2016年诺贝尔化学奖颁给了三位研究分子机器的化学家，获奖理由是“分子机器的设计与合成”。他们通过有机分子合成制造了分子机器，把科幻照进了现实。如今利用可编程的生物材料——DNA，生物化学家和生物物理学家创造出具有各项功能的DNA机器。来看看这些前沿实验室里他们捣鼓出了什么，DNA机器人？他们会满足于此吗？
人体内有数以百万计的分子马达以及各类“机器”——这些机器维持了我们肺部的呼吸、心脏的跳动、大脑的思考、消化系统的蠕动……“生命就是这么神奇。在生命的微观水平上，有各种各样不可思议的功能。我们了解得越多，就越想把这些功能重演出来。”哈佛大学生物化学教授威廉姆·施如是说。
这一领域的研究者常提起的启蒙之作，是1966年上映的科幻电影《神奇旅程》。电影中有一艘潜艇，它和全体船员整体缩小后，被送入一位受伤的科学家体内，修复他的大脑。这部电影给了人们一种希望——未来某一天，人造的分子机器也可以轻松进入体内，完成药物递送、疾病诊断、手术操作等任务。分子机器还有医学之外的用途，比如作为分析工具，或是化合物合成的纳米工厂等等。
如今，用于搭建分子机器的材料有两类：其一是合成有机分子，这一领域的先驱已在2016年荣膺诺贝尔化学奖；其二是生物材料，也就是本篇专题的核心内容。像儿童积木一样自然界主要用蛋白质当零件来搭建分子机器，而研究者们则使用DNA。施解释道，“相比蛋白质，对DNA进行编程更容易制造出不同的形状和功能。”
DNA的可预测和可编程属性在自组装过程中非常重要，也是DNA机器中的关键。2000年，时任贝尔实验室研究员的伯尼·育克和英国牛津大学物理学教授安德鲁·特伯菲尔德，合作揭示了首个指导DNA运动的手段：DNA-伴侣替换过程，即链置换反应。这一方法至今仍广泛应用。
DNA机器的设计师也受到了另一种细胞机器的启发——核糖体。核糖体是分子型的蛋白工厂，沿着信使RNA链移动，将氨基酸依据信使RNA碱基序列中编码的信息，依次组装到一起。研究者将同样的概念来指导多聚物的合成。特伯菲尔德表示，“我们和伯明翰的蕾切尔·欧雷丽团队一道，正在开发分子机器，用于基因编程的多聚物合成。”