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Selbstorganisation: Künstliches Protein baut Fulleren-Nanomaterial

Gezielt hergestellte Strukturen auf Nanometermaßstab sollen Materialien mit ganz neuen Eigenschaften ermöglichen.
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Ein synthetisches Protein bildet zusammen mit dem Buckminster-Fulleren C60 ein Hybridmaterial mit unerwarteten Eigenschaften. Das Forscherteam unter der Leitung von Kook-Han Kim von der Sungkyunkwan University demonstriert mit ihrer Arbeit, dass künstliche Biomoleküle den Zusammenbau komplexer Materialien im Nanomaßstab steuern können. Wie die Arbeitsgruppe berichtet, entscheidet die Position einer einzigen Aminosäure über die Interaktion zwischen Fulleren und Protein – und damit auch über die Struktur des entstehenden Materials. Der gemeinsame Kristall aus Protein und Polymer ist, im Gegensatz zu den beiden Substanzen allein, elektrisch leitend. Diese und andere Eigenschaften ließen sich nach Ansicht der Arbeitsgruppe durch die Verwendung geeigneter Proteine genau kontrollieren.

Im Nanometermaßstab präzise aufgebaute Strukturen und Materialien kennt man bisher vor allem aus der Biologie, wo sie bemerkenswerte Eigenschaften hervorbringen. Die Technik jedoch tut sich auf dieser Größenskala noch schwer, insbesondere mit makroskopischen Stoffen, deren Eigenschaften von ihrer genauen nanoskaligen Struktur abhängen. Die Arbeitsgruppe von Kim und seinen Kollegen arbeitet daran, diese Selbstorganisation kontrollierbar zu machen – und der Kristall aus Protein und Fulleren zeigt, wie es gehen könnte. Basis ist ein helikales Protein, das gut kristallisiert und eine geeignete Bindungsstelle für C60 aufweist. In Gegenwart der Proteinhelix löst sich das normalerweise unlösliche Fulleren gut in Wasser und bleibt über mehrere Monate hinweg in Lösung – und kann bei Bedarf einfach auskristallisiert werden.

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