Nanotechnologie

Bauteile für die Reise in den Körper

Wissenschaftler der TU München haben einen Werkzeugkasten für Nanomaschinen entwickelt, die einmal in menschlichen Zellen zum Einsatz kommen sollen. Als Baumaterial diente ihnen das menschliche Erbgut.
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Das menschliche Erbgut lieferte das Baumaterial für diese Nanostrukturen. Foto: TU München Quelle: TU München

Das menschliche Erbgut lieferte das Baumaterial für diese Nanostrukturen. Foto: TU München

HB DÜSSELDORF. Eine Werkzeugkiste für Nano-Maschinen haben Wissenschaftler der Technischen Universität München und der Harvard University entwickelt. Als Baustoff dienten ihnen dabei das menschliche Erbgut: Aus kurzen DNA-Molekülen formten sie Strukturen mit komplexen Windungen und Krümmungen. Die Bauteile könnten die Grundlage für Nanomaschinen bilden, die einmal in Körperzellen zum Einsatz kommen sollen.

„Unser Ziel war es herauszufinden, ob wir DNA so programmieren können, dass sie sich selbst in Formen mit vorgegebenen Krümmungen und Windungen anordnet“, erklärt Hendrik Dietz von der Technischen Universität München. „Wir können jetzt viele verschiedene dreidimensionale Bauteile im Nanobereich herstellen. Etwa Zahnräder oder gebogene Rohre und Kapseln.“ Diese Bauteile hoffen die Forscher zu größeren, komplexeren Funktionseinheiten kombinieren zu können.

DNA als Medium für solche nur wenige Nanometer große Konstruktionen hat nach Aussage der Forscher zwei Vorteile: Durch eine Änderung der Basensequenz lässt sich das robuste und zugleich flexible Molekül nach Wunsch programmieren. Zudem ist die DNA auf Grund jahrzehntelanger Arbeit von Genetikern sehr gut erforscht.

Um ein bestimmtes Design leichter in die dafür nötige DNA-Sequenz übersetzen zu können, entwickelten Dietz und Kollegen eine Grafiksoftware, die zu einer vorgegebenen Form geeignete Kandidaten für DNA-Bausteine entwirft. Dreidimensionale Objekte werden schließlich durch die Feinabstimmung von Anzahl, Anordnung und Länge der DANN-Stränge erzeugt. Für ihre aktuelle Studie konnten sie auf diese Weise eine große Auswahl an Gebilden herstellen.

Auch für viele Maschinen im Makrokosmos benötige man seltsam geformte Teile, so Dietz. Im Nanobereich sei das nicht anders. „Wir erwarten einen großen Nutzen, wenn wir erst einmal miniaturisierte Maschinen im Nanobereich bauen können.““ Dazu seien Biomoleküle wie DNA, die zuverlässig in Körperzellen arbeiten, als Werkstoff besonders interessant.

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