La biología ha guiado el diseño de computadoras y el desarrollo de algoritmos matemáticos desde mediados del siglo xx. Con el cambio de milenio, sin embargo, ese flujo de inspiración se invirtió y comenzaron a diseñarse microorganismos con el objetivo de que desempeñasen tareas básicas de cálculo lógico. Se impulsaba así la investigación en biología sintética, un campo interdisciplinar que, asistido por la ingeniería, persigue la creación de máquinas biológicas dotadas de funciones no naturales. Sus aplicaciones potenciales abarcan áreas tan dispares como la medicina o la ecología.

El diseño de biocircuitos parte de la manipulación de las rutas metabólicas de la célula; en particular, la de aquellas relacionadas con los procesos de expresión génica. La síntesis de una proteína comienza cuando la enzima polimerasa se une al promotor del gen encargado de codificar dicha proteína. Un promotor es una secuencia de ADN situada delante del gen y cuya función consiste en señalar el inicio del proceso de transcripción. La enzima recorre entonces el segmento de ADN desde el promotor hasta una secuencia de terminación. En el proceso, genera una cadena de ARN que, más tarde, la célula empleará para sintetizar la proteína. La acción de los promotores queda regulada por medio de factores de transcripción, proteínas que activan o inhiben el proceso de expresión génica. En particular, gracias al empleo de promotores y factores de transcripción específicos, resulta posible implementar en una bacteria el operador lógico más sencillo: una puerta lógica not, o inversor.