DNA: Sie ist der Motor für eine neue Nanomaschine.
Hamilton – Wissenschaftler der McMaster University haben ein Verfahren entwickelt, das es ermöglicht, DNA als den Motor einer mikroskopisch kleinen «Maschine» einzusetzen. Diese Maschine kann dafür verwendet werden, Spuren von Substanzen wie Viren, Bakterien aber auch Drogen wie Kokain oder Metalle zu identifizieren.
Extreme Anpassungsfähigkeit
Laut Forschungsleiter John Brennan handelt es sich um einen neuen Ansatz, der sich für eine Reihe von Einsatzgebieten adaptiert anbietet. «Die DNA-Nano-Architekturen nutzen DNA als Antrieb. Das bedeutet, dass jede Vorgabe nachweisbar sein sollte. DNA ist am besten als genetisches Material bekannt, es handelt sich aber auch um ein sehr gut programmierbares Molekül, das sich für synthetische Applikationen anbietet.»
Das neue Verfahren formt getrennt von einander programmierte DNA-Stücke zu Paaren aus sich überschneidenden Kreisen. Der erste bleibt so lange inaktiv, bis er vom zweiten freigesetzt wird. Kommt der zweite Kreis auch nur mit einer Spur der Zielsubstanz in Kontakt, öffnet er sich und setzt so den ersten frei, der in der Folge ein Signal produziert. Dabei kann es sich zum Beispiel um die Veränderung einer Farbe handeln.
Schloss zum Schlüssel gebaut
Laut Brennan ist von entscheidender Bedeutung, dass dieser Vorgang durch jede nur erdenkliche Vorgabe ausgelöst werden kann. «Wir haben im Grunde ein Stück DNA genommen und es dazu gezwungen, etwas zu tun, wofür es nie gedacht war. Wir können das Schloss zu einem bestimmten Schlüssel herstellen. Alle Teile bestehen aus DNA. Der hergestellte Schlüssel wird durch die Art definiert, wie wir ihn konzipieren.»
Die Idee für diese «DNA-Nanomaschine» stammt, wie Co-Autor Yingfu Li betont, von der Natur selbst. «Die Biologie nutzt alle Arten von derartigen ‹Maschinen›, um wichtige Funktionen in den Zellen zu ermöglichen. «Wir haben zum ersten Mal eine Maschine hergestellt, die zum Beispiel bakterielle Krankheitserreger entdecken kann.» Ziel sei ein nutzerfreundliches Nachweis-Kit, das ein sehr rasches Testen auf eine ganze Reihe von Substanzen ermöglicht. Klinische Tests sollten innerhalb eines Jahres durchgeführt werden können. (pte/mc/ps)