Molekülbasierte Nanotechnologie

Der aufstrebende Nanotechnologiesektor für elektronische Geräte hat sämtliche Aspekte des persönlichen, sozialen und geschäftlichen Lebens grundlegend verändert. Zu den wichtigsten Punkten gehört die Bereitstellung von Geräten, die bei der Verknüpfung von Komponenten mindestens genauso leistungsfähig wie in der Mikroelektronik sind. Um dies zu gewährleisten, wurden im Rahmen des MINT-Projekts die verbindenden Ribonukleinsäurestrukturen sowie die zur Aufstellung von Elektronikmaterialien für Geräte benötigte Vervielfachung untersucht.

Speziell hatte das Projekt neue Oligo-RNA-Konstrukte zum Ziel, um tesselierte (Tekto-RNA) Multimere zur Bestimmung von strukturierten Merkmalen im Nanobereich zu bilden. Zudem wurden Verfahren zur Fixierung großer Tekto-RNA-Strukturen auf Substrate sowie zur Übertragung von RNA-Vorlagen im Nanobereich auf die Struktur und zur Verbindung von Elektronikmaterialien und/oder Metallen entwickelt. Durch die Anwendung geeigneter Techniken wie Interkalation oder Chelatbildung wurden die RNA-Multimere funktional aktiviert.

Zu den größten Errungenschaften des Projekts gehört ein neu entwickeltes Verfahren zur Anbringung von Goldnanopartikeln mit einer Größe von 15 oder 30nm an selbstorganisierende RNA-Moleküle. Diese sehr zuverlässige Methode gründete auf einem Verfahren, bei dem kurze Oligodesoxynukleotide (ODN) in Ergänzung zu einfaserigen Regionen der DNA-Struktur angebracht wurden. Durch dieses Verfahren können bis zu 75 RNA-Moleküle auf ein Goldpartikel von 15nm aufgebracht werden, während die Zahl der RNA-Moleküle pro Partikel kontrollierbar gesenkt werden kann.

Zu Vorführzwecken wurde eine Verbindung von kleinen und großen Partikeln erreicht, wobei jedes Partikel einen spezifischen Partner aus einer Mg2+-abhängigen Wechselwirkung des RNA-Tetraloop-Rezeptors trug. Diese Wechselwirkungen wurden genutzt, um Goldpartikel zwischen zwei modifizierten Elektroden zu positionieren. Das Verfahren hat das Potenzial zur kontrollierten und planbaren Bildung von Kabeln im Nanobereich nachweislich vergrößert.