Konstruktion von zweidimensionalen Nanogittern

Nanotechnologie mit Proteinen

Seit mehr als zwei Jahrzehnten nutzen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler DNA, um Nanomaterialien zu entwerfen. Forscher der Universität Göttingen und der Medizinischen Hochschule Hannover haben nun eine neue Methode zur Konstruktion sogenannter zweidimensionaler Gitter entdeckt. Sie benutzten dafür ein gewöhnliches Protein.

Regelmäßiges Clathrin-Gitter auf einer Aluminium-Oberfläche (Aufnahme mit dem Elektronenmikroskop, ca. 1,5 x 1,5 µm).

Proteine, die strukturell anspruchsvoll sind, spielten bislang bei der Herstellung von Nanomaterialien kaum eine Rolle. „Dabei stellen sie ein sehr abwechslungsreiches Rohmaterial dar, mit dessen Hilfe komplexe Problemstellungen gelöst werden könnten“, erläutert Dr. Iwan Schaap vom III. Physikalischen Institut der Universität Göttingen. Das Protein Clathrin erzeugt normalerweise Transportvesikel in Zellen. Die Wissenschaftler konnten in ihrer Studie nun zeigen, dass sich damit zweidimensionale Gitter auf fast jeder Oberfläche formen lassen. „Das könnte das Design von biologischen Sensoren und biosynthetischen Reaktoren revolutionieren“, so Dr. Schaap.

Nachdem die Forscher die Clathrin-Bausteine in eine Gitterform mit einem Porendurchmesser von nur 30 nm gebracht hatten, gelang es ihnen, diese Zusammenschlüsse zu modifizieren. „Dadurch wird die nanotechnologische Anwendung äußerst belastbar, was eine lange Lebensdauer und Lagerfähigkeit garantiert“, so Dr. Schaap. Anschließend funktionalisierten sie die Gitter durch die Bindung von kleinen metallischen Partikeln und aktiven Biomolekülen. Die Wissenschaftler wollen ihre Arbeit an den neuartigen Proteingittern fortsetzen. Dabei wird die Entwicklung von funktionellen, nanotechnologischen Geräten für sensorische Anwendungen und zur Synthese von Biomolekülen im Vordergrund stehen.

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Originalveröffentlichung:
Philip N. Dannhauser et al. Durable protein lattices of clathrin that can be functionalized with nanoparticles and active biomolecules. Nature Nanotechnology 2015. DOI: 10.1038/nnano.2015.206.

Kontaktadresse:
Dr. Iwan A.T. Schaap
Georg-August-Universität Göttingen
Fakultät für Physik – III. Physikalisches Institut
Friedrich-Hund-Platz 1, 37077 Göttingen
E-Mail: ischaap@gwdg.de
Internet: www.iwanschaap.com

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