodesk的logo标志作为第一个案例。
纳米结构的欧特克logo标志
目前，DNA折纸技术可采用开源软件caDNAno，可以采用Cadnano绘制2D图样，然后通过caDNAno插件导向Autodesk Maya或者采用Autodesk Molecule Viewer查看3D模型。通过新型软件CanDo或者oxDNA，还可用于预测最终设计的三维结构。未来迭代设计、纳米级3D打印及工具的进步将进一步简化其过程，丰富其功能。
本文转自欧特克大视界，作者：MATT ALDERTON