Elektrischer DNA-Schalter

20. Februar 2017, 13:40 Uhr
Modifizierte DNA. Statt nur A, C, T und G wurde hier Aq (Anthrachonon) eingefügt. Bild: Biodesign Institute, Arizona State University
Modifizierte DNA. Statt nur A, C, T und G wurde hier Aq (Anthrachonon) eingefügt. Bild: Biodesign Institute, Arizona State University
Fast wie ein Lichtschalter, nur hier 1.000 Mal kleiner als ein menschliches Haar. Forscher der Arizona State University um Nongjian Tao haben einen molekularen Schalter entwickelt, der tatsächlich im Nano-Maßstab den elektrischen Strom steuern kann.

In einem heute veröffentlichten Artikel in der Zeitschrift Nature Communications wurde beschrieben, dass DNA so modifiziert werden konnte, dass nicht nur eine elektrische Ladungsverschiebung, sondern regulären Stromfluss steuerbar möglich macht. Doch nicht nur diese Eigenschaft ist interessant, sondern dieses modifizierte Molekül kann außerdem auch noch dazu verwendet werden, quasi als Prüfspitze im molekularen Maßstab bestimmte chemische Reaktionen zu erfassen. Denkbar ist z. B. die Erfassung der Prozesse bei der Photosynthese.

Die Post-Docs Limin Xiang und Li Yueqi in Taos Forschergruppe führten die Experimente aus und Julio Palma arbeitete am theoretischen Überbau. Statt der üblichen DNA-Bausteine A, C, T und G wurden hier andere Elemente aus Anthraquinone (Aq, deutsch: Anthrachinon), einer Struktur mit drei kohlenstoffringen hinzugefügt. Die hier auftretenden elektrochemischen Prozesse ähneln denen, wie sie auch in Zellen wie etwa den Neuronen beim Signaltransport oder sonstigen Interaktionen zu finden sind.

Bei den Versuchen wurde die modifizierte DNA zwischen zwei Elektroden angebracht und mit Hilfe von Tunnel-Mikroskopie etc. die Stromleitfähigkeit beobachtet. Dabei zeigte sich, dass Aq deutlich leitfähiger ist, wenn es weitgehend „reduziert“ vorliegt. Diese Eigenschaften machen das Molekül für zukünftige Nanoelektronik geeignet.
 
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