La creazione di strutture artificiali dal DNA è l'obiettivo della nanotecnologia del DNA. Questa nuova disciplina, che unisce biologia, fisica, la chimica e la scienza dei materiali si avvale della capacità dei ceppi naturali di DNA di autoassemblarsi. Faccine o scatoline, misurando solo 10 nanometri sono stati creati dal DNA in una goccia d'acqua. Il professor Alexander Heckel e il suo studente di dottorato Thorsten Schmidt del "Cluster of Excellence for Macromolecular Complexes" della Goethe University sono stati in grado di creare due anelli di DNA di soli 18 nanometri, e intrecciarli come due anelli di una catena. Tale struttura è chiamata catenan, termine derivato dal latino catena (catena). Schmidt, che si è sposato mentre lavorava ai nano-anelli, ritiene che siano probabilmente le fedi nuziali più piccole del mondo.

Dal punto di vista scientifico, la struttura è una pietra miliare nel campo della nanotecnologia del DNA, poiché i due anelli del catenano sono, a differenza della maggior parte delle nanoarchitetture del DNA che sono già state realizzate, non formazioni fisse, ma, a seconda delle condizioni ambientali, liberamente orientabile. Sono quindi adatti come componenti di macchine molecolari o di un motore molecolare. "Abbiamo ancora molta strada da fare prima che le strutture del DNA come il catenano possano essere utilizzate negli oggetti di uso quotidiano", afferma il professor Alexander Heckel, "ma le strutture del DNA possono, nel futuro prossimo, essere usato per organizzare e studiare proteine ​​o altre molecole che sono troppo piccole per una manipolazione diretta, per mezzo di auto-organizzazione." In questo modo, Le nano-architetture del DNA potrebbero diventare uno strumento versatile per il mondo dei nanometri, cui l'accesso è difficoltoso.

Nella produzione di nano-architettura del DNA, gli scienziati sfruttano le regole di accoppiamento delle quattro basi azotate del DNA, secondo cui due filamenti naturali di DNA possono trovarsi anche tra loro (nella nanoarchitettura del DNA, l'ordine di base è senza significato biologico). Una A su un filamento si accoppia con T sull'altro filamento e C è complementare a G. Il trucco consiste nel creare le sequenze dei filamenti di DNA coinvolti in modo tale da garantire che la struttura desiderata si formi da sola senza intervento diretto da parte dello sperimentatore. Se solo alcune parti dei fili utilizzati si completano a vicenda, si possono creare rami e giunzioni.

Come riportato da Schmidt e Heckel sulla rivista Nano lettere , hanno prima creato due frammenti di DNA a forma di C per i catenani. Con l'aiuto di speciali molecole che fungono da collante sequenza-specifica per la doppia elica, hanno disposto le "C" in modo tale da creare due giunzioni, con le estremità aperte delle "C" rivolte l'una verso l'altra (vedi immagini). Il catenano è stato creato aggiungendo due fili che si attaccano alle estremità dei due frammenti di anello, che sono ancora aperti. Thorsten Schmidt ha dedicato la pubblicazione a sua moglie, la dottoressa Diana Gonçalves Schmidt, che apprezza il lavoro anche a livello scientifico, poiché faceva parte anche del gruppo di lavoro di Alexander Heckel.

Poiché sono molto più piccoli delle lunghezze d'onda della luce visibile, gli anelli non possono essere visti con un microscopio standard. "Dovresti mettere insieme circa 4000 di questi anelli per raggiungere anche il diametro di un capello umano", dice Thorsten Schmidt. Visualizza quindi i catenani con un microscopio a scansione di forza, che scansiona gli anelli che sono stati posizionati su una superficie con una punta estremamente fine.