Biocomputing: Auszeichnung für Aufsatz über enzymbasierte Logikgatter

In dem Artikel geht es um ein Forschungsthema, das viele Bereiche berührt – nämlich die Frage, wie integrierte Schaltungen auf biochemischer Ebene mithilfe von enzymbasierten Logikgattern umgesetzt werden können. Integrierte Schaltungen (engl. Integrated circuits, IC) bilden die Grundlage der modernen Datenverarbeitung.

Hierbei kommen Logikgatter (engl. logic gate) zur Anwendung, mit denen die sogenannten booleschen Funktionen umgesetzt werden können. Es geht, vereinfacht gesagt, um die Verarbeitung von binären Eingangssignalen zu einem binären Ausgangssignal.

Der Forschungsansatz der Professoren Katz, Poghossian und Schöning zielt auf eine Etablierung des Biocomputings, also den Aufbau von logischen Schaltungen mithilfe von biochemischen Systemen. Das lässt sich am Beispiel einer AND-Schaltung (Konjunktion) erklären: Diese hat nur dann das logische Ergebnis „1“, wenn beide Eingangssignale „1“ sind.

Ist eines der Eingangssignale oder gar beide „0“, ist auch das logische Ergebnis „0“. Bei einer biochemischen Schaltung werden zwei Ausgangsstoffe erfasst; wenn beide vorhanden sind („1“), passiert eine chemische Reaktion, in deren Verlauf ein Stoff produziert, dessen Vorhandensein wiederum gemessen werden kann („1“). Fehlt einer Ausgangsstoffe, gibt es auch keine Reaktion – das Ergebnis ist „0“.

Der Bau von komplexen Biocomputern mag noch Zukunftsmusik sein, aber enzymbasierte logische Schaltungen lassen sich auch jetzt schon nutzen. Die Autoren verweisen unter anderem auf die Analyse von Blutproben im Zusammenhang mit kriminaltechnischen Untersuchungen, auf DNA-basierte Verschlüsselungstechnologien oder auf die personalisierte Medizin.

Prof. Dr. Michael J. Schöning, Direktor des INB, betont, mit der Auszeichnung der Zeitschrift „Analytical and Bioanalytical Chemistry“ würden die Resultate der langjährigen Kooperation mit der renommierten Clarkson University im US-Bundesstaat New York gewürdigt.

„Das INB hat mit Prof. Katz einen hervorragenden Partner, mit dem wir gerne zusammenarbeiten.“ Die Ehrung zeige auch, dass die Institutsgründer vor zehn Jahren mit ihrem interdisziplinären Ansatz den richtigen Weg gewählt hätten.