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Biologische Maschinen: Nanomotoren lernen laufen

Jahrzehntelang haben Chemiker Moleküle für verschiedenste grundlegende Aufgaben entworfen. Nun beginnen sie, diese Bauteile zu winzigen Apparaturen zu kombinieren.
NanomaschineLaden...

Der Roboter bewegt sich langsam entlang seiner Spur, hält an und gabelt mit seinem Greifarm ein Bauteil auf. Er verbindet es mit einer komplizierten Konstruktion auf seiner Rückseite, gleitet weiter vorwärts und wiederholt das Ganze. So baut er nach und nach viele Einzelteile einem präzisen Plan folgend zusammen.

Das könnte eine Szene aus einer Hightechfabrik sein – wäre das Fließband nicht nur einige Nanometer lang. Die Bauteile sind Aminosäuren, das Produkt ist ein kleines Peptid, und der vom Chemiker David Leigh von der University of Manchester in Großbritannien gebaute Roboter ist eines der komplexesten Exemplare derartiger Maschinen überhaupt.

Leigh gehört zu einer wachsenden Riege molekularer Architekten, die sich von biologischen Bauteilen der Zellen inspirieren lassen. Darunter finden sich zum Beispiel Kinesine, die sich entlang des mikroskopisch kleinen Zellgerüsts bewegen, oder Ribosomen, welche den genetischen Kode ablesen, um Proteine herzustellen. In den vergangenen zwei Jahrzehnten haben die Forscher eine beein­druckende Palette von Schaltern, Sperren, Motoren, Stäben, Ringen und Propellern entworfen – alles Komponenten mikroskopischer Mechanismen, die wie Legosteine im Nanomaßstab zusammengesteckt werden können. Verbesserte Methoden der analytischen Chemie und ausgeklügelte Reaktionen zur vereinfachten Synthese großer organischer Moleküle beschleunigten den Fortschritt noch. ...

August 2016

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft August 2016

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  • Quellen

Anelli, P. L. et al.: A Molecular Shuttle. In: Journal of the American Chemical Society 113, S. 5131 – 5133, 1991

Cheng, C. et al.: An Artificial Molecular Pump. In: Nature Nanotechnology 10, S. 547 – 553, 2015

Kudernac, T. et al.: Electrically Driven Directional Motion of a Four-Wheeled Molecule on a Metal Surface. In: Nature 479, S. 208 – 211, 2011

Lewandowski, B. et al.: Sequence-Specific Peptide Synthesis by an Artificial Small-Molecule Machine. In: Science 339, S. 189 – 193, 2013

McGonigal, P. R. et al.: Electrochemically Addressable Trisradical Rotaxanes Organized within a Metal-Organic Framework. In: Proceedings of the National Academy of Sciences 112, S. 11161 – 11168, 2015