Neue Entwicklungen bei DNA-basierten Nanomaterialien
Obwohl Biotechnologen schon seit längerem kontrollierte Formen und Moleküle auf DNA-Basis herstellen können, war das 2010 entwickelte "DNA-Origami" ein großer Durchbruch in diesem Bereich. Die Wissenschaftler zeigten, dass es möglich ist, kleine Sequenzen so zu "stapeln", dass die komplex gebogene Struktur einem gewünschten Molekülmuster entspricht. Doch trotz ihrer wichtigen Rolle in der Natur ist DNA in der Nanotechnologie und Nanotechnik bislang nur begrenzt einsetzbar, da sie nicht elektrisch leitfähig ist. Für die DNA-Nanotechnik bricht nun eine neue Ära an, da Leitfähigkeit erzeugt und die Moleküle somit tatsächlich nanotechnologisch nutzbar gemacht werden können. Das EU-finanzierte Projekt "Functional DNA-based nanomaterials using metal-mediated self-assembly processes" (FUNDNAMAT) baute auf der mittlerweile etablierten Technik des DNA-Origami auf und nutzte die DNA als Gerüst zur Erzeugung leitfähiger Nanodrähte. Die Technik von FUNDNAMAT beruht auf speziell konstruierten Metallkomponenten mit einer Monomereinheit auf Basis eines Pyrrols (heterocyclische Ringstrukturen, die in der pharmazeutischen Chemie häufig anzutreffen sind). Die Fragmente interagieren dann an bestimmten Stellen eines einzelsträngigen DNA-Moleküls nach dem Prinzip des DNA-Origami. So fungiert die DNA als Vorlage für die Selbstassemblierung. Die Teammitglieder demonstrierten erfolgreich die korrekte Assemblierung der Metallfragmente entlang des Einzelstrang-DNA-Moleküls und optimieren diese Methode nun weiter. Im nächsten Schritt soll ein spezifisches DNA-Polymer-Hybrid entwickelt werden, das elektrisch leitfähig ist und als DNA-Nanodraht nanotechnologisch eingesetzt werden kann. Mit DNA-Origami lassen sich schnell und effizient komplexe DNA-Polymere herstellen. FUNDNAMAT schuf die Voraussetzungen für den Einsatz dieser Moleküle als Gerüst, die so funktionalisiert werden, dass sie leitfähig werden und später in Nanogeräten Anwendung finden können.
Schlüsselbegriffe
DNA, Nanomaterialien, DNA-Origami, Nanotechnik, Metall, Selbstassemblierung
