Winzige Nanoscheren, die unter ultraviolettem und sichtbarem Licht "klicken" - das erste Gerät, das die direkte Manipulation von Molekülen mit Licht ermöglicht.
Forscher arbeiten seit langem an der Entwicklung von Nanogeräten, die unter dem Einfluss bestimmter Stimulanzien wie Schall oder Strahlung funktionieren. Biologen und Ärzte interessieren sich besonders für solche Geräte, da sie die Möglichkeit bieten, verschiedene Manipulationen an Genen und Molekülen im Körper durchzuführen. Zum Beispiel kann Nahinfrarotstrahlung tief in Gewebe eindringen und von ihr gesteuerte Nanoinstrumente könnten für medizinische Zwecke verwendet werden.
Die erste "Schere" mit einer Länge von 3 nm wurde von einer Gruppe japanischer Wissenschaftler unter der Leitung von Takuzo Aida entwickelt. Sie werden es ermöglichen, Medikamente in Zellen einzubringen und Manipulationen an Molekülen vorzunehmen, einschließlich der Kontrolle der Aktivität von Proteinen mit einem hohen Grad an Genauigkeit.
Molekulare Scheren bestehen wie echte Scheren aus Klingen, Griffen und einem Scharnier, um das herum eine Drehung stattfindet. Der Scharniermechanismus ist ein zweischichtiges Ferrocenmolekül, in dessen Zentrum sich ein Eisenatom befindet, das zwischen zwei „Platten“aus fünfgliedrigen Kohlenstoffringen „eingebettet“ist. Diese Dreikomponentenstruktur verleiht der Nanoschere Mobilität.
Die Bewegung wird von zwei "Armen" gesteuert, die lichtempfindliche Azobenzolmoleküle enth alten, die unter dem Einfluss verschiedener Strahlung von einer Isoform zur anderen übergehen. Die Bestrahlung mit ultraviolettem Licht verwandelt die lange Isoform von Azobenzol in eine kurze, die Bestrahlung mit Licht im sichtbaren Teil des Spektrums bringt es in seine ursprüngliche Position zurück. Die abwechselnde Bestrahlung mit ultraviolettem und sichtbarem Licht führt zu einem periodischen Übergang von Azobenzolmolekülen von einer Isoform zur anderen, was die Griffe bewegt. Die Bewegung wird auf den Gelenkmechanismus übertragen, der wiederum für die „Schneidbewegungen“der Klingen sorgt.
Der metallorganische Komplex Zinkporphyrin ist an die „Klingen“von Phenylgruppen gebunden. Das in seiner Zusammensetzung enth altene Zinkatom ist in der Lage, sich fest an Moleküle stickstoffh altiger Verbindungen wie DNA zu binden. Wenn sich die Klingen öffnen und schließen, biegt und entspannt sich das daran befestigte Molekül.
Derzeit sind die Autoren damit beschäftigt, größere „Scheren“zu entwickeln, die ferngesteuert werden können. Allerdings ist die praktische Anwendung solcher Systeme noch sehr weit entfernt.
Lesen Sie auch über die Entstehung des Nanoskalpells: „Dünner Schnitt“und die Gefahren von Nanogiften: „Size matters“.
Kommerzielle Biotechnologie
