News: Biologisches Nanoröhren-Etikett
Biologische Moleküle könnten der Zukunft der Nanotechnologie den Weg ebnen. Erste Ergebnisse sind jedenfalls ziemlich viel versprechend.
Die schöne neue Welt der Nanotechnologie verheißt so einige bahnbrechende Neuerungen. Insbesondere Nanoröhrchen aus Kohlenstoff erwiesen sich als wahre Tausendsassas. Sie sind leicht, sehr belastbar und besitzen auch noch eine hohe elektrische Leitfähigkeit. Doch leider ist es bis zur Anwendung noch immer ein weiter Weg.
So wäre es zum Beispiel praktisch, wenn sich die winzigen Kohlenstofffasern trennen und nach ihrer Größe sortieren ließen. Denn alle bisherigen Herstellungsmethoden erzeugen Nanoröhrchen ganz unterschiedlichen Durchmessers. Dabei hängen ihre Eigenschaften – insbesondere die Leitfähigkeit – ganz empfindlich von der Dicke ab. Außerdem verdrillen sie sich bei der Herstellung meist ungewollt zu regelrechten Seilchen, was eine Weiterverarbeitung zusätzlich erschwert.
Siqun Wang und seine Kollegen von der Dupont Company in Delaware und vom Massachusetts Institute for Technology im amerikanischen Cambridge suchten daher nach einem Verfahren die winzigen Nanofasern wieder zu entwirren. Peptide schienen ihnen dabei das geeignete Mittel zu sein.
Peptide sind biologische Moleküle, die aus Aminosäuren bestehen und beispielsweise als Hormone eine wichtige Rolle bei der Stoffwechselregulierung spielen. Darüber hinaus, und das machte sie für die Forscher so interessant, sind sie äußerst wählerisch in ihrem Umgang.
So wurden bereits Polypeptide hergestellt, die sich nur an Metall-, Metalloxid- oder Halbleiteroberflächen heften. Die Wissenschaftler hofften daher, Peptide hervorbringen zu können, die eine ähnliche Affinität zu Nanoröhrchen aus Kohlenstoff besitzen.
Um diese zu finden, verwandten sie eine Methode namens Phagen-Display. Das heißt, sie fusionierten eine einzelne verdächtige Peptidkette genetisch mit einem Protein auf der Außenhaut einer Bakterienphage. Auf diese Weise statteten die Forscher eine ganze Schar von Phagen mit unterschiedlichen Peptiden aus und ließen sie dann auf die Nanoröhrchen los. Dabei sollten jene, die ein geeignetes Molekül auf ihrem Rücken trugen, kleben bleiben, während die anderen beim Reinigen der Probe einfach weggespült wurden.
Und tatsächlich konnten die Forscher eine Phagenkolonie züchten, welche die Oberfläche der Nanoröhrchen besiedelte. Es gelang Wang und seinen Kollegen sogar das fragliche Peptid, das für diese innige Beziehung verantwortlich war, zu isolieren, mit ihm zu experimentieren und so verschiedene Versionen unterschiedlicher Wirksamkeit herzustellen.
Aber funktionieren die Peptide auch ohne den Wirtskörper? Um diese Frage zu klären, synthetisierten Wang und seine Kollegen die entsprechenden Moleküle und hefteten sie an kleine Kügelchen. Und auch diese fühlten sich in der Tat stark zu den Nanoröhrchen hingezogen.
Erste Tests mit verdrillten Nanoröhren-Seilen verliefen ebenfalls erfolgreich. Zumindest ein Peptid erwies sich dabei als gutes Trennmittel. Und da es sich fast nur mit Kohlenstoffröhrchen verbindet, dient es gleichzeitig als eine Art chemisches Etikett. Möglicherweise lassen sich die Peptide sogar noch weiter spezialisieren, sodass sie nur noch auf Kohlenstoffröhren mit bestimmtem Durchmesser reagieren. Die Forscher sind diesbezüglich jedenfalls sehr zuversichtlich.
So wäre es zum Beispiel praktisch, wenn sich die winzigen Kohlenstofffasern trennen und nach ihrer Größe sortieren ließen. Denn alle bisherigen Herstellungsmethoden erzeugen Nanoröhrchen ganz unterschiedlichen Durchmessers. Dabei hängen ihre Eigenschaften – insbesondere die Leitfähigkeit – ganz empfindlich von der Dicke ab. Außerdem verdrillen sie sich bei der Herstellung meist ungewollt zu regelrechten Seilchen, was eine Weiterverarbeitung zusätzlich erschwert.
Siqun Wang und seine Kollegen von der Dupont Company in Delaware und vom Massachusetts Institute for Technology im amerikanischen Cambridge suchten daher nach einem Verfahren die winzigen Nanofasern wieder zu entwirren. Peptide schienen ihnen dabei das geeignete Mittel zu sein.
Peptide sind biologische Moleküle, die aus Aminosäuren bestehen und beispielsweise als Hormone eine wichtige Rolle bei der Stoffwechselregulierung spielen. Darüber hinaus, und das machte sie für die Forscher so interessant, sind sie äußerst wählerisch in ihrem Umgang.
So wurden bereits Polypeptide hergestellt, die sich nur an Metall-, Metalloxid- oder Halbleiteroberflächen heften. Die Wissenschaftler hofften daher, Peptide hervorbringen zu können, die eine ähnliche Affinität zu Nanoröhrchen aus Kohlenstoff besitzen.
Um diese zu finden, verwandten sie eine Methode namens Phagen-Display. Das heißt, sie fusionierten eine einzelne verdächtige Peptidkette genetisch mit einem Protein auf der Außenhaut einer Bakterienphage. Auf diese Weise statteten die Forscher eine ganze Schar von Phagen mit unterschiedlichen Peptiden aus und ließen sie dann auf die Nanoröhrchen los. Dabei sollten jene, die ein geeignetes Molekül auf ihrem Rücken trugen, kleben bleiben, während die anderen beim Reinigen der Probe einfach weggespült wurden.
Und tatsächlich konnten die Forscher eine Phagenkolonie züchten, welche die Oberfläche der Nanoröhrchen besiedelte. Es gelang Wang und seinen Kollegen sogar das fragliche Peptid, das für diese innige Beziehung verantwortlich war, zu isolieren, mit ihm zu experimentieren und so verschiedene Versionen unterschiedlicher Wirksamkeit herzustellen.
Aber funktionieren die Peptide auch ohne den Wirtskörper? Um diese Frage zu klären, synthetisierten Wang und seine Kollegen die entsprechenden Moleküle und hefteten sie an kleine Kügelchen. Und auch diese fühlten sich in der Tat stark zu den Nanoröhrchen hingezogen.
Erste Tests mit verdrillten Nanoröhren-Seilen verliefen ebenfalls erfolgreich. Zumindest ein Peptid erwies sich dabei als gutes Trennmittel. Und da es sich fast nur mit Kohlenstoffröhrchen verbindet, dient es gleichzeitig als eine Art chemisches Etikett. Möglicherweise lassen sich die Peptide sogar noch weiter spezialisieren, sodass sie nur noch auf Kohlenstoffröhren mit bestimmtem Durchmesser reagieren. Die Forscher sind diesbezüglich jedenfalls sehr zuversichtlich.
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