Att skapa konstgjorda strukturer från DNA är målet för DNA-nanoteknik. Denna nya disciplin, som kombinerar biologi, fysik, kemi och materialvetenskap utnyttjar förmågan hos de naturliga DNA-stammarnas kapacitet för självmontering. Smileys eller små lådor, att mäta bara 10s nanometer skapades från DNA i en droppe vatten. Prof Alexander Heckel och hans doktorand Thorsten Schmidt från "Cluster of Excellence for Macromolecular Complexes" vid Goethe -universitetet kunde skapa två ringar av DNA med endast 18 nanometer stora, och att låsa dem som två länkar i en kedja. En sådan struktur kallas catenan, en term som kommer från det latinska ordet catena (kedja). Schmidt, som gifte sig under tiden han arbetade på nano-ringarna, tror att de förmodligen är världens minsta vigselringar.

Ur ett vetenskapligt perspektiv, strukturen är en milstolpe inom området DNA-nanoteknik, eftersom katenanens två ringar är, i motsats till majoriteten av de DNA nanoarkitekturer som redan har realiserats, inte fasta formationer, men - beroende på miljöförhållandena - fritt vridbart. De är därför lämpliga som komponenter i molekylära maskiner eller till en molekylär motor. "Vi har fortfarande en lång väg kvar innan DNA -strukturer som catenan kan användas i vardagliga föremål", säger professor Alexander Heckel, "men strukturer av DNA kan, Inom en snar framtid, användas för att arrangera och studera proteiner eller andra molekyler som är för små för en direkt manipulation, med hjälp av automatisk organisation. "På detta sätt, DNA-nanokonstruktioner kan bli ett mångsidigt verktyg för nanometervärlden, som det är svårt att komma åt.

Vid tillverkning av DNA-nanoarkitektur, forskarna drar fördel av parningsreglerna för de fyra DNA-nukleobaserna, enligt vilka två naturliga DNA-strängar också kan hitta varandra (i DNA-nanoarkitektur, basordningen är utan biologisk betydelse). Ett A på en sträng parar sig med T på den andra strängen och C är komplementärt till G. Tricket är att skapa sekvenserna för de inblandade DNA-strängarna på ett sådant sätt att man säkerställer att den önskade strukturen byggs upp av sig själv utan direkt ingrepp från försökspersonens sida. Om bara vissa delar av de använda trådarna kompletterar varandra, grenar och korsningar kan skapas.

Som rapporterats av Schmidt och Heckel i tidningen Nano bokstäver , de skapade först två C-formade DNA-fragment för katenanerna. Med hjälp av speciella molekyler som fungerar som sekvensspecifikt lim för dubbelhelixen, de arrangerade "Cs" på ett sådant sätt att de skapade två korsningar, med de öppna ändarna av "Cs" pekande bort från varandra (se bilder). Catenan skapades genom att lägga till två trådar som fäster vid ändarna av de två ringfragmenten, som fortfarande är öppna. Thorsten Schmidt tillägnade publikationen till sin fru Dr Diana Gonçalves Schmidt, som också uppskattar arbetet på vetenskaplig nivå, eftersom hon också ingick i Alexander Heckels arbetsgrupp.

Eftersom de är mycket mindre än våglängderna för synligt ljus, ringarna kan inte ses med ett standardmikroskop. "Du skulle behöva slå ihop cirka 4000 sådana ringar för att ens uppnå diametern på ett människohår", säger Thorsten Schmidt. Han visar därför katenanerna med ett skanningskraftsmikroskop, som skannar de ringar som lagts på en yta med extremt fin spets.