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Nanotechnologie Das Erbgut wird zum Baumaterial

DNA, der Grundstoff allen Lebens, wird nun auch zum Material, aus dem wissenschaftliche Träume sind. Aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften können Nanotechnologen winzige Maschinen aus dem Erbgut konstruieren. Doch die kleinen Gebilde haben ihre Tücken.
  • Susanne Donner
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Nano-Würfel: Das Gebilde aus sechs verschiedenen DNA-Strängen organisiert sich selbst zur Würfelform.

Nano-Würfel: Das Gebilde aus sechs verschiedenen DNA-Strängen organisiert sich selbst zur Würfelform.

DÜSSELDORF. In einer Kneipe auf dem Uni-Campus in New York kam dem Biochemiker Nadrian Seeman der entscheidende Geistesblitz. "Ich sah in der Bar einen Holzschnitt des niederländischen Grafikers Maurits Cornelis Escher, auf dem ein Fischschwarm streng geometrisch angeordnet ist", erzählt er. "Mit einem Mal erkannte ich, dass die Tiere im Schwarm genauso angeordnet sind wie ein sechsarmig verzweigter DNA-Strang und zugleich genauso wie in einem Kristall." Aus DNA, der Desoxyribonukleinsäure, müsste man also Kristalle und geometrische Strukturen bauen können, folgerte er.

Seit diesem genialen Einfall sind knapp dreißig Jahre vergangen. Heute hängt Eschers Holzschnitt in Seemans Büro an der New York University, und ihn selbst feiert man als Begründer der DNA-Nanotechnologie. Mittlerweile haben Forscher Pyramiden, Würfel und Kugeln aus dem Baustoff des Lebens gebastelt. Vor kurzem gelang es Seeman, ein dreidimensionales DNA-Kristallgitter herzustellen - ein filigranes Gebilde mit einem Durchmesser von nur einem Hundertstel eines Menschenhaares.

Seit einigen Jahren kommt auch Bewegung in die Konstrukte. Pinzetten aus dem Genmaterial öffnen und schließen sich. Greifer schnappen nach Molekülen und können neuerdings auch zwischen verschiedenen Sorten wählen. Jüngst stellte der Biophysiker Hermann Gaub von der Ludwig-Maximilian München-Universität einen DNA-Kran vor, der Farbstoffmoleküle anhebt und andernorts absetzt.

Aus dem DNA-Maschinenpark sticht auch Seemans Verschlüsselungsmaschine hervor. Sie verwandelt DNA-Stränge in komplett neue, andersartige DNA-Moleküle, die nichts mehr mit dem Ausgangsstoff zu tun haben. "Das ist mit das Anspruchsvollste, was bisher gemacht wurde", meint Christof Niemeyer, Chemiker und ebenfalls DNA-Nanotechnologe an der Technischen Universität Dortmund.

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