Napriek ich viacúčelovosti majú proteíny mnoho nedostatkov.Po vysušení proteínový stroj prosto prestane fungovať, zmrzne keď ho ochladíme a uvarí sa keď ho zohrejeme. Stoje nestaváme z mäsa, vlasov a želatíny; počas stáročí sme sa naučili ako pomocou našich rúk z mäsa a kostí postavať prístroje z dreva, keramiky, ocele a plastu. Podobná situácia nastane v budúcnosti. Využijeme bielkoviny aby nám postavili nanozariadenia z oveľa pevnejšieho materiálu.

S postupom času sa budú nanotechnológie oslobodzovať od závislosti na proteínoch - stanú sa tak pre inžinierov zrozumiteľnejšie. Molekuly budú utvárané ako súčiastky na bežiacom páse, a pevne spojené časti ostanú na svojom mieste. Tak ako pomocou bežných nástrojov dokážeme postavať bežné stroje zo súčiastok, tak budeme pomocou molekulárnych nástrojov spájať molekuly dohromady získavajúc drobnulinké prevodovky, motory, páky ktoré následne pospájame do komplexných zariadení.

Časti obsahujúce iba zopár atómov budú hrboľaté, no inžinieri dokážu pracovať s hrboľatými súčiastkami ak majú k dispozícii hladké ložisko. Niektoré väzby medzi atómami dokážu utvoriť takéto ložisko, súčiastka môže byť upevnená pomocou jedinej chemickej väzby ktorá jej umožní hýbať sa voľne a hladko. Keďže ložisko môže byť utvorené za využitia púhých dvoch atómov, a keďže pohybujúce sa súčiastky vyžadujú iba niekoľko atómov, nanozariadenia môžu byť naozaj zložené z mechanických komponent molekulárnych rozmerov.

Ako budú tieto lepšie zariadenia postavané? Počas rokov inžinieri neraz využili technológiu na zdokonalenie technológie. Využívame kovové nástroje na tvarovanie kovu, počítače na návrh ešte lepších počítačov. Podobne pomocou bielkovinových nanozariadení získame dokonalejšie nanozariadenia.Enzýmy nám naznačujú možný smer: vytvárajú veľké molekuly tak, že najprv lapajú malé molekuly z vody navôkol, pevne ich uchopia a držia ich až do momentu kým sa neutvorí väzba. Takto enzýmy utvárajú DNA,RNA, bielkoviny, tuky, hormóny a chlorofyl - pravdupovediac skoro všetky molekuly ktoré nachádzame v živých bytostiach.

Biochemický inžinieri skonštruujú nové enzýmy ktoré nám poskladajú nové atomárne štruktúry. Napríklad možno vytvoria enzýmu podobný stroj ktorý bude pridávať atómy uhlíka, vrstvu po vrstve. Pokiaľ sa tieto atómy správne naviažu, utvoria pevné a flexibilné diamantové vlákno 50 násobne silnejšie ako hliníkové vlákno rovnakej hmotnosti. Spoločnosti zaoberajúce sa výskumom vesmíru urobia všetko preto aby získali tony tohto vlákna. (Tu je jeden z mnohých dôvodov prečo vojenská súťaživosť posunie molekulárne technológie vpred tak ako to urobila už s mnohými oblastiami v minulosti.)

Avšak ozajstný skok vpred nastane až vtedy keď bielkovinová mašinéria dokáže vytvoriť štruktúru oveľa komplexnejšie ako púhe vlákna. Tieto programovateľné bielkovinové zariadenia sa budú podobať na ribozómy ktoré sú programované pomocou RNA. Otvorí sa pred nami svet nových možností, a inžinierom bude konečne umožnené opustiť obmedzenia sveta bielkovín a začať vytvárať a presne navrhovať rigídnejšie a kompaktnejšie zariadenia.

Inžiniermi navrhnuté bielkoviny budú rozdeľovať a spájať molekuly podobne ako enzýmy.Existujúce bielkoviny naväzujú rozličné menšie molekuly meniac ich na chemické nástroje, inžiniermi vytvorené bielkoviny budú využívať všetky tieto nástroje a ešte oveľa viac iných.

Organický chemici poukázali na fakt že môžme dosiahnuť pozoruhodné výsledky aj bez využitia nanostrojov ktoré celý proces riadia. Chemici nemajú žiadnu priamu kontrolu nad zmätenými pohybmi molekúl v kvapaline a tak môžu molekuly vzájomne reagovať ako sa im zachce, závisiac iba od toho ako do seba narazia. No i tak sa chemikom podarilo prinútiť molekuly aby vyformovali pravidelné štruktúry ako kubické - kockové či dodekahedrálne molekuly. Taktiež sa im podarilo vyformovať neobvyklé štruktúry ako napríklad molekulárne prstence s obzvlášť silnými väzbami. Molekulárne stroje budú mať oveľa viac možností čo do schopnosti tvoriť väzby, pretože môžu využiť podobné molekulárne pohyby na vytvorenie väzieb no taktiež budú môcť tieto pohyby kontrolovať čo chemici nedokážu.

Práve preto že chemici nedokážu riadiť molekulárne pohyby, je veľmi nezvyklé aby sa im podarilo vytvoriť komplexné molekuly podľa plánu. Najväčšie komplexné, pravidelné molekuly ktoré dokážu vytvoriť sú lineárne reťazce. Chemici utvárajú tieto vzory - tak ako v prípade genetiky - pridávaním molekúl v rámci sekvencie, jednu po druhej k rastúcemu reťazcu. Keďže je v každom momente voľné na celom reťazci iba jedno miesto väzby, môžu si byť istý že ďalší kúsok bude pridaný na správne miesto.

No pokiaľ má zaguľatená, hrbolatá molekula napríklad sto vodíkových atómov na jej povrchu, ako môže chemik odštiepiť práve jeden konkrétny atóm - áno ten 5 atómov nad a 3 atómy vedľa tej prielačiny napravo - aby následne na jeho miesto mohol vložiť niečo iné? Zmiešavanie jednoduchých zlúčenín dokopy zväčša nieje korunované úspechom pretože drobné molekuly si nezvyknú vyberať špecifické miesto reakcie s veľkou molekulou. No bielkovinové stroje sú viac vyberavé.

Flexibilná, programovateľná bielkovina uchopí veľkú molekulu - matricu - a následne k nej položí malú molekulu presne na miesto kam ju položiť chceme. Tak ako enzým aj ona potom spojí molekuly dohromady. Spájajúc jednu molekulu za druhou s matricou bude bielkovina postupne utvárať väčšiu a väčšiu štruktúru majúc neustále pod kontrolou to, ako sú atómy zoradené. Toto je kľúčová schopnosť ktorej sa chemikom nedostáva.

Tak ako ribozómy, i tieto nanozariadenia dokážu pracovať pod vplyvom molekulárnych pások. Narozdiel od ribozómov však budú manipulovať s množstvom malých molekúl - nielen s aminokyselinami - a budú ich môcť napojiť na matricu na ľubovolné požadované miesto - nielen na koniec reťazca. Bielkovinové stroje tak skombinujú spájacie a rozdeľovacie schopnosti enzýmov s programovateľnosťou ribozómov. Ale zatiaľčo ribozómy dokážu postavať iba povoľné zhluky proteínov, tieto bielkovinové stroje budú tvoriť neviditeľné malé, pevné objekty z kovu, keramiky alebo diamantu .

Keď pri tvorbe hrozí že si popálime naše šľachovité prsty, obrátime sa na oceľ. Tam kde sa bielkoviny zvyknú rozpadávať či prestávať fungovať, tam sa obrátime na nanostroje postavené z hutnejšieho materiálu.