Cong nghe nano DNA la viec thiet ke va che tao cau truc acid nucleic nhan tao cho muc đich cong nghe. Trong linh vuc nay, acid nucleic đuoc su dung lam vat lieu ky thuat phi sinh hoc cho cong nghe nano thay vi truyen tai thong tin di truyen trong te bao song. Cac nha nghien cuu trong linh vuc nay đa che tao thanh cong nhung cau truc tinh tai nhu cau truc tinh the 2 chieu va 3 chieu, ong nano, khoi đa dien, va cac hinh dang tuy y, cung nhu nhung thiet bi hoat đong đuoc nhu cac co may phan tu va may tinh DNA. Linh vuc nay đa bat đau đuoc ung dung nhu mot cong cu đe giai đap nhung van đe cua khoa hoc co ban nhu trong sinh hoc cau truc va ly sinh hoc, bao gom cac ung dung trong cac nganh tinh the hoc tia X va pho hoc cho viec xac đinh cau truc protein. Cac ung dung khac trong nganh đien tu kich thuoc phan tu va y hoc nano cung đang đuoc nghien cuu.
Nen tang khai niem cho cong nghe nano đuoc xay dung boi Nadrian Seeman đau nhung nam 1980, nhung linh vuc nay chi bat đau thu hut su quan tam rong rai tu giua thap nien 2000. Viec su dung cac acid nucleic dua tren quy tac ghep cap base chat che cua chung, cho phep chi nhung đoan tren dai DNA voi trinh tu chuoi bo sung cho nhau gan ket đe tao thanh cau truc chuoi xoan kep ben chat. Đieu nay cho phep thiet ke trinh tu chuoi theo y đo đe tong hop mot cach loc lua DNA thanh nhung cau truc đich phuc tap voi cau truc bac nano đuoc kiem soat chinh xac. Co mot so phuong phap tong hop khac nhau cho muc đich nay, bao gom cac cau truc xep gach tong hop nhung cau truc nho hon, cac cau truc gap lai su dung phuong phap DNA origami, va cac cau truc co the tai đinh hinh su dung cac ky thuat dich chuyen dai. Trong khi ten cua linh vuc nay nhac toi DNA, nhung nguyen ly tuong tu cung đa đuoc ap dung voi cac acid nucleic khac, khien cho đoi khi nguoi ta goi no bang ten khac la cong nghe nano acid nucleic.


Cac khai niem co ban = Tinh chat cua acid nucleic =
Cong nghe nano thuong đuoc đinh nghia la nganh nghien cuu cac vat lieu va thiet bi voi nhung yeu to nho hon 100 nanomet. Cu the cong nghe nano DNA la mot vi du cua tu tong hop phan tu tu duoi len (bottom-up), trong đo cac thanh phan nguyen tu to chuc thanh cac cau truc ben vung mot cach tu phat; dang cu the cua nhung cau truc nay do cac tinh chat vat ly va hoa hoc cua cac thanh phan ma nguoi thiet ke chon quyet đinh. Trong cong nghe nano DNA, cac vat lieu thanh phan la cac dai acid nucleic nhu DNA; cac dai nay thuong đuoc tong hop va luon đuoc su dung ngoai moi truong te bao song. DNA rat phu hop cho viec xay dung cau truc nano boi vi lien ket giua hai dai acid nucleic phu thuoc vao cac quy luat ghep cap base đon gian ma con nguoi đa hieu ro, va tao nen nhung cau truc nano xac đinh tu cau truc xoan kep. Nhung tinh chat nay khien cho viec tong hop cau truc acid nucleic de dang kiem soat thong qua thiet ke chuoi. Đac tinh nay vang mat trong cac vat lieu khac trong cong nghe nano, bao gom protein, von rat kho thiet ke, va cac hat nano, von khong co kha nang tu tong hop.
Cau truc cua mot phan tu acid nucleic bao gom mot chuoi cac nucleotide phan biet boi nucleobase ma chung chua đung. Trong DNA, 4 base hien dien la adenine (A), cytosine (C), guanine (G), va thymine (T). acid nucleic co mot thuoc tinh đac biet, đo la hai phan tu chi lien ket voi nhau tao thanh mot chuoi xoan kep neu hai chuoi la bo sung cho nhau, nghia la chung tao nen cac chuoi phu hop theo cap base, theo nguyen tac A chi lien ket voi T, va C chi voi G. Boi vi su hinh thanh cac cap base phu hop la thuan loi ve mat nhiet đong (nang luong tu do cua he giam), trong hau het moi truong hop cac dai acid nucleic se lien ket voi nhau theo cach toi đa hoa so base ghep cap phu hop. Trinh tu base trong mot he cac dai do đo se quyet đinh mo hinh lien ket va cau truc tong the theo mot cach co the kiem soat de dang. Trong cong nghe nano DNA, trinh tu base cua cac dai đuoc thiet ke theo y đo cua nha nghien cuu sao cho tuong tac ghep cap base khien cho cac dai tong hop thanh hinh the mong muon. Trong khi DNA la vat lieu chu yeu đuoc dung, cac cau truc bao gom cac acid nucleic khac nhu RNA va acid peptit nucleic (APN) cung đa đuoc che tao.


= Cac linh vuc con =
Cong nghe nano DNA đoi khi phan thanh hai nhanh nghien cuu chong lan len nhau: cong nghe nano DNA cau truc va cong nghe nano DNA đong luc. Cong nghe DNA cau truc (tieng Anh: Structural DNA nanotechnology, đoi khi viet tat la SDN), tap trung vao viec tong hop va phan tich cac vat lieu va phuc hop tu acid nucleic tong hop nen mot trang thai cuoi tinh, can bang. Trong khi đo, cong nghe nano DNA đong luc xet toi cac phuc hop voi nhung hanh vi trong trang thai khong can bang huu ich nhu kha tang tai cau truc dua tren mot kich thich vat ly hoac hoa hoc. Nhung phuc hop nhu vay, chang han cac thiet bi co hoc nano acid nucleic, ket hop cac đac điem cua ca hai linh vuc con cau truc va đong luc.
Cac cau truc đuoc kien tao boi cong nghe nano DNA cau truc su dung cac cau truc acid nucleic phan nhanh topo chua cac moi noi. (Nguoc lai, hau het cac DNA trong sinh hoc ton tai nhu nhung chuoi xoan kep khong phan nhanh.) Mot trong nhung cau truc phan nhanh đon gian nhat la mot moi noi bon nhanh bao gom 4 dai DNA đon le, tung phan cua chung bo sung cho nhau theo mot kieu mau nhat đinh. Khong giong nhu trong moi noi Holliday, moi nhanh cua moi noi nhan tao bat đong nay co mot trinh tu base khac nhau, khien cho điem noi co đinh o mot vi tri nhat đinh. Nhieu moi noi co the ket hop vao cung phuc hop, chang han nhu trong motip xuyen cheo kep (tieng Anh: double-crossover, DX), bao gom hai mien xoan kep song song voi nhung dai rieng le vat qua giua cac mien o hai điem xuyen cheo. Ve mat topo moi điem xuyen cheo tu no la mot moi noi bon nhanh, nhung bi gioi han o mot đinh huong duy nhat, trai voi moi noi bon nhanh đon linh hoat, cung cap su ben chac khien cho motip DX thich hop lam mot khoi xay dung nen nhung phuc hop DNA lon hon.
Cong nghe nano DNA su dung mot co che goi la dich chuyen dai can thiep cho đung chan cho phep cac phuc hop acid nucleic tai cau truc đe đap lai su them vao mot dai acid nucleic moi. Trong phan ung nay, dai moi toi lien ket voi mot mien cho đung chan mot dai cua mot phuc hop hai dai, va sau đo chuyen mot trong cac dai trong phuc hop ban đau thong qua mot qua trinh di chuyen nhanh. He qua chung cuc la mot trong cac dai bi thay the boi mot dai khac. Ngoai ra, cac cau truc va thiet bi tu tai cau truc co the che tao tu cac acid nucleic chuc nang nhu deoxyribozyme va ribozyme, von co kha nang thuc hien cac phan ung hoa hoc, va cac aptamer co the lien ket voi nhung protein đac biet hoac nhung phan tu nho.


Cong nghe nano DNA cau truc Cong nghe nano DNA cau truc, đoi khi goi tat la SDN, tap trung vao viec tong hop va phan tich cac vat lieu va phuc hop acid nucleic ma su tong hop co mot điem mut on đinh, can bang. Cau truc xoan kep cua acid nucleic co dang hinh hoc 3 chieu vung chac, xac đinh, cho phep tien đoan va thiet ke cac cau truc cua nhung phuc hop acid nucleic phuc tap hon. Nhieu cau truc nhu vay đa đuoc tao ra, bao gom cac cau truc 2 va 3 chieu, cac cau truc tuan hoan, phi tuan hoan va gian đoan.


= Cac mang mo rong =

Cac phuc hop acid nucleic nho co the trang bi cac đau "dinh" (de gan ket) va hop lai thanh nhung mang tuan hoan 2 chieu lon hon chua nhung hinh dang luoi nhat đinh tu nhung vien gach phan tu rieng le. Vi du som nhat ve phuong thuc nay su dung cac phuc hop DX lam cac vien gach co ban, moi phuc hop DX co 4 đau dinh voi trinh tu khien cho cac đon vi DX ket hop thanh cac phien phang 2 chieu ve co ban co the xem nhu nhung tinh the 2 chieu cua DNA. Cac mang 2 chieu cung đuoc tao ra tu cac motip khac nua, bao gom cac mang moi noi Holliday hinh thoi, va nhieu mang dua tren DX loi dung cac y đo gan ket kep. Hai hinh anh phia ben phai minh hoa vi du ve mang tuan hoan xep gach.
Cac mang 2 chieu co the đuoc thiet ke sao cho mang cau truc phi tuan hoan tuan theo mot thuat toan nhat đinh, the hien mot dang cua đien toan DNA. Cac vien gach DX co the co trinh tu đau dinh đuoc chon sao cho chung đong vai tro nhu nhung vien gach Wang, cho phep chung thuc hien tinh toan. Nguoi ta đa chung minh thanh cong mot mang DX đuoc tong hop đe lam phep tinh XOR; đieu nay cho phep DNA tao nen nhung robot te bao sinh ra mot fractal đuoc goi la mieng đem Sierpinski. Hinh thu 3 o ben phai minh hoa dang mang nay. Mot he thong khac co chuc nang cua mot mach đem nhi phan, bieu dien su tang cac so nhi phan khi no hinh thanh. Cac ket qua nay chung to rang tinh toan co the thuc hien đua vao viec tong hop cac mang DNA.
Cac mang DX cung co the hinh thanh cac ong nano đuong kinh 4–20 nm, ve co ban la nhung mang 2 chieu uon cong vao chinh no. Cac ong nano DNA nay it nhieu tuong tu ve kich thuoc va hinh dang voi ong nano carbon (CNT), va trong khi chung khong co tinh dan đien nhu CNT, ong nano DNA de chinh sua va ket noi voi nhung cau truc khac hon. Mot trong so nhieu phuong phap xay dung nen ong nano DNA su dung mot mang cac vien gach DX uon cong tu cuon vao minh va khep lai thanh mot ong. Mot phuong phap khac cho phep chu vi co the đuoc xac đinh theo mot cach đon gian su dung nhung vien gach chua mot dai, su vung chac cua ong la mot yeu to đot hien.
Su tao ra cac mang 3 chieu DNA la muc tieu tu buoi đau cua cong nghe nano DNA, nhung lai la mot trong nhung muc tieu kho thuc hien nhat. Thanh cong trong viec su dung mot motip dua tren khai niem ve tinh toan ven cang (tieng Anh: tensegrity=tension, su cang+integrity, toan ven), mot su can bang giua cac luc cang va luc keo, cuoi cung đa thanh hien thuc vao nam 2009.


= Cac cau truc gian đoan =
Cac nha nghien cuu đa tong hop đuoc mot so cac phuc hop DNA 3 chieu ma moi phuc hop co dang ket noi cua mot đa dien, chang han nhu cac khoi lap phuong hoac khoi 8 mat, nghia la cac DNA kep đi theo cac canh cua mot đa giac voi cac moi noi DNA o moi đinh. Nhung bang chung đau tien ve đa giac DNA ton rat nhieu cong suc, đoi hoi nhung buoc that noi va tong hop pha ran đe tao nen nhung đa giac noi day. Nhung cong trinh ve sau tong hop đuoc nhung đa dien de dang hon nhieu. Chung bao gom mot hinh 8 mat DNA tao tu mot dai dai duy nhat gap lai thanh cau hinh chinh xac, va mot tu dien co the tao tu 4 dai DNA trong chi mot buoc, đuoc mo ta tren hinh o đau bai viet nay.
Cac cau truc nano co hinh dang bat ky, khong tuan hoan su dung phuong phap origami DNA. Cac cau truc nay bao gom mot dai virus tu nhien lam "gian đo", gap thanh hinh dang mong muon bang nhung dai "đinh kep" ngan đuoc thiet ke co tinh toan. Phuong phap nay co nhung uu điem nhu de thiet ke, boi trinh tu chuoi đuoc xac đinh truoc boi trinh tu chuoi gian đo, va khong đoi hoi đo tinh khiet cao cung nhu cau tao thanh phan chinh xac cua dai nhu nhung phuong phap khac. Origami DNA truoc tien thanh cong voi cac cau truc 2 chieu, đa tao đuoc cac hinh dang nhu mat cuoi hay mot ban đo phac hoa Tay ban cau. Cac cau truc ran 3 chieu co the che tao đuoc bang cach su dung nhung chuoi xoan DNA song song thanh dang to ong, va cac cau truc voi mat 2 chieu co the gap lai thanh mot hinh khoi 3 chieu rong, tuong tu nhu mot hop giay. Chung co the đuoc lap trinh đe mo va lo ra hoac giai phong mot "mon hang" phan tu duoi anh huong cua mot kich thich ben ngoai, khien cho chung co the huu ich trong vai tro nhung bo khung phan tu.


= Tong hop theo khuon mau =
Cac cau truc acid nucleic co the tich hop cac phan tu khong phai la acid nucleic, đoi khi đuoc goi la di to (tieng Anh: heteroelements), bao gom protein, hat nano kim loai, cham luong tu, va fullerene. Đieu nay cho phep xay dung cac vat lieu va thiet bi voi pham vi chuc nang lon hon nhieu neu chi dung acid nucleic. Muc đich la dung phep tu tong hop cua cac cau truc acid nucleic đe lam khuon mau cho viec tong hop cac hat nano cay tren chung, kiem soat vi tri va co the la ca đinh huong cua chung.
Phan nhieu trong nhung y đo nhu vay su dung mot co che gan cong hoa tri, bang cac oligonucleotide voi nhom chuc amide hoac thiol nhu nhung tay cam đe gan ket cac di to. Y đo lien ket cong hoa tri nay đa đuoc su dung đe sap xep cac hat nano vang tren mot mang dua tren DX,
va sap xep cac phan tu protein streptavidin len mot mang DX.
Mot co che cay cong hoa tri su dung cac polyamide Dervan tren mot mang DX đa sap xep đuoc cac protein streptavidin theo mot hinh dang nhat đinh tren mot mang DX. Cac ong nano carbon đa đuoc cay len cac mang DNA theo mot hinh dang cho phep he thong hoat đong nhu mot thiet bi đien tu phan tu, mot transistor hieu ung truong ong nano carbon. Hon nua, co nhung phuong phap kim loai hoa acid nucleic, trong đo mot kim loai the cho acid nucleic mang hinh dang thong thuong cua cau truc acid nucleic ban đau, cung nhung y đo su dung cac cau truc nano acid nucleic lam cac mat na in thach ban, chuyen hinh dang cua chung sang mot be mat ran.


Cong nghe nano DNA đong luc Cong nghe nano DNA đong luc tap trung vao viec tao ra cac he acid nucleic voi cac chuc nang đong luc đuoc thiet ke lien quan toi cau truc chung cua chung, chang han cho tinh toan hoac chuyen đong co hoc. Co it nhieu chong lan giua cac nhanh cong nghe nano DNA cau truc va đong luc, boi vi cac cau truc co the tao thanh thong qua u nhiet va sau đo tai cau truc mot cach đong luc, hoac co the đuoc che tao đe hinh thanh theo con đuong đong luc ngay tu đau.


= Cac thiet bi co hoc nano =
Cac phuc hop DNA co the thay đoi hinh dang duoi nhung kich thich nhat đinh, khien cho chung tro thanh ung vien cho robot nano. Cac cau truc nay ban đau đuoc tao theo cach giong nhu cac cau truc tinh trong cong nghe DNA cau truc, nhung đuoc thiet ke sao cho mot su tai cau truc đong luc hoc co the xay ra sau su tong hop ban đau. Thiet bi đau tien co kha nang nhu vay su dung chuyen vi giua cac dang B-DNA va Z-DNA đe đap ung lai mot thay đoi trong cac đieu kien đem nho trai qua mot chuyen đong xoan.
Tuy nhien su phu thuoc vao cac đieu kien đem nay khien tat ca cac thiet bi thay đoi trang thai cung luc, mot đieu khong mong muon. Cac he thong ve sau co the thay đoi trang thai dua tren su ton tai cua cac dai kiem soat, cho phep nhieu thiet bi co the van hanh đoc lap trong dung dich. Mot vai vi du ve nhung he nhu vay la mot thiet ke "kep phan tu" co cac trang thai mo va đong, mot thiet bi co the bat tu dang xuyen cheo song đoi (tieng Anh: paranemic-crossover, ky hieu PX) sang dang moi noi kep (JX2), thong qua chuyen đong quay trong qua trinh, va mot mang hai chieu co the gian ra va co lai tuy theo cac dai kiem soat. Nguoi ta cung che tao đuoc cac cau truc co the đong hoac mo mot cach đong luc, co kha nang đam nhan vai tro nhu mot chiec khung đe giai phong hoac lo ra mot phan tu chuyen cho đuoc kich hoat khi mo ra.
DNA di chuyen la mot lop cac co may nano acid nucleic the hien chuyen đong co đinh huong doc theo mot đuong thang vach san. Đa co hang loat y đo lien quan toi chung. Mot chien luoc trong so đo la kiem soat chuyen đong cua thiet bi di chuyen doc theo ranh bang cac dai kiem soat can them vao chuoi. Mot cach tiep can khac la loi dung cac enzym gioi han hoac deoxyribozym đe chia tach cac dai va khien thiet bi tien ve phia truoc, cach nay co loi the la co the van hanh tu đong. Gan đay mot he thong đa co the di chuyen tren mot be mat 2 chieu thay vi mot ranh thang, va chung minh đuoc kha nang nhat co chon loc "hang hoa" va di chuyen chung. Ngoai ra, mot thiet bi dich chuyen thang đa the hien kha nang tong hop dua tren ban mau DNA trong luc di chuyen tren đuong, cho phep cac tong hop hoa hoc nhieu buoc co the chi đao boi thiet bi.


= Bac dich chuyen dai =
Cac bac phan ung dich chuyen dai co the su dung cho muc đich tinh toan hoac cau truc. Mot phan ung dich chuyen dai rieng le lien quan toi su tiet lo mot trinh tu moi đap ung su hien dien cua mot dai khoi phat. Nhieu phan ung nhu vay co the lien ket lai thanh mot cau truc bac thac voi moi trinh tu đau ra moi đuoc tiet lo cua mot phan ung lai khoi phat mot phan ung dich chuyen dai o gan đo. Đieu nay cho phep xay dung cac mang luoi phan ung hoa hoc voi nhieu thanh to, the hien nhung kha nang tinh toan va xu ly thong tin phuc tap. Cac bac nay thuan ve mat nhiet đong do tao nen cac cap base moi, va entropy cua he tang tu cac phan ung giai tong hop. Cac bac dich chuyen chuoi cho phep cac qua trinh tong hop hoac tinh toan van hanh trong đieu kien đang nhiet, trai voi đoi hoi cua tong hop acid nucleic truyen thong voi phai nhiet đo tang len sau đo tu tu giam đi đe đam bao su hinh thanh chinh xac cac cau truc mong muon. Chung cung ho tro chuc nang xuc tac cua chuoi khoi phat.
Cac phuc hop dich chuyen dai cho phep cac cong logic phan tu co the thuc hien tinh toan phuc tap. Khong giong nhu may tinh đien tu truyen thong, su dung dong đien lam đau vao va đau ra, may tinh phan tu su dung nong đo cua cac chat hoa hoc nhat đinh lam tin hieu. Trong truong hop cua mach dich chuyen dai acid nucleic, tin hieu la su hien dien cua cac dai acid nucleic đuoc giai phong hoac tieu thu trong cac su kien ket hop va giai ket hop voi cac dai khac trong cau truc phuc dich chuyen. Cach tiep can nay đa đuoc su dung đe che tao thanh cong cac cong logic nhu AND, OR, va NOT. Gan đay, mot mach 4-bit su dung mot he cac cong chua 130 dai DNA đa chung to co the tinh toan can bac hai cua cac so nguyen tu 0-15.
Cung co the dung cac bac dich chuyen dai đe che tao cac cau truc tong hop đong luc hoc. Chung su dung mot cau truc "kep toc" cho cac chat phan ung, đe cho khi dai đau vao ket noi, trinh tu moi he lo nam tren cung phan tu tu thay vi giai tong hop. Đieu nay cho phep cac cau truc kep toc moi mo them vao mot phuc hop lon len. Cach tiep can nay co the tao nen nhung cau truc đon gian nhu la moi noi ba nhanh hoac bon nhanh va cac dendrimer.


Ung dung Cong nghe nano DNA la mot trong vai cach kha di đe xay dung cac cau truc phuc tap đuoc thiet ke voi su kiem soat chinh xac bac nano. Linh vuc nay bat đau he lo ung dung tiem nang trong viec giai đap nhung van đe khoa hoc co ban trong cac nganh sinh hoc cau truc va ly sinh hoc. Ung dung som nhat đuoc trong đoi ve mang nay, va hien van đang phat trien, lien quan toi nganh tinh the hoc, voi cac phan tu kho tinh the hoa trong đieu kien co lap co the sap xep vao trong nhung mang acid nucleic 3 chieu, cho phep xac đinh cau truc cua chung. Mot linh vuc khac su dung cac thanh DNA origami đe thay the cho cac tinh the long trong cac thi nghiem ve ghep cap luong cuc đien du trong pho ke NMR protein; viec su dung DNA co uu the la khac voi tinh the long, chung chiu đuoc cac chat tay dung đe ngung tu cac protein mang trong dung dich. Hon nua, cac cau truc DNA origami co the đong gop vao cac nghien cuu ly sinh ve chuc nang cua enzym va su cuon gap protein.
Cong nghe DNA đang huong toi nhung ung dung tiem nang trong thuc te. Kha nang sap xep cac nguyen tu cac cua cac mang acid nucleic goi rang chung co the co ung dung quan trong trong đien tu phan tu. Su tong hop cua mot cau truc acid nucleic co the dung lam khuon tong hop cho cac yeu to đien tu phan tu nhu cac soi day phan tu, cung cap mot phuong phap đe kiem soat su xep đat va cau truc tong the cua thiet bi o bac nanomet nhu the mot bang mach phan tu. Cong nghe nano DNA tung đuoc vi voi khai niem ve vat lieu co the lap trinh (tieng Anh: programmable matter). do su lien he giua tinh toan va tinh chat vat lieu cua no.
Trong mot nghien cuu thuc hien o Đai hoc Aarhus (Đan Mach), cac nha nghien cuu đa che tao thanh cong mot "hop" origami DNA. Hop nay đac biet o cho co the đong mo nhieu lan duoi su kich thich cua mot so "chia khoa" DNA hoac RNA.  Hop nay co trien vong dung đe van tai phan tu (trong y hoc nano) hoac kiem soat chuc nang cua nhung phan tu rieng le.
Co nhung tiem nang ung dung cong nghe DNA nano trong linh vuc y hoc nano, su dung kha nang thuc hien tinh toan tuong thich sinh hoc đe che tao nhung "vien thuoc thong minh" cho viec van chuyen thuoc toi đich đen la nhung co quan nhat đinh trong co the. Mot he thong nhu vay su dung mot hop DNA rong chua nhung protein co the gay nen su chet rung te bao ma chi mo ra khi o gan mot te bao ung thu. Cung co nhung moi quan tam khac trong viec đua cac cau truc nhan tao nay vao cac te bao vi khuan tong hop, co the su dung cac RNA phien ma cho viec tong hop, mac du nguoi ta van chua biet lieu cac cau truc phuc hop nay co the gap lai hoac tong hop trong te bao chat cua te bao đich hay khong. Neu thanh cong, đieu nay co the cho phep tao nen tien hoa đinh huong trong cac cau truc acid nucleic. Cac nha khoa hoc tai Đai hoc Oxford đa tuong thuat su tu tong hop cua bon dai DNA ngan thanh mot dang khung co kha nang đi vao ben trong te bao va ton tai trong vong 48 gio. Cac mat tu dien DNA nay co kha nang duy tri lien lac trong cac te bao than nguoi đuoc nuoi cay trong phong thi nghiep bat chap su tan cong cua cac enzym. Thi nghiem nay cho thay kha nang van chuyen thuoc vao ben trong te bao song su dung cac khung DNA. Mot tu dien DNA tuong tu đa đuoc dung đe van chuyen chat Can thiep RNA (RNAi) vao mot con chuot thi nghiem, theo mot bao cao cua mot nhom nghien cuu tu MIT. Su van chuyen chat can thiep RNA cho viec đieu tri đa buoc đau thanh cong bang cach su dung  polymer hoac lipid, nhung van co nhung gioi han ve đo an toan va đo nham đich chinh xac, cung nhu tuoi tho ngan trong cac te bao mau.


Thiet ke Cac cau truc nano DNA phai đuoc thiet ke theo y đo sao cho cac dai acid nucleic đon le tu ket hop thanh nhung cau truc mong muon. Qua trinh nay thuong bat đau voi viec xac đinh đac tinh cua mot cau truc đich hoac chuc nang mong muon. Sau đo, cau truc bac hai cua mot phuc hop đich đuoc xac đinh, bao gom thong tin ve su sap xep cac dai acid nucleic trong cau truc, va nhung phan nao cua nhung dai đo se gan vao voi nhau. Buoc cuoi cung la thiet ke cau truc bac mot, tuc xac đinh trinh tu chuoi thuc su cua moi tung acid nucleic.


= Thiet ke cau truc =
Buoc đau tien trong thiet ke mot cau truc nano acid nucleic la xac đinh xem lam the nao mot cau truc cho truoc co the bieu dien bang mot su sap xep nhat đinh cac dai acid nucleic. Buoc thiet ke nay xac đinh cau truc bac hai, hay vi tri cua cac cap base giu cho cac dai đon le gan ket voi nhau theo hinh dang mong muon. Mot vai cach tiep can đa đuoc chung minh bang thuc nghiem:

Cau truc xep gach. Cach tiep can nay phan nho cau truc đich ra thanh nhung đon vi nho hon voi lien ket manh giua cac dai chua trong tung đon vi, va cac tuong tac yeu giua cac đon vi voi nhau. No thuong đuoc dung đe tao nen cac mang tuan hoan, nhung cung co the ap dung cho tu tong hop theo thuat toan, tao nen mot co so cho tinh toan DNA. Đay la chien luoc thiet ke co uu the noi troi dung trong nhung nam tu giua thap nien 1990 toi giua thap nien 2000, truoc khi phuong phap origami DNA xuat hien.
Cap truc gap. Mot cach tiep can moi hon, tao nen cau truc nano tu mot dai dai duy nhat. Dai dai nay co the co mot trinh tu đuoc thiet ke đe gap lai do tuong tac voi chinh no, hoac co the gap lai nho nhung dai ngan hon goi la "ghim kep". Phuong phap sau (dung "ghim kep") goi la origami DNA, co the tao nen nhung hinh dang bac nano 2 hoac 3 chieu (xem muc Cau truc roi rac).
Tong hop đong luc. Cach tiep can nay truc tiep kiem soat qua trinh đong luc hoc cua su tu tong hop DNA, xac đinh ro tat ca cac buoc trung gian trong co che phan ung chu khong chi san pham cuoi cung. Đieu nay thuc hien đuoc nho su dung nhung vat lieu ban đau co cau truc "kep toc"; chung tong hop thanh hinh dang cuoi cung trong mot phan ung bac thac, theo mot trat tu nhat đinh(xem muc Bac dich chuyen dai o tren). Cach tiep can nay co loi the la xay ra đang nhiet-tuc o mot nhiet đo khong đoi. Đieu nay trai voi cac cach tiep can nhiet đong, von đoi hoi mot buoc u nhiet ma trong đo can thay đoi nhiet đo đe kich hoat su tong hop va khuyen khich viec hinh thanh chinh xac cac cau truc mong muon.


= Thiet ke chuoi =
Sau khi buoc thiet ke cau truc bac hai cho phuc hop đich bang mot trong cac cach tiep can o tren hoan thanh, nguoi ta can phai tao ra mot trinh tu thuc su cho chuoi nucleotide. Thiet ke acid nucleic la qua trinh gan mot trinh tu chuoi nhat đinh cho mot dai thanh phan cua cau truc sao cho chung se gan ket thanh hinh dang mong muon. Hau het cac phuong phap co muc đich thiet ke chuoi sao cho cau truc đich co nang luong nho nhat, va do đo đuoc uu tien ve mat nhiet đong, trong khi cac cau truc tong hop sai phai co nang luong lon hon va do đo khong đuoc uu tien. Đieu nay đuoc thuc hien hoac nho cac phuong phap heuristic đon gian va nhanh hon nhu cuc tieu hoa đoi xung chuoi, hoac bang cach su dung mo hinh nhiet đong lan can đay đu, von chinh xac hon nhung cham hon va đoi hoi nang luc tinh toan (cua may tinh) nhieu hon. Cac mo hinh hinh hoc đuoc dung kiem tra cau truc bac ba cua cac cau truc nano va đe đam bao rang cac phuc hop đo khong bi keo cang qua muc.
Thiet ke acid nucleic co muc đich tuong tu nhu thiet ke protein. Trong ca hai qua trinh, trinh tu chuoi đon phan phai đam bao nang luong cuc tieu cho cau truc đich. thiet ke acid nucleic co loi the la de dang ve mat tinh toan hon protein, boi quy tac ghep cap chuoi đon gian la đu đe tien đoan uu tien nang luong, khong can toi nhung thong tin chi tiet ve gap xep 3 chieu tong the cua cau truc. Đieu nay cho phep su dung cac phuong phap heuristic đem lai nhung thiet ke to ra ben vung trong thuc nghiem. Tuy nhien, cac cau truc acid nucelic it huu dung bang protein ve mat chuc nang boi protein co kha nang gap thanh nhung cau truc het suc phuc tap, cung nhu su han che ve đa dang hoa tinh cua bon loai nucleotide so voi 20 loai amino acid trong protein.


Vat lieu va ky thuat Trinh tu chuoi cua cac dai DNA tao nen cau truc đich đuoc thiet ke bang may tinh, su dung cac phan mem lam mau phan tu va lam mau nhiet đong. Cac phan tu đuoc tong hop dua tren cac phuong phap tong hop oligonucleotide thong thuong, thuong tu đong hoa trong mot bo tong hop oligonucleotide, va cac dai voi trinh tu tuy bien hien co san duoi dang san pham thuong mai.  Cac chuoi co the đuoc lam sach bang cach lam bien chat đien di gel neu can thiet, va nong đo co the xac đinh đuoc chinh xac qua mot trong vai phuong phap đinh tinh acid nucleic su dung pho ke hap thu tu ngoai.
Cac cau truc đich sau khi hinh thanh hoan toan se đuoc kiem chung bang phuong phap đien di gel tu nhien, cung cap thong tin ve hinh dang va kich thuoc cua cac phuc hop acid nucleic. Mot phep xet nghiem dich chuyen đo linh đong đien di co the khang đinh lieu cau truc đo co bao gom tat ca cac dai mong muon. Đoi khi nguoi ta cung dung cac phuong phap đanh dau huynh quang va truyen nang luong cong huong Forster(FRET)đe xac đinh cau truc cua cac phuc hop.
Kinh hien vi luc nguyen tu co kha nang chup anh truc tiep cac cau truc acid nuleic, rat thich hop voi cac cau truc hai chieu, nhung it huu dung cho cac cau truc ba chieu roi rac boi tuong tac giua mui do cua kinh hien vi voi cau truc acid nucleic von de đut gay; trong truong hop nay nguoi ta thuong dung kinh hien vi đien tu truyen qua va kinh hien vi đien tu cryo. Cac mang 3 chieu mo rong đuoc phan tich bang tinh the hoc tia X.


Lich su Nadrian Seeman đa lap nen nen tang khai niem cho cong nghe nano DNA vao đau nhung nam 1980. Đong luc ban đau cua Seeman la tao ra mot mang DNA ba chieu đe đinh huong nhung phan tu lon hon, giup đon gian hoa viec nghien cuu tinh the hoc cac phan tu nay do loai bo đuoc qua trinh phuc tap can đe thu đuoc nhung tinh the tinh khiet. y tuong nay đuoc la đen voi ong vao cuoi nam 1980, sau khi ong nhan ra su tuong tu giua ban khac go Chieu sau cua M. C. Escher va mot mang moi noi DNA sau nhanh. Vao luc bay gio nguoi ta đa biet đen mot so cau truc DNA phan nhanh tu nhien, bao gom nhanh chia tai tao DNA va moi noi Holliday di đong, nhung tam nhin cua Seeman nhung moi noi acid nucleic bat đong co the tao ra bang cach thiet ke chinh xac trinh du dai đe loai bo đoi xung trong phan tu tong hop, va rang nhung moi noi bat đong đo co the, ve mat nguyen ly, ket hop thanh nhung mang tinh the vung ben. Bai bao ly thuyet đau tien đe xuat so đo nay đuoc cong bo vao nam 1982, va mot moi noi DNA bat đong đau tien đuoc chung minh bang thuc nghien nam sau đo.
Nam 1991, phong thi nghiem cua Seeman o Đai hoc New York tuyen bo tong hop thanh cong mot khoi lap phuong DNA, cau truc tong hop ba chieu đau tien tu DNA, cong trinh nay đa đem lai cho ong giai Feynman ve Cong nghe Nano nam 1995. Sau đo mot khoi bat dien DNA chat cut cung xuat hien. Tuy nhien, cong đong nghien cuu som nhan ra rang nhung cau truc nay, voi hinh dang đa dien cung cac moi noi co gian nam o đinh, khong đu vung chac đe tao nen nhung mang ba chieu mo rong. Seeman phat trien motip xuyen cheo kep (DX) ben hon, vao nam 1998, cong tac voi Erik Winfree, cong bo thanh cong trong viec tao ra nhung mang hai chieu tu nhung vien gach DX. Nhung cau truc xep gach nay co loi the la chung cung cap kha nang thuc hien tinh toan DNA, nhu đuoc chung minh boi Winfree va Paul Rothemund trong mot bai bao nam 2004 ve su tu tong hop theo thuat toan cua mot cau truc mieng đem Sierpinski, giup ho nhan đuoc giai Feymann ve Cong nghe Nano nam 2009. Vien kien quan trong cua Winfree la cac vien gach DX co the su dung lam cac nhu cac vien gach Wang, nghia la su tong hop chung co kha nang thuc hien phep tinh toan. Su tong hop mot mang ba chieu cuoi cung cung đuoc Seeman thuc hien nam 2009, gan 30 nam sau khi ong xac đinh muc tieu đat đuoc no.
Nhung kha nang moi tiep tuc đuoc kham pha cho cac cau truc DNA tong hop trong suot nhung nam 2000. Co may nano DNA đau tien-mot motip thay đoi cau truc cua no theo mot đau vao-đuoc chung minh nam 1999, cung do nhom nghien cuu cua Seeman. Mot he thong cai tien, thiet bi acid nucleic đau tien su dung dich chuyen can thiep cho đung chan, đuoc chung minh boi Bernard Yurke nam sau đo. Buoc tien bo tiep theo la chyen đoi dich chuyen nay thanh chuyen đong co hoc, vao nam 2004-2005, mot so he thong DNA di chuyen đa đuoc chung minh boi cac nhom Seeman, Niles Pierce, Andrew Turberfield, va Chengde Mao. Y tuong su dung cac mang DNA đe lam khuon cho tong hop cac phan tu khac nhu cac hat nano va protein, do Bruche Robinson va Seeman đe xuat nam 1987, đa thanh hien thuc nam 2006-2007 boi cac nhom cua Hao Yan, Peter Dervan, va Thomas LaBean.
Nam 2006, Rothemund lan đau tien chung minh ky thuat origami DNA cho phep che tao de dang nhung cau truc DNA xep gap vung chai voi hinh dang tuy y. Rothemund xem phuong phap nay nhu trung gian ve mat khai niem giua cac mang DX cua Seeman su dung nhieu dai ngan, va bat dien DNA cua William Shih bao gom hau nhu chi mot dai rat dai. Origami cua Rothemund chua mot dai dai gap lai nho su ho tro cua mot so dai ngan. Phuong phap nay cho phep che tao nhung cau truc lon hon nhieu so voi truoc kia, va it phuc tap ve mat ky thuat ttrong viec thiet ke va tong hop. Origami DNA len trang bia cua tap chi Nature ngay 15 thang 3 nam 2006. Sau đo, vao nam 2009, Douglas đa che tao đuoc origami dang đac 3 chieu, trong khi cac nhom cua Jørgen Kjems va Yan tao đuoc cau truc rong lam tu cac mat hai chieu.
Ban đau cong nghe nano DNA đuoc đon nhan voi it nhieu ngo vuc do viec su dung acid nucleic ngoai linh vuc sinh hoc đe lam vat lieu xay dung cau truc hay thuc hien  tinh toan, cung nhu uu the cua nhung thi nghiem chung minh nguyen ly mo rong cac trien vong cua linh vuc nhung van con xa voi ung dung thuc. Bai bao cot moc nam 1991 Seeman ve tong hop khoi lap phuong DNA đa bi to Science tu choi sau du mot nguoi phe binh ca ngoi tinh đoc đao cua no nhung mot nguoi khac lai phe phan rang no thieu lien quan toi sinh hoc. Tuy nhien toi đau thap nien 2010, linh vuc đa mo rong cac tiem nang cua no toi muc ma ung dung cho nghien cuu khoa hoc co ban đa đuoc hien thuc hoa, va cac ung dung thuc te trong y hoc va cac nganh khac bat đau tro nen kha thi. Linh vuc nay đa lon len tu cho chi co vai phong thi nghiem tich cuc nghien cuu vao nam 2001 len toi it nhat 60 phong thi nghiem nhu the vao nam 2010, tang cuong von tri tue đau tu cung nhu so luong nhung tien bo khoa hoc trong thap ki nay.


Tham khao Đoc them Đai cuong:

Seeman, Nadrian C. (thang 6 nam 2004). "Nanotechnology and the double helix". Scientific American. Quyen 290 so 6. tr. 64–75. doi:10.1038/scientificamerican0604-64. PMID 15195395.—Mot bai viet danh cho gioi khong chuyen cua nguoi sang lap nen linh vuc moi nay
Seeman, Nadrian C. (ngay 9 thang 6 nam 2010). "Structural DNA nanotechnology: growing along with Nano Letters". Nano Letters. Quyen 10 so 6. tr. 1971–1978. Bibcode:2010NanoL..10.1971S. doi:10.1021/nl101262u. PMC 2901229. PMID 20486672.—Mot bai phe binh cac ket qua nghien cuu trong giai đoan 2001–2010
Seeman, Nadrian C. (2010). "Nanomaterials based on DNA". Annual Review of Biochemistry. Quyen 79. tr. 65–87. doi:10.1146/annurev-biochem-060308-102244. PMC 3454582. PMID 20222824.—Mot bai phe binh toan dien hon bao gom cac nhung ket qua cu va moi ve linh vuc
Service, Robert F. (ngay 3 thang 6 nam 2011). "DNA nanotechnology grows up". Science. Quyen 332 so 6034. tr. 1140–1143. doi:10.1126/science.332.6034.1140. and doi:10.1126/science.332.6034.1142.—Mot bai bao nghien cuu tap trung vao lich su cua nganh va su phat trien nhung ung dung moi
Zadegan, Reza M.; Norton, Michael L. (thang 6 nam 2012). "Structural DNA Nanotechnology: From Design to Applications". Int. J. Mol. Sci. Quyen 13 so 6. tr. 7149–7162. doi:10.3390/ijms13067149. PMC 3397516. PMID 22837684.{{Chu thich tap chi}}:  Quan ly CS1: DOI truy cap mo nhung khong đuoc đanh ky hieu (lien ket)-Mot bai phe binh toan dien gan đay ve linh vuc nay
Ve nhung đe tai cu the:

Bath, Jonathan; Turberfield, Andrew J. (ngay 5 thang 5 nam 2007). "DNA nanomachines". Nature Nanotechnology. Quyen 2 so 5. tr. 275–284. Bibcode:2007NatNa...2..275B. doi:10.1038/nnano.2007.104. PMID 18654284.—Mot bai phe binh ve cac thiet bi co hoc nano acid nucleic
Feldkamp, Udo; Niemeyer, Christof M. (ngay 13 thang 3 nam 2006). "Rational design of DNA nanoarchitectures". Angewandte Chemie International Edition. Quyen 45 so 12. tr. 1856–76. doi:10.1002/anie.200502358. PMID 16470892.—Mot bai phe binh tu quan điem ve thiet ke cau truc thu cap
Lin, Chenxiang; Liu, Yan; Rinker, Sherri; Yan, Hao (ngay 11 thang 8 nam 2006). "DNA tile based self-assembly: building complex nanoarchitectures". ChemPhysChem. Quyen 7 so 8. tr. 1641–1647. doi:10.1002/cphc.200600260. PMID 16832805.—Mot bai phe binh ngan tap trung vao tong hop xep gach
Zhang, David Yu; Seelig, Georg (thang 2 nam 2011). "Dynamic DNA nanotechnology using strand-displacement reactions". Nature Chemistry. Quyen 3 so 2. tr. 103–113. Bibcode:2011NatCh...3..103Z. doi:10.1038/nchem.957. PMID 21258382.—Mot bai phe binh ve cac he thong DNA su dung co che dich chuyen dai
Cau truc nano tu sao chep đuoc lam tu DNA Luu tru ngay 18 thang 4 nam 2017 tai Wayback Machine N.L.H (theo Phys.org, 28/5/2015). Cuc Thong tin Khoa hoc va Cong nghe Quoc gia. Cap nhat luc: 05 Thang Sau 2015 2:35:12 CH


Lien ket ngoai Hiep hoi Quoc te ve Khoa hoc, Tinh toan va Ky thuat Nano - International Society of Nanoscale Science, Computation and Engineering (ISNSCE)
What is Bionanotechnology? tren YouTube - Cong nghe sinh hoc nano la gi? Shawn Douglas. Đa tai len vao 07-03-2011
Vat lieu nano tai Tu đien bach khoa Viet Nam
Nanotechnology tai Encyclopædia Britannica (tieng Anh)