Nanoskopische Goldkugeln lassen sich reversibel über DNA-Stränge verbinden
Methode zur Herstellung von Nano-Materialien mit programmierbaren Funktionen entwickelt?
Forscher von der Universität Dortmund haben eine elegante Methode entwickelt, um Nanopartikel reversibel zu verknüpfen: Mithilfe kurzer DNA-Stränge bringen sie Goldkügelchen dazu, quasi "auf Befehl" zu aggregieren und sich "auf Befehl" auch wieder voneinander zu trennen.
Das "Erbmolekül" DNA hat sich als Nano-Baumaterial bereits bewährt: Aufgrund der spezifischen Basen-Paarung zueinander komplementärer DNA-Bereiche ist dieser Baustoff in der Lage, sich zu definierten Strukturen anzuordnen. Diese Eigenschaft von DNA-Einzelsträngen nutzt das Team um Christof M. Niemeyer nun auch zur Verknüpfung nanoskopischer Goldpartikel.
An Goldkügelchen werden DNA-Einzelstränge mit zwei verschiedenen Sequenzen A und B befestigt. Als "Kitt" werden nun freie DNA-Einzelstränge zugegeben, die aus drei Bereichen bestehen: Bereich A' ist genau komplementär zu DNA A und heftet sich sogleich an die A-Stänge der Goldkugeln. An A' schließt sich Bereich B' an, der das Gegenstück zu DNA B darstellt und entsprechend an diesen Strangtyp bindet. Auf diese Weise werden die Goldkugeln untereinander zu kleinen Klümpchen verknüpft. Der dritte Bereich der Kitt-DNA, C' genannt, passt weder zu DNA A noch zu DNA B und steht über. Dieses Ende kommt als eine Art "Abreißlasche" ins Spiel, wenn die Goldkugeln wieder voneinander getrennt werden sollen.
Als "Kittablöser" wird ein DNA-Einzelstrang zugegeben, der ein exaktes Gegenstück zur Kitt-DNA A'B'C' ist, also aus den Bereichen A, B und C aufgebaut ist. Sobald dessen C-Ende das freie C'-Ende (die "Lasche") der Kitt-DNA "entdeckt", bindet es daran. Ausgehend von dieser Stelle löst sich nun der ganze "Kittstreifen" ab, um einen durchgehenden Doppelstrang mit der Kittablöser-DNA zu bilden. Die Goldkugeln sind nun wieder separiert und im Ausgangzustand. Durch erneute Zugabe einer Kitt-Einzelstrang-DNA kann die Aggregation erneut initiiert werden.
"Unser Konzept," sagt Niemeyer, "könnte die Basis zur Herstellung von Nano-Materialien mit programmierbaren Funktionen sein."
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