Kleinster Bautrupp der Welt

Forscher haben ein neues Verfahren zum Aufbau von aus Goldpartikeln zusammengesetzten Kristallen entwickelt. Als Baumeister dienen DNA-Moleküle, an die Goldnanopartikel befestigt sind. Die Erbgutketten bestehen jeweils aus zwei DNA-Strängen, die zusammen die typische Doppelhelix bilden. Wird einer der Stränge gekürzt, so sucht sich das freie Ende ein anderes freies Ende, um wieder eine Helix bilden zu können. Auf diese Weise haben zwei Forscherteams unabhängig voneinander die DNA dazu gebracht, Goldnanopartikel zu dreidimensionalen Strukturen zusammenzufügen.
Die Wissenschaftler vergleichen ihre neue Technik mit dem Bau eines Hauses: Aus wenigen Grundstoffen ? Ziegelsteinen, Holz, Dachziegeln und Verkleidungsmaterial ? können ganz verschiedene Häuser gebaut werden. Die DNA ist in diesem Beispiel der Bautrupp und Gold der Grundstoff. Das Erbgut entscheidet, wo im Gerüst die Goldpartikel eingebaut werden, es befördert sie dorthin und klebt sie an anderen Partikeln fest. Verändert sich die Zusammensetzung des Erbguts, beispielsweise wenn ein anderer Abschnitt des Genstrangs an den Goldstückchen befestigt wird, so ändert sich der Bauplan des Hauses und es entsteht ein anderes.

Auf diese Weise haben die Wissenschaftler es geschafft, zwei verschiedene Häuser zu bauen: Sie befestigten unterschiedliche Abschnitte der DNA auf den Metallpartikeln, ließen die losen Enden sich mit anderen losen Enden verbinden und machten dann Röntgenaufnahmen von den Ergebnissen. Je nach Zusammensetzung des befestigten Erbgutstücks entstand ein anderer Kristall, beide mit etwa einer Million verbauter Nanopartikel.

Welche DNA-Abschnitte verwendet werden müssen, um einen speziellen Kristall zu erhalten, wissen die Forscher bis jetzt aber noch nicht. Diese Frage wollen sie mit Hilfe weiterer Untersuchungen beantworten. Dann sollen auch andere Grundstoffe neben Gold verwendet und DNA-Ketten an Silberteilchen, fluoreszierendem Material und anderen Nanopartikeln angeheftet werden. "Wenn man die Technik erst verfeinert hat, kann man alles damit bauen", erklärt Chad Mirkin, ein weiterer Autor des Artikels. Selbstmontierende Strukturen könnten dann in der Medizin, Optik, Elektronik oder Katalysatortechnik eingesetzt werden.
Sung Yong Park und Abigail Lytton-Jean (Northwestern University, Evanstone) et al. und Dmytro Nykypanchuk und Mathew Maye (Brookhaven National Laboratory, Upton) et al.: Nature, Band 451, S. 553 und S. 549

ddp/wissenschaft.de ? Livia Rasche


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