Programmierbare molekulare Maschinen rücken näher

Zwei Mögliche Anwendungen schon erfolgreich getestet

"Mit unserem Design konnten wir zeigen, dass sich ein DNA-basierter Schalter nicht nur schnell und präzise ansteuern lässt, sondern auch ungewöhnlich ausdauernd ist", sagt Prof. Friedrich Simmel, Professor für Physik synthetischer Biosysteme an der TUM School of Natural Sciences. "Damit wird es realistischer, DNA-basierte Bauteile künftig als funktionale Elemente molekularer Maschinen einzusetzen."

Zwei Anwendungen konnte das Forschungsteam bereits durchtesten. In einem Versuchsaufbau koppelte es den Schalter an Goldnanostäbchen. So ließ sich ein optisches Signal je nach Stellung des Schalters an- und abschalten. In einem zweiten Experiment nutzte das Team den Schalter, um eine Bindestelle für andere DNA-Stränge abwechselnd freizugeben oder abzudecken. Dadurch ließ sich die Geschwindigkeit dieses Bindungsprozesses steuern.

Die Arbeit zeigt damit nicht nur ein einzelnes neues Nanobauteil. Sie liefert auch eine Grundlage, um Ausdauer, Verschleiß und mögliche Fehler von molekularen Schaltern systematisch zu untersuchen. Erstautor Florian Rothfischer sagte: "In Zukunft könnten solche elektrisch steuerbaren DNA-Systeme unter anderem für molekulare Informationsverarbeitung, bei optischen Nanobauteilen und bei der gezielten Steuerung chemischer Reaktionen interessant werden."

Die Experimente wurden unter kontrollierten Laborbedingungen und in speziellen Messaufbauten durchgeführt. Die Ergebnisse belegen, dass das Konzept unter diesen Bedingungen zuverlässig funktioniert. Bis zu möglichen technischen Anwendungen außerhalb solcher Laborumgebungen sind jedoch weitere Entwicklungsschritte nötig.