说到创造纳米技术，人们不能简单地用手来建造它。相反，研究人员需要能够自我组装的纳米尺寸的东西。DNA折纸是一种通过折叠DNA链来创造纳米尺寸形状的方法。这可用于制造纳米机器、传感器和纳米机器人，用于从生物物理学到物理计算的各个领域。

然而，这些结构背后的设计过程需要设计师提前构思最终产品的外观，并从单链 DNA 中逐个设计复杂的结构。这个过程非常耗时，并且限制了可以探索的可能设计空间。

近年来，已经发布了半自动化工具来辅助设计过程，这些工具极大地扩展了用户的能力。然而，不存在完全自动化的设计工具来创建多层 DNA 折纸结构，这些结构构成了当今使用的大多数 DNA 折纸设计。

机械工程学助理教授丽贝卡·泰勒(Rebecca Taylor)说：“设计这些结构有一种更有效，更强大的方法。” “缺乏生成多层 DNA 折纸的自动化能力一直是该领域的主要需求。”

DNA 折纸设计的新方法来自 CMU 的一个跨学科研究团队。Tito Babatunde，机械工程博士。学生，提出了一种生成和优化 DNA 折纸纳米结构设计的新方法。在 Rebecca Taylor 和 Jonathan Cagan 的建议下，她结合了他们的专业知识来解决纳米结构设计问题。

“我们在这里采用真正的跨学科方法，”机械工程教授 Cagan 说。“我们采用了两个离散的领域，并意识到它们重叠并且提供了真正独特的东西并且可以提高性能。”

Cagan 开创了一种称为形状退火的生成计算方法。形状退火用于设计复杂的结构，方法是在确定最佳设计之前调查广泛的设计。这种方法使研究人员不必在错误的设计上浪费任何时间或材料。在这个项目中，Babatunde 将形状退火与 DNA 连接和形成的基本方式相结合。

DNA 遵循一组简单的规则，这些规则决定了哪些化合物可以配对。由于这些规则已广为人知，因此研究人员可以利用其可预测性。研究人员从单链 DNA 开始并将其“钉”成所需的 2D 或 3D 形状。一旦这个过程完成，DNA 纳米结构将作为纳米技术最后一部分的支架。

在他们的论文中，Babatunde 和她的团队表明，这种设计生成过程适用于各种形状。除了使用经典的设计形状外，该团队还展示了他们的程序适用于斯坦福兔子，这是一种用于展示他们工作灵活性的复杂形状。

接下来，Babatunde 将使算法更具泛化性。未来的项目可能包括集成更多约束，例如外部涂层或网格。此外，该团队可以在其他情况下使用他们的算法或探索不同类型的 DNA折纸算法。然而，Babatunde 最兴奋的是从 DNA结构中创造出一种物理纳米技术。

“我不仅期待使用我们的方法来设计纳米结构，而且还期待在实验室中构建它们，”Babatunde 说。“正是通过构建这些创新结构，这项技术将展示响应式纳米机器对药物输送到纳米机械传感器和纳米光刻的影响。”