Ganz von selbst ordnen sich auf den Hüllproteinen von Sulfolobus acidocaldarius Goldatome zu magnetischen Nano-Clustern an.
Dresden - In den Größenordnungen, die für unseren Alltag relevant sind, ist Gold nicht magnetisch. Auf der Nano-Ebene ergibt sich jedoch ein überraschend anderes Bild, wie das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf berichtet. Mit Hilfe eines Einzellers fanden Wissenschafter nämlich heraus, dass Gold stark magnetisch werden kann - wenn die Partikel klein genug und die richtigen Reaktionspartner vorhanden sind.
Dieses Ergebnis war eigentlich nur ein Nebenprodukt: Die Forscher um Sonja Selenska-Pobell züchteten das Archaeon ("Urbakterium") Sulfolobus acidocaldarius für biotechnologische Versuche. Die Zellwand dieser Einzeller besteht, anders als bei Bakterien, aus nur einer einzigen Komponente, dem so genannten S-Layer oder Hüllprotein. Diese membranartige, hoch-geordnete Oberflächenstruktur ist die einzige Schutzhülle des in extrem lebensfeindlichen Gebieten vorkommenden Organismus.
Erstmals eindeutig bewiesen
Anders als bei S-Layern von Bakterien, die häufig als Trägermaterial für metallische Nano-Cluster eingesetzt werden, ist es bei Sulfolobus acidocaldarius möglich, die Zellwand nicht in Fragmenten, sondern im Ganzen zu isolieren und zu reinigen. "Man muss sich das vorstellen wie einen winzig kleinen Ballon mit Poren", erklärt Selenska-Pobell. "Nach der Isolierung haben wir eine perfekte, reine und extrem stabile Matrix, die als Trägermaterial für Nano-Cluster dienen kann." Die Wissenschafter behandelten die schwefelhaltige Eiweiß-Hülle mit einer Goldlösung und benutzten dann ein Reduktionsmittel, um metallisches Gold zu erhalten.
Das Ergebnis: Die Goldpartikel lagerten sich als Nano-Cluster auf der Eiweiß-Trägerschicht ab. Im Gegensatz zu auf Bakterien hergestellten Gold-Clustern wiesen die auf den Archaeen entstandenen Partikel-Ansammlungen eine Größe von rund zwei statt vier Nanometern auf. Und: Sie waren magnetisch. Hinweise darauf, dass kleinste Goldpartikel magnetische Eigenschaften haben könnten, gab es bereits von verschiedenen Forschergruppen. Den Dresdner Wissenschaftern gelang es nun aber erstmalig, das Phänomen physikalisch eindeutig zu bestätigen.
"Unsere Entdeckung ist ein Geschenk der Natur", freut sich Selenska-Pobell. "Wir haben die Anordnung und Ausdehnung des Nano-Goldes nicht beeinflusst, es hat sich von selbst so ergeben." (red, derStandard.at, 15. 12. 2012)