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Koordinierung von Nanomaschinen für künstliche Muskelkontraktionen

19.11.2012
Einem Forscherteam vom Charles Sandron Institut [1] sowie vom Labor für Materie und komplexe Systeme der Universität Paris Diderot [2] ist es zum ersten Mal gelungen, Tausende künstlich hergestellte molekulare Maschinen koordiniert in Bewegung zu setzen, ähnlich wie bei der Kontraktion von Muskelfasern. Diese Kontraktion erstreckte sich über eine Länge von bis zu mehreren Mikrometern [3].

Biologische Nanomaschinen (Moleküle) sind komplexe Proteinverbindungen, die für wesentliche Lebensfunktionen wie den Ionentransport, die ATP-Synthese (energetisches Molekül) oder die Zellteilung verantwortlich sind.

Unsere Muskeln werden durch die koordinierte Bewegung von Tausenden solcher Nanomaschinen gesteuert. Die Bewegung jeder einzelnen Nanomaschine erstreckt sich über eine Länge von nur wenigen Nanometern. Werden jedoch Tausende solcher koordinierten Bewegungen miteinander verknüpft, so wird die daraus resultierende Bewegung auf makroskopischer Ebene verstärkt.

Trotz zahlreicher Forschritte in der Herstellung künstlicher Nanomaschinen konnte das Problem ihrer räumlichen und zeitlichen Koordinierung bis heute nicht gelöst werden.

Das französische Forscherteam nutzte nun die natürlichen Prozesse der Nanomaschinen, um mit speziellen Proteinen einen künstlichen Muskelstrang kontrolliert strecken und kontrahieren zu lassen. Dazu hefteten sie die Eiweiß-Moleküle an eine winzige Kunststofffaser an und steuerten die Bewegung über den Säuregrad (pH-Wertes) der Flüssigkeit um den Muskel. Durch die Verkettung Tausender Nanomaschinen wurde die Bewegung dieser Molekülkette im Vergleich zu der mit einer einzelnen Nanomaschine erzielten Bewegung um ein 10.000-faches verstärkt.

Dieses Ergebnis ebnet den Weg für neue Anwendungen bei der Herstellung von künstlichen Muskeln, die beispielsweise in der Robotik oder für medizinische Prothesen genutzt werden könnten, sowie für die Entwicklung neuer Werkstoffe mit eingebauten Nanomaschinen.

[1] Webseite des Charles Sandron Instituts: http://www-ics.u-strasbg.fr/?lang=en

[2] Webseite des Labors für Materie und komplexe Systeme: http://www.msc.univ-paris-diderot.fr/?lang=en

[3] Dieses Ergebnis wurde im Fachzeitschrift Angewandte Chemie International Edition veröffentlicht: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201206571/abstract

Kontakt: Nicolas Giuseppone, Forscher am Charles Sandron Institut – Tel.: +49 (0)3 88 41 41 66 l giuseppone@unistra.fr

Quelle: Pressemitteilung des französischen Zentrums für wissenschaftliche Forschung (CNRS) – 19/10/2012 – http://www2.cnrs.fr/presse/communique/2841.htm

Redakteur: Lucas Ansart, lucas.ansart@diplomatie.gouv.fr

Lucas Ansart | Wissenschaft-Frankreich
Weitere Informationen:
http://www.wissenschaft-frankreich.de

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