Son polímeros de ácidos nucleicos como ADN o ARN, pero con alguna alteración química. Esta puede ser una estructura radicalmente diferente como la sustitución de la estructura azúcar-fosfato de la cadena principal por completo con un marco proteínico (ANP), pero generalmente es relativamente limitada: utilizando bases ligeramente diferentes, azúcares diferentes, grupos fosfato (con azufre o nitrógeno, formacetato etc.). En LNA (NA bloqueado), el anillo de ribosa de un ARN está bloqueado de modo que no puede cambiar entre las conformaciones de barco y envolvente.
Muchos tipos de XNA se han sintetizado en el laboratorio mediante ligeras alteraciones en el proceso de síntesis de ADN in vitro (principalmente el cambio de los reactivos). Sin embargo, los investigadores también están buscando crear nuevas polimerasas (y ribosomas y ARNt asociados) que interactúen con XNA [Recuerdo haber leído que habían hecho una XNA-polimerasa dependiente de ADN pero no pueden encontrar la fuente]. Esto tiene cierto potencial en la creación de un nuevo sistema totalmente independiente del código endógeno, y posiblemente con capacidades adicionales, para generar de forma segura cepas bacterianas de alta ingeniería. XNA también tiene otras aplicaciones en biotecnología, como la creación de cebadores de PCR especiales.
