Nanodrähte aus DNA erzeugt

12. August 2008, 09:40
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Natürliche Nukleobasen werden durch künstliche Bausteine ersetzt - diese binden Metall-Ionen sehr gut

Dortmund - Forschern der Technischen Universität Dortmund ist es gelungen künstliche DNA-Doppelhelices so zu modifizieren, dass sie als Gerüst für die Anordnung von Metall-Ionen dienen können. "Dabei haben wir die sogenannten Nukleobasen, die sich zwischen den beiden Hälften des DNA-Helices befinden, ausgetauscht", erläutert Jens Müller, Experte für Bioanorganische Chemie an der Universität Dortmund. Die neue Technologie könnte zur Produktion von Nanodrähten, Katalysatoren oder Magneten eingesetzt werden.

Ein normal aufgebauter DNA-Strang besteht aus zwei ineinander verschlungenen Nukleinsäureketten, zwischen denen sich die Nukleobasen Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin befinden. Diese bilden stets feste Paare. Diese Ausprägung ist der Bauplan des organischen Lebens.

Skelett aus Metall-Ionen gebaut

Müller und seine Kollegen haben nun die natürlichen Nukleobasen durch künstliche Bausteine ersetzt. "Dabei handelt es sich um organische Stoffe, die sehr gut Metall-Ionen binden", führt Müller aus. Durch diese metallionen-vermittelten Basenpaare konnten die Forscher die so neu entstandene DNA gezielt beeinflussen. Man baute förmlich ein Skelett aus Metall-Ionen, das vom Rückgrat, den Nukleinsäureketten, gestützt wird. "Doch wir stehen erst am Anfang unserer Forschung", sagt Forschungsleiter Müller. Normalerweise bestehe eine DNA aus Millionen von Basenpaaren. Die längste von den Wissenschaftlern hergestellte künstliche Kette besitzt 19 Paare.

Einsatzgebiete

"Wir sind aber voller Hoffnung, dass die angefangene Grundlagenforschung der zurückliegenden fünf Jahre auch einmal wirtschaftlich genutzt werden kann", so Müller. Vorstellbar wäre dabei, dass die künstliche DNA als Nanodraht oder als kleinste Magneten zum Einsatz kommen. Ein anderes Anwendungsgebiet sieht der Dortmunder Forscher aber auch in der Sensorik.

Speziell die Wasserüberwachung sei dabei von Interesse. "Oftmals ist Wasser mit Schwermetallen belastet, unser Verfahren könnte als Indikator für diese dienen", sagt Müller. Ähnlich wie Unitestpapier, das bei der Messung von Säuregehalten eingesetzt wird, würde eine Farbänderung eine Belastung mit Schwermetallen anzeigen. "Doch derzeit hantieren wir im Halb- oder Milliliterbereich, also noch weit weg von derartigen Vorstellungen. In frühestens zehn bis 15 Jahren könnten wir die Marktreife erreicht haben", so Müller abschließend. (pte/red)

  • An modifizierte DNA-Stränge lassen sich Metall-Ionen anordnen.
    illustration: tu dortmund

    An modifizierte DNA-Stränge lassen sich Metall-Ionen anordnen.

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