Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Fortschritte in der DNA-Nanotechnologie

21.06.2011
Bauen mit DNA

Desoxyribonukleinsäure oder kurz DNS (engl. DNA) ist nicht nur das Material, aus dem die Gene sind. Sie lässt sich auch hervorragend als molekulares Baumaterial verwenden, um neuartige künstliche Strukturen zu erzeugen.

Der Arbeitsgruppe um Prof. Clemens Richert vom Institut für Organische Chemie der Universität Stuttgart ist zusammen mit Kollegen am Karlsruher Institut für Technologie der Nachweis gelungen, dass extrem kurze sogenannte „klebrige Enden“ aus DNA-Bausteinen ausreichen, um stabile Hybridmoleküle herzustellen.

Bei der DNA-Hybrid-Technik erzeugen die Chemiker einfache organische Moleküle im Reagenzkolben, die als tetra- oder oktaedrische Verzweigungspunkte dienen.

Daran hängen die Stuttgarter kurze DNA-Schnipsel, bestehend aus lediglich zwei Grundbausteinen, den Nukleotiden mit den vier Basen Adenin, Thymin, Guanin oder Cytosin. Als genetischer Informationsträger wäre ein DNA-Strang aus zwei Bausteinen zu kurz. Um große Molekülverbände zusammen zu halten, sind die „klebrigen Enden“ stark genug, wie Richert und seine Kollegen herausfanden.

Für ihren „Chemiebaukasten“ nutzen die Chemiker eine besondere Eigenschaft der DNA: In der Natur lagern sich zwei DNA-Einzelstränge in entgegengesetzter Richtung zu einer schraubenförmig gewundenen Doppelhelix zusammen. Dabei paaren sich immer Adenin mit Thymin und Guanin mit Cytosin. Nach dem gleichen Muster wechselwirken die beiden Basen eines Hybridmolekülbausteins mit den beiden anderen Basen eines zweiten Bausteins.

Daraus ließen sich Substanzen mit besonderen Eigenschaften kreieren. Beispielsweise könnten die Chemiker Stoffe mit nanometerkleinen Poren schaffen, das entspricht einem Milliardstel Meter. Die winzigen Poren sind deshalb nützlich, weil sie kleinen und mittelgroßen Molekülen als Bindungstasche dienen können. So ließen sich neuartige Materialien herstellen, die Farbstoffe einlagern und somit fluoreszieren. Mittelfristig könnten die porösen Materialien auch dazu dienen, Lichtsammelkomplexe nachzuahmen wie sie zum Beispiel in Photosynthese treibenden Pflanzen vorkommen.

Auch als Speicher für energiereiche Biomoleküle wären die DNA-Hybrid-Moleküle denkbar. Zurzeit arbeitet das Team von Prof. Richert daran, DNA-Hybrid-Materialien noch effizienter zu produzieren. Bisher haben die Chemiker die DNA-Hybride stufenweise auf einem teuren, festen Träger aufgebaut. Zukünftig soll die Synthese in wenigen Schritten in Lösung gelingen.

Bereits Anfang der 1980er Jahre erkannte der amerikanische Wissenschaftler Nadrian Seeman die DNA als molekulares Baumaterial. Er gilt als der Begründer der DNA-Nanotechnologie, die sich nicht um die genetische Information einer DNA-Sequenz kümmert, sondern kleine Schnipsel der DNA als molekulare Seile oder Drähte sieht, die umeinander geflochten werden können. Seemans Landsmann Paul Rothemund faltete DNA sogar zu kleinen Kunstwerken wie Smileys, Landkarten oder Sternen. Seine im Jahr 2006 veröffentlichte Methode nannte der DNA-Nanotechnologe analog zur japanischen Papierfaltkunst DNA-Origami. Für konkrete Anwendungen sind die bisherigen Techniken allerdings noch zu teuer. Die in Stuttgart mitentwickelte Methode könnte eine preiswerte und robuste Alternative darstellen.

Ansprechpartner: Prof. Clemens Richert, Institut für Organische Chemie, Tel. 0711/685-64311

e-mail: lehrstuhl-2@oc.uni-stuttgart.de

Andrea Mayer-Grenu | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-stuttgart.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Auf der molekularen Streckbank
24.02.2017 | Technische Universität München

nachricht Sicherungskopie im Zentralhirn: Wie Fruchtfliegen ein Ortsgedächtnis bilden
24.02.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie