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Nanotechnologie: Lego-System für Mikrostrukturen

Multifunktionale Nanostruktur
Nanopartikel haben sich für verschiedenste wissenschaftliche Disziplinen als nützlich erwiesen, insbesondere auch für die Medizin. So können sie als diagnostische Marker dienen, zusammen mit Antikörpern bestimmte Zelltypen, wie beispielsweise Krebszellen, angreifen oder dafür sorgen, dass Arzneistoffe erst nach und nach an den Körper abgegeben werden. Maxim Nikitin und seine Kollegen von der russischen Akademie der Wissenschaften in Moskau haben nun einen Weg entdeckt, auf dem es gelingt, verschiedene dieser winzigen Teilchen miteinander zu koppeln und damit ihre Eigenschaften nach Wunsch zu kombinieren.

Multifunktionale Nanostruktur | Die Proteine Barnase und Barstar können unterschiedliche Teilchen wie magnetische Nanopartikel, Quantenpunkte oder Antikörper stabil miteinander verbinden. Dadurch erlauben sie, nach dem Lego-Prinzip Strukturen nach Wunsch zusammenzufügen.
Den Forschern zufolge eignen sich zwei bakterielle Proteine – Barnase und Barstar – ideal zum Zusammenfügen solcher multifunktionalen Mikrostrukturen. Wie Alleskleber verbinden sie in wässrigen Lösungen Teilchen verschiedenster Größe und chemischen Typs miteinander. Um das Prinzip zu demonstrieren, erzeugte das Team um Nikitin eine Struktur aus magnetischen Nanopartikeln, Antikörpern und Quantenpunkten, also Halbleitern im Nanomaßstab. Die Klebekraft der beiden Proteine erwies sich dabei als stark genug für den dauerhaften, festen Zusammenhalt dieser ganz verschiedenartigen Teilchen, deren Größe zwischen nur drei Nanometern und fünf Mikrometern variierte.

Die neue Struktur vereinigte die nützlichen Eigenschaften all ihrer Komponenten in sich. Dank der Antikörper heftete sie sich spezifisch an Krebszellen, die sich dann über das Magnetfeld der Nanopartikel lokalisieren und durch die Fluoreszenz der Quantenpunkte identifizieren ließen. Andere Partikel-Kombinationen könnten nicht nur in der Medizin, sondern auch bei Biosensoren oder in der Photonik von unschätzbarem Wert sein.

Julia von Sengbusch

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