Dip-Pen-Nanolithographie-System NScriptor

Biofunktionale DNA-Nanostrukturen

Die Wiedererkennungseigenschaften von Biomolekülen bieten einen leistungsfähigen und vielseitigen Ansatz für den Aufbau von funktionalen Nanostrukturen wie sie z.B. für molekulare Elektronikbauteile oder auch Photonikelemente von Nutzen sein können. Ein Ansatz für die Herstellung solcher biofunktionaler Bauelemente ist die Dip-Pen-Nanolithographie® (DPN).

Bei der DPN-Technologie wird mit Hilfe eines beschichteten Cantilevers („der Stift“) eine gewünschte Tinte auf ein bestimmtes Substrat („das Papier“) gebracht. Die Schwierigkeit bei dieser Technik liegt in der komplexen Oberflächenchemie zwischen Tinte und Substrat. Mittlerweile konnte jedoch für eine Vielzahl von Tinte/Substrat-Kombinationen gezeigt werden, dass es ohne Probleme gelingt, eine stabile Oberflächenanbindung der DNA-Moleküle zu gewährleisten.
Die Größe der zu schreibenden Bionanostrukturen kann über verschiedene Parameter wie Schreibgeschwindigkeit, Luftfeuchtigkeit oder Temperatur gesteuert werden. Unter optimalen Bedingungen ist es möglich, Strukturen mit einer Größe von 12 nm und einer räumlichen Auflösung von ~5 nm zu schreiben, und zwar genau dort (und nur dort), wo der Anwender es wünscht. Es gibt z.B. keine Cross-Kontamination.

Für die Erzeugung von DNA-Nanostrukturen mit Hilfe des Dip-Pen-Nanolithographie-Systems NScriptor hat die Firma Nanoink aus Chicago jetzt spezielle Cantilever und Inkwells entwickelt. Auf Grund der viskosen Eigenschaften der DNA werden für das Aufbringen auf entsprechende Substrate relativ steife Cantilever mit einer hohen Federkonstante benötigt. Außerdem ist es beim Arbeiten mit DNA sinnvoll, eine spezielle Beladungsplattform anzubieten, um in einem Arbeitsschritt unterschiedliche DNA-Moleküle auf das Substrat aufzubringen. Mit den neuen DNA-Cantilever-Arrays bietet sich nun die Möglichkeit, bis zu sechs verschiedene DNA-Moleküle gleichzeitig auf das Substrat aufzubringen. Die Beladung geschieht über ein spezielles DNA-Inkwell.

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