Vermessung der Nanowelt: Lineale aus DNA

Forscher der TU Braunschweig können Mikroskope im Nanometerbereich vergleichen

13.12.2012 - Deutschland

Seit einigen Jahren ist es möglich, biologische Strukturen bis in den molekularen Bereich hinein mit Licht sichtbar zu machen. Superauflösende Mikroskope helfen den Forschern dabei. So konnten bereits viele neue Erkenntnisse zu biologischen Prozessen gewonnen werden, die beispielsweise bei der Entwicklung neuer Medikamente helfen. Doch die Entwicklungen stießen bisher an Grenzen: Entstand ein unscharfes Bild, konnte schwer festgestellt werden, ob dies an der untersuchten Probe oder dem Mikroskop lag. Die unterschiedlichen Verfahren konnten zudem nur unzureichend verglichen werden. Dies Problem wurde jetzt an der Technischen Universität Braunschweig gelöst.

Wissenschaftler des Instituts für Physikalische und Theoretische Chemie der Technischen Universität Braunschweig haben spezielle Nanometerlineale entwickelt. Damit können Sie das Auflösungsvermögen und die Lichtempfindlichkeit von Mikroskopen im Nanometerbereich überprüfen. „Ähnlich wie bei den Markierungen auf einem gewöhnlichen Lineal dienen hier Punkte mit einer bestimmten Anzahl fluoreszierender Farbstoffmoleküle als Markierung“, beschreibt der Arbeitsgruppenleiter, Prof. Philip Tinnefeld, das Prinzip. Grundlage dieser Struktur ist ein langes DNA-Molekül, das mit Hilfe vieler kurzer DNA-Stücke zu der gewünschten Struktur gefaltet wird. Diese sogenannten DNA-Origami-Strukturen können millionenfach hergestellt und nach Bedarf umprogrammiert werden. So lassen sich verschiedene Abstände einstellen oder unterschiedliche Farbstoffe benutzen.

Durch die Nanometerlineale können die Wissenschaftler nun die Leistungsfähigkeit der Mikroskope überprüfen und verschiedene Messverfahren miteinander vergleichen. Die Lineale können für unterschiedliche Empfindlichkeiten und Auflösungsvermögen hergestellt werden und sind deswegen auf die gängigen Superauflösungstechniken anwendbar. Besonders wichtig sind die Nanometerlineale für den - erst seit kurzem zugänglichen - Bereich zwischen 6-200 Nanometer, da hier verschiedene Techniken konkurrieren.

Originalveröffentlichung

Jürgen J. Schmied, Andreas Gietl, Phil Holzmeister, Carsten Forthmann, Christian Steinhauer, Thorben Dammeyer and Philip Tinnefeld; “Fluorescence and super-resolution standards based on DNA origami”; Nature Methods, 2012.

https://www.chemie.de/news/140889/vermessung-der-nanowelt-lineale-aus-dna.html