Nanotechnologie mit patentiertem Innovationspotenzial

29.03.2005

Der Bayerische Forschungsverbund für Miniaturisierte Analyseverfahren durch Nanotechnologie (FORNANO) ist vor drei Jahren mit dem Anspruch angetreten, ein fächerübergreifendes Arbeitsfeld von herausragendem technologischem Innovationspotenzial zu erschließen. Neben zahlreichen wissenschaftlichen Erfolgen konnten die Wissenschaftler des Verbundes sieben Patente anmelden und damit auch ihr Ziel, innovative Produkte zu schaffen, erreichen.

Gleich mehrere Patente entstanden unter Mitwirkung des FORNANO-Projekts "Bindungskräfte zwischen Polynukleinsäuren auf DNA-Chips". Bindungskräfte entscheiden beispielsweise, ob und wie Proteine gefaltet sind, ob Medikamente wirksam gegen Krankheiten sind oder wo die Nachweisgrenze für Substanzen liegt. In vielen Fällen entscheiden sie auch, ob eine Beschichtung auf einem Substrat bleibt oder sich wieder ablöst. Diese Kräfte, die im Bereich von 10-12 Newton (N) liegen, zu messen, ist eine wichtige Grundlage für die Wirkstoffforschung und viele andere Bereiche industrieller Forschung und Entwicklung. Prof. Dr. Hermann Gaub und sein Team reichten das Verfahren und die Vorrichtung zur Messung dieser Bindungskräfte zum Patent ein.

Auch optische Messverfahren haben sich in der Nanotechnologie bewährt, wie die Projekte von Prof. Dr. Jochen Feldmann und Prof. Dr. Martin Lohse eindrucksvoll belegen. Das Team von Prof. Dr. Jochen Feldmann (LMU München) hat gemeinsam mit Roche Diagnostics (Penzberg) ein neues optisches Verfahren entwickelt, das geeignet ist, kleinste Mengen von Antigenen selektiv nachzuweisen. Die Messung des Streulichts eines einzelnen mit Antikörpern behängten Gold-Nanopartikels gibt Aufschluss über seine direkte Umgebung, zum Beispiel über die spezifische Anbindung von Antigenen. Das zum Patent angemeldete Verfahren und die Messeinrichtung haben das Potenzial, diagnostische Verfahren auf Problemfälle auszudehnen, bei denen nur geringste Mengen an nachzuweisender Substanz vorliegen.

Prof. Dr. Martin Lohse (Würzburg) patentierte sein optisches Verfahren zur Bestimmung des Botenstoffs cyclo-Adenosinmonophosphats (cAMP) in und außerhalb der Zelle. Die Fluoreszenz-Resonanz-Spektroskopie macht das cAMP auch in der lebenden Zelle sichtbar. Die Wirkung von Betablockern beruht beispielsweise darauf, dass sie die Bildung von cAMP verhindern und so die Reizleitung blockieren. Die Wirksamkeit von Medikamenten gegen Asthma oder zentralnervöse Erkrankungen wie Schizophrenie oder Depression ist ebenfalls über die Menge an cAMP zu erfassen.

Das Team um Prof. Dr. Alfred Forchel (Universität Würzburg) entwickelte nanostrukturierte Elektrodensysteme für die elektrophoretische Trennung von Membranproteinen. Funktion und Wirkungsweise dieser Proteine zu kennen hilft, den Mechanismus einer Erkrankung aufzuklären, die Diagnostik zu beschleunigen und auch schneller einen Therapieansatz zu entwickeln. Mit Hilfe der Elektronenstrahllithographie gelang es dem FORNANO-Team, diese Mini-Elektroden herzustellen und über ein Imprintverfahren auf ein Glassubstrat zu "stempeln". Das sehr billige Glas als Substrat senkt die Kosten so weit, dass Einmalanalysen erschwinglich werden, was ebenfalls durch einen Patentantrag gekrönt wurde.

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