通过一种被称为“DNA折纸”的技术，科学家们已经制造出了迄今为止最快、最持久的DNA纳米马达。Angewandte Chemie发表了这项发现，它为如何在纳米尺度上优化马达的设计提供了蓝图——比典型的人类细胞小数百倍。
这篇论文的资深作者、埃默里大学(Emory University)的化学教授哈立德•萨拉塔(Khalid Salaita)表示:“纳米级马达在生物传感、合成细胞的制造以及分子机器人技术方面有着巨大的应用潜力。”“DNA折纸让我们得以修补马达的结构，并梳理出控制其性能的设计参数。”
新的DNA马达是棒状的，使用RNA燃料在直线上持续滚动，无需人工干预，速度可达每分钟100纳米。这比以前的DNA马达快了10倍。
萨拉塔也是华莱士·h·库尔特生物医学工程系的教员，这是佐治亚理工学院和埃默里大学的一个联合项目。这篇论文是由Salaita实验室与埃默里大学医学院(Emory’s School of Medicine)助理教授柯永刚(Yonggang Ke)和华莱士·h·库尔特(Wallace H. Coulter)生物医学工程学院(Department of Biomedical Engineering)合作完成的。
“我们设计的DNA马达速度很快，”柯说，“但要实现大自然生物马达的通用性和效率，我们还有很长的路要走。”最终，我们的目标是制造出与蛋白质的复杂程度和功能相匹配的人造马达，这些蛋白质可以在细胞中移动货物，并让它们发挥各种功能。”
使事情的DNA,绰号DNA折纸在日本传统折纸工艺,利用DNA碱基的自然亲和力,G、C、T配对。通过移动DNA链上的字母序列，研究人员可以使DNA链以不同的方式结合在一起，形成不同的形状。DNA“折纸”的硬度也可以很容易地进行调整，因此它们可以像干燥的意大利面一样笔直，也可以像煮熟的意大利面一样弯曲缠绕。
近几十年来，不断增长的计算能力以及DNA自组装技术在基因组学行业中的应用大大推动了DNA折纸领域的发展。 DNA马达的潜在用途包括：纳米胶囊形式的药物输送装置，当到达目标位置时会打开；纳米计算机和在纳米级装配线上工作的纳米机器人。
“这些应用程序现在看起来像是科幻小说，但我们的工作正在帮助它们更接近现实，”埃默里（Emory）博士候选人，第一篇论文的作者阿里西娜·巴兹拉夫尚（Alisina Bazrafshan）说。
DNA马达的最大挑战之一是，控制纳米级运动的规则与人类所见物体的规则不同。分子规模的设备必须通过不断的分子弹幕来对抗自己的方式。这些力会导致这种微小的装置随机漂移，就像漂浮在河面上的花粉粒一样，这种现象被称为布朗运动。
液体的粘度也会对像分子这样微小的物体产生更大的影响，因此水变得更像糖蜜。
许多现有的DNA马达通过机械式的跨腿运动“行走”。问题在于两足动物的内在倾向往往是不稳定的。多于两条腿的步行电动机可以获得稳定性，但是多余的腿会使它们减速。
埃默里（Emory）研究人员设计了一种可旋转的杆状DNA电机，从而解决了这些问题。电机的杆或“底盘”由16条DNA链组成，这些DNA链以四乘四堆叠的形式结合在一起，形成具有四个平坦侧面的梁。从杆的每个表面伸出36比特的DNA，就像小脚一样。
为了促进运动，将电机放置在RNA轨道上，RNA是一种碱基对与DNA碱基对互补的核酸。 RNA拉动电机一侧的DNA脚并将其绑定到轨道。一种仅靶向与DNA结合的RNA的酶，然后迅速破坏结合的RNA。这会导致电机滚动，因为电机下一个面上的DNA脚由于对RNA的吸引力而向前拉。
滚动的DNA马达形成了一条持久的路径，因此它继续沿直线运动，这与行走的DNA马达更随机的运动相反。滚动运动还增加了新的DNA电动机的速度：它可以在两到三个小时内传播人类干细胞的长度。以前的DNA马达需要大约一天的时间才能覆盖相同的距离，而大多数马达却缺乏将其保持那么远的毅力。
最大的挑战之一是在纳米级上测量电动机的速度。通过在DNA马达的任一端添加荧光标签并优化荧光显微镜上的成像条件，可以解决该问题。
通过反复试验，研究人员确定刚性杆的形状对于直线运动是最佳的，并且电动机每个面上的36英尺为速度提供了最佳密度。
Bazrafshan说：“我们为DNA折纸电机提供了一个可调平台，其他研究人员可以使用该平台来设计，测试和优化电机，以进一步推动该领域的发展。” “我们的系统允许您测试各种变量的影响，例如底盘形状和刚度以及支脚的数量和密度，以微调您的设计。”
例如，哪些变量会引起DNA马达绕圈运动？ 还是电动机绕过障碍物？ 还是可以响应特定目标的人？
Bazrafshan说：“我们希望其他研究人员根据这些发现提出其他创造性的设计。”
