移开蒙娜丽莎，井字游戏来了。
就在大约一年前，加州理工学院(Caltech)生物工程学助理教授钱璐璐(Lulu Qian)实验室的科学家们宣布，他们已经使用了一种名为“DNA折纸”(DNA origami)的技术，创造出可以自我组装成更大纳米结构的瓦片，这种结构可以携带预先设计好的图案。他们选择制作世界上最小版本的标志性的蒙娜丽莎。
这一壮举令人印象深刻，但这项技术有一个类似于达芬奇油画的局限性:一旦图像被创造出来，它就不容易被改变。
现在，加州理工学院的团队在这项技术上又向前迈进了一大步。他们创造了更有活力的新瓦片，让研究人员能够重塑已经构建好的DNA结构。十多年前，加州理工学院的Paul Rothemund (BS ‘ 94)开创了DNA折纸的先声，他用这项技术创造了一个笑脸。钱的团队现在可以把微笑变成皱眉，然后，如果他们愿意，把皱眉倒过来。他们甚至走得更远，形成了一个微观的井字游戏，在这个游戏中，玩家通过在棋盘上添加特殊的DNA块来放置X和O。
钱说:“我们开发了一种机制来对复杂DNA纳米结构之间的动态相互作用进行编程。使用这个机制，我们创造了世界上最小的玩井字游戏的棋盘，其中的每一步都涉及到分子的自我重组，以便同时交换数百条DNA链
把碎片拼在一起
这种交换机制结合了两种先前开发的DNA纳米技术。它使用了来自一个的积木和来自另一个的一般概念:自组装瓷砖，用来创造微型的蒙娜丽莎;钱学森的团队已经用链置换技术制造了DNA机器人。
这两种技术都利用了DNA通过分子排列来编程的能力。每条DNA链都由一个主链和四种称为碱基的分子组成。这些碱基——腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶(缩写为A、T、C和g)——可以以任何顺序排列，其顺序表示细胞可以使用的信息，或者在本例中表示工程纳米机械可以使用的信息。
DNA用于构建纳米结构的第二个特性是，A、T、C和G碱基有与对应碱基配对的自然倾向。A碱基对和T, C碱基对和g，通过扩展，任何碱基对的序列都想和一个互补序列配对。例如，阿塔格卡将希望与TAATCGT合作。
一对互补的DNA序列结合在一起。
然而，序列也可以与部分匹配的序列配对。如果将ATTAGCA和TAATACC放在一起，它们的ATTA和TAAT部分将配对，不匹配的部分将悬挂在末端。两条链相互补充得越紧密，它们相互吸引的程度就越高，它们之间的联系也就越紧密。
部分配对的DNA链在末端留下未配对的序列。
为了描绘线位移发生的情况，想象两个人正在约会，他们有几个共同点。艾米喜欢狗、徒步旅行、看电影和去海滩。亚当喜欢狗、徒步旅行和品酒。他们因共同对狗狗和徒步旅行的兴趣而结下了不解之缘。然后另一个人进入了画面。艾迪碰巧喜欢狗、徒步旅行、电影和保龄球。艾米意识到她和埃迪有三个共同点，和亚当只有两个共同点。艾米和埃迪发现自己被对方强烈吸引，亚当被抛弃了——就像一条移位的DNA链。
艾米和亚当像互补的DNA链一样配对。
埃迪和艾米有更多的共同点，他们的关系也更紧密。就像DNA链置换一样，艾米和埃迪离开了
亚当现在是一个人，很像一条移位的DNA链。
另一种技术，自组装瓷砖，则更容易解释。从本质上讲，尽管所有的瓦片都是正方形的，但它们的设计就像拼图一样。每一块瓷砖在组装的图片中都有自己的位置，而且它只适合那个位置。
在创造这项新技术的过程中，钱的团队给自组装瓷砖注入了置换能力。结果是，瓦片可以在结构中找到它们指定的位置，然后将已经占据该位置的瓦片踢出。艾迪只是和一个人在一起，导致另一个人被踢到路边，而这些瓷砖更像是一个被收养的孩子，他们与一个新家庭联系得如此紧密，以至于他们从亲生子女那里夺走了"favorite"的称号。
在这项工作中，我们发明了瓦片位移的机制，它遵循了链位移的抽象原理，但发生在DNA折纸结构之间的规模更大。这是第一个可以用来在多个相互作用的DNA折纸结构系统中编程动态行为的机制
还是# 39;年代戏
为了让井字游戏开始，钱的团队在试管中混合了一种由白板砖组成的溶液。一旦棋盘自己组装好了，玩家们就会轮流向解决方案中添加X块或O块。由于DNA的可编程性，这些磁砖被设计成可以滑到黑板上的特定位置，取代了原先的空白磁砖。例如，可以将X tile设计为只滑到黑板的左下角。玩家可以将X或O放在任何他们想要的空白位置，通过使用设计成他们想去的地方的tile。经过六天引人入胜的游戏，玩家X终于取得了胜利。
这项研究的第一作者之一、高级博士后学者格里戈里•蒂霍米洛夫(Grigory Tikhomirov)表示，显然，没有父母会急着给孩子买一款几乎需要一周时间才能玩完的井字游戏，但井字游戏并不是真正的意义所在。其目标是利用这项技术开发出纳米机器，这些机器在制造完成后可以进行修改或修复。
当你的车胎没气的时候，你很可能会把它换了，而不是买一辆新车。"说，这样的手工修理对于纳米级的机器是不可能的。但是我们发现，通过这种瓷砖置换过程，可以替换和升级工程纳米机器的多个部件，使它们更高效、更精密
他们的论文题为《DNA纳米结构相互作用系统中基于信息的自主重组》，发表在12月18日的《自然通讯》杂志上。基金由Burroughs Wellcome基金、Shurl和Kay Curci基金会、美国国立卫生研究院和美国国家科学基金会提供。
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