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Nanotechnologie: Roboter mit DNA-Molekülantrieb

Einen Nanoroboter, der von DNA-Molekülen angetrieben und programmiert wird, haben britische Forscher um Andrew Turberfield von der University of Oxford entwickelt. Ihre Entwicklung bewegt sich entlang eines programmierten Weges, der auch Abzweigungen aufweisen kann, so die Wissenschaftler. Die Information, welchen Weg der Roboter nehmen soll, ist in Form eines DNA-Kodes in den Treibstoffmolekülen enthalten, mit denen der Roboter gleichsam gefüttert wird, bevor er sich in Bewegung setzt. Da während der Bewegung keine lenkenden Eingriffe von außen nötig sind, sprechen die Autoren von einem autonomen molekularen Roboter.

Seine Funktion besteht darin, eine vorgegebene Fracht von A nach B zu transportieren, wobei er je nach Programmierung an einer Wegscheide zwischen links oder rechts wählen kann. Bei der vorgegebenen Fracht handelt es sich um einen DNA-Einzelstrang. Dieser bewegt sich, ähnlich wie bei einer Eimerkette von einem Anker zum nächsten, wobei die Anker ebenfalls aus DNA-Strängen bestehen: Ihre Kodierung ist so beschaffen, dass die Fracht-DNA von selbst an sie bindet – Biologen sprechen von komplementären DNA-Strängen. Jeder Anker verfügt eine einmalige DNA-Sequenz, die seine Adresse ausweist.

Die Zugabe von Treibstoffmolekülen löst die Bewegung aus, wobei es verschiedene Sorten davon gibt, die jeweils den Transport zwischen zwei DNA-Ankern vermitteln. Sie weisen die komplementären DNA-Sequenzen der Fracht sowie die Adressen des Ausgangs- und des Zielankers auf. Zunächst verbinden sie sich dann mit dem Ausgangsanker und der Fracht, wodurch Energie frei wird, die wiederum für die Entfaltung eines Teils der Treibstoff-DNA – der zunächst wie eine Haarnadel gefaltet ist – genutzt wird: So wird quasi der Arm ausgefahren, um die Fracht zum nächsten Anknüpfungspunkt zu reichen. Nachdem sie sich mit diesem verbunden hat, löst sich das Treibstoffmolekül vom Ziel und der Fracht. Durch die anfängliche Zugabe von unterschiedlichen Treibstoffen die jeweils zwischen zwei bestimmten Ankern vermitteln, lässt sich ein bestimmter Weg programmieren, um in der Zukunft beispielsweise Medikamente gezielt einsetzen zu können. (cm)
5. KW 2011

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 5. KW 2011

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