纳米科技的进步为各种各样“智能”纳米设备的出现铺开了道路。例如那些通过和药物结合，以寻找并杀死肿瘤细胞的微型机器人。为了生产出上述尺寸的纳米装置，科学家们把眼光瞄向了DNA。DNA没有像拥有大量氨基酸序列的蛋白质那么复杂，DNA只需要一些碱基对，但是科学家发现了这种极简主义的吸引力。
“控制DNA互相作用的法则很简单且容易掌控，”牛津大学的纳米科学家Andrew Turberfield称：“A和T配对、C和G配对，就这么简单。”令基于DNA的纳米机器比执行同一功能的基于蛋白质的纳米机器更容易设计的原因就在于这极为有限的配对原则。他指出，在最近的十年里一系列的基于DNA的纳米技术的发展的确让人眼花缭乱，例如DNA walker、DNA计算机以及生物传感器等。
自主移动的纳米马达
DNA纳米技术的重大进展之一是DNA纳米马达的出现。这种自主移动设备可被编程后，直接携带药物向靶组织运输，或像一个微型工厂那样组合出新的药物。
基于DNA的纳米机器根据互补配对原则，可沿单链DNA的序列延伸方向移动，预设好DNA的轨道可使“DNA Walker”像单轨电车一样沿既定路径移动。2009年，纽约大学的Nadrian Seeman小组建立了一个称作“DNA Walker”的DNA纳米机器人用两条DNA“腿”像蠕虫一样在49纳米长的DNA路径上行走。
与其DNA纳米机器人做盲目的移动，研究人员更希望它可以直接携带药物或是组合有用的产物。2010年，希曼发明了一个可充当“纳米组装线”的DNA walker，它可以组装不同的产品。在这个系统中，6目标的DNA walker形状像一个海星，沿着DNA路径翻转移动。这听起来是很难理解，希曼形容这个系统说它就像一条汽车生产线，在线上走一遭就能接收到8个不同的组件。
接下来，希曼希望建立来一个更快更简单的“纳米马达”，这将令其更好的串联起来多种聚合物，最终目的要用于医疗。牛津大学的Turberfield也同样关注着这项技术。
在DNA上行走原理
基于DNA的生物传感
DNA的灵活性和简洁性令其适合于制作易于再生的生物传感器。佛罗里达大学的化学家Weihong Tan意识到，DNA可以被用来创建一个传感器，能够轻松切换“开”和“关”状态。为证明这个理论，谭和他的团队设计的生物传感器开关，通过将染料银珠共轭联接在DNA链上以及将DNA链锚在金表面来实现“开启”和“关闭”的效果。其中用到了ATP作为一种分子靶标，在“开启”和“关闭”两种状态间有条件的转化。
尽管他的传感器设计仍处于早期阶段，但其设想的服务类型已经圈定了癌症生物标志物检测这一高端热门领域。他指出，只用通过检测链绑定一个特定的癌症生物标志物，无需放射性标记或荧光染料就能灵敏的检测癌症在体内的迹象。
从细菌到人，所有生物都使用“生物分子开关”（由RNA或蛋白制成、可改变形状的分子）来监测环境。这些“分子开关”的诱人之处在于：它们很小，足以在细胞内“办公”，而且非常有针对性，足以应付非常复杂的环境。
DNA与计算
然而，DNA的另一个潜在用途是在数据存储和计算，研究人员最近展示了分子的存储和传输信息的能力。哈佛大学的研究人员通过对DNA的解析发现了其高容量的信息储存能力，相当于每立方毫米的DNA可以储存5 petabits（千兆兆比特）的数据。热心于此的科学家们都希望能利用DNA的编码原则，建立完整的基于DNA存储的计算机。
为了将文件存入DNA，英国欣克斯顿的欧洲生物信息研究所的研究员戈德曼和他的同事将文本、图片或音频数据转成二进制代码。之后，用戈德曼编写的程序将这些二进制代码的“0”和“1”再转换 成代表DNA的4个碱基的代码A、T、G、C。通过这串字母，他们绘制了几千个DNA片段的蓝图，每一个都包含文件的一段。戈德曼说，文件被分成片段，每一个片断要用指数代码标记，代码包括片段所归属文件以及在文件中的位置，就像是一本书中的页码和每页的标题一样。
通过两周的努力，他们将这些文件成功的完成了一个写入和读取的过程。“我们把这些片段合成完整的DNA，然后用DNA测序仪读取碱基A、T、G、C的顺序，”戈德曼说，“再用软件将碱基翻译成二进制代码‘0’和‘1’，这样就可以成功的将文件读取了。”
尽管看起来以基于DNA的计算方式并不能像基于硅的芯片那样闪电般普及进我们的笔记本电脑和智能手机，但是DNA能让我们实现更多硅芯片所完成不了的环境，比如说活细胞。麻省理工学院的Lu说。
据在二月十日的《自然-生物技术》上发表的一篇文章显示，Lu和他的同事们利用大肠杆菌细胞，以细胞为基础的逻辑电路“记忆”功能，他们已经永久改变DNA序列，进行设计。该系统依靠DNA重组酶，可翻转的方向转录启动或终止绿色荧光蛋白（GFP）的基因。翻转面向后方的启动子可以开启GFP的表达。相反，反向前进可以终止可以阻止GFP的表达。通过使用独特的两种不同的DNA重组酶的靶序列，Lu可以控制启动子或终止子。Lu和他的团队通过开关启动子的数量和方向，以及不断变化的重组目标的序列两侧各遗传因素，诱导细菌的细胞进行基本的逻辑功能，如AND和OR。
更重要的是，因为重组酶永久地改变了细菌的DNA序列，细胞“记住”了这些被改变的逻辑，他们已经完成了90个细胞分裂的功能。Lu设想依靠这样的系统应用在医疗领域，可以设计诊断工具等。
难以理解的DNA数字技术仍需要时间
尽管从病床头或商业市场应用到这些研究还需要时日，但研究人员乐观的表示：“越来越多的在纳米尺度上可以构建更复杂的事情了”，“尽管我们正处在非常初期的阶段，但我们感觉我们的方式可行。”
DNA这种本来纯生命科学领域的东西，如今和数字信息初步完成了对接。尽管这种结合理论听起来仍然是那么的难以理解，但是科学家们所做的事证实了这种设想显然不是天方夜谭，有理由相信DNA的存储技术和应用将导致一场信息领域的革命，人工智能之于生命体的研究又接近了一步。
