DNAナノテクノロジー
一つ一つが多面体と同じ連結性を持つ3次元複合体をDNAから合成できることも実証されている。そこではDNA二重鎖が多面体の辺となり、DNAジャンクションが頂点となる。多面体の種類は立方体や八面体など数多い。初期の例では、複数のライゲーションと固相合成ステップを繰り返して連環DNA多面体を作り出しており、大きな労力を要した。研究が進むと合成がはるかに容易な多面体構造が作り出された。例としては、たった一本のDNA鎖が正しく折りたたまれて形成される八面体や、4本のDNA鎖から1ステップで生成する四面体(記事冒頭の図に示されている)がある。
不規則な任意形状のナノ構造を作る場合、通常はDNAオリガミ法が用いられる。「スキャフォールド(足場)」と呼ばれる天然の長い一本鎖ウィルスDNAを、コンピュータで設計された多数の短い「ステープル(かすがい)」鎖によって折りたたんで望みの形状を作り出す方法である。その利点は、塩基配列が足場鎖によって事前に決定されており、ほかのほとんどのDNAナノテクノロジー技術と違って核酸鎖の純度や化学量論性を高く保つ必要がないため、設計が容易だというところにある。DNAオリガミ法はまず2次元形状で実証された。最初に作られた形状にはスマイリーフェイスや西半球の略地図、モナリザの絵などがあった。平行にした多くのDNA鎖をハニカム状に積み上げて堅固な3次元構造を作成したり、2次元面構造を折りたたんで段ボール箱のような中空の3次元的形状とすることもできる。箱状構造は刺激を受けると蓋が開いて分子貨物を露出ないし放出するようにプログラムできるため、プログラマブルな分子ケージ(英語版)としての応用が見込まれる。
ほかにも、DNAアレイの構造を2進数と対応させ、アレイの成長とともに数が増加していくバイナリカウンタシステムを作った例がある。これらの結果はDNAアレイのアセンブリに計算処理が組み込めることを実証している。
DXアレイから中空のナノチューブを形成することも行われている。チューブの直径は4–20 nmで、2次元格子が反って丸まったものとみられる。サイズと形状はカーボンナノチューブ (CNT) に近い。DNAナノチューブはCNTのように電気伝導性は持たない代わりに、構造を変更したり他の構造と連結することが容易である。DNAナノチューブの作製スキームはいくつもあり、曲率を持つDXタイルに格子を組ませて丸まったチューブを作る方法はその一つである。輪を描いた一本鎖をタイルとすることでチューブの周長を固定する方法もあり、そこではチューブの剛性は創発的に生じる。
DNAによって3次元格子を作ることはDNAナノテクノロジーの初期から目標とされてきたが、実現は非常に難しかった。2009年になってようやく、張力と圧縮力をバランスさせるテンセグリティの概念に基づくモチーフによって実現されたことが報告された。
ターゲット構造を作るためのDNA鎖の配列設計は分子モデリングおよび熱力学モデリングソフトウェアによってコンピュータ上で行われる。次に、標準的なオリゴヌクレオチド合成(英語版)法によって核酸そのものを合成する。このステップは自動化された合成装置によるのが普通である。特定用途向けに配列された核酸鎖は市販もされている。必要に応じて変性ゲル電気泳動によって核酸鎖の精製を行い、さらに紫外線吸収分光法を用いた核酸定量(英語版)法によって濃度を正確に決定する。
標的構造が完成したかどうかは非変性ゲル電気泳動で検証できる。この方法からは核酸複合体のサイズと形状に関する情報が得られる。ゲルシフトアッセイを行えば構造に必要な鎖がすべて組み込まれたかを評価できる。蛍光標識とフェルスター共鳴エネルギー移動 (FRET) による構造評価も行われることがある。
核酸構造を直接観察するには原子間力顕微鏡があり、これは拡張2次元格子には有効だが、離散3次元構造では核酸構造が脆く探針から影響を受けるため適していない。その場合、代わりに透過型電子顕微鏡と低温電子顕微鏡法が用いられることが多い。拡張3次元格子ではX線構造解析が行われる。