Nanotechnologie: Licht steuert molekulare Zange

Molekulare Zange | Ziemlich komplex und doch nur drei Nanometer groß ist die molekulare Zange der japanischen Wissenschaftler.

Ein fotoaktives Zangen-Molekül haben Takuzo Aida und seine Kollegen von der Universität Tokio vorgestellt. Das molekulare Werkzeug ermöglicht es zum ersten Mal, durch Einstrahlen von Licht Moleküle mechanisch zu manipulieren, so die Forscher.

Mit drei Nanometer Länge ist die Zange klein genug, Gene oder andere biologische Moleküle im menschlichen Körper zu bearbeiten. Auch die Aktivität von Proteinen ließe sich so präzise steuern.

Azobenzol | Das Azobenzol kann in zwei Formen vorliegen, der Trans- (links) und der Cis-Form (rechts). Durch Bestrahlen mit UV-Licht geht das Molekül vom Trans- in den Cis-Zustand über. Sichtbares Licht macht diese Veränderung rückgängig. Alternativ entspannt sich das Molekül nach einiger Zeit auch von alleine und fällt in den stabilen Trans-Zustand zurück.

Die organometallischen "Greifbacken" der molekularen Zange docken zunächst an einem Stickstoff-Atom des Zielmoleküls an. Für das eigentliche Zupacken sorgt dann ein lichtempfindliches Azobenzol zwischen den "Griffen". Das Azobenzol besteht aus zwei Phenyl-Ringen, die durch eine Stickstoff-Doppelbindung zusammenhängen: Im UV-Licht zieht die Stickstoff-Brücke durch Umklappen die beiden Phenyl-Ringe zusammen und schließt so die Zange. Bestrahlt man die Molekül-Zange mit sichtbarem Licht, öffnet sie sich wieder, weil das Azobenzol sich entspannt. Wechselnde Bestrahlung löst also eine Greif- und Rüttelbewegung aus.

Bis jetzt reagiert die Zange auf sichtbares und UV-Licht. Um auch im menschlichen Körper aktiv zu werden, müssten molekulare Werkzeuge jedoch auf infrarotes Licht oder Schallimpulse reagieren, die deutlich tiefer ins Gewebe eindringen können. (jpb)