Mit seiner extrem feinen Nadelspitze kann ein Rasterkraftmikroskop (AFM) ein einzelnes Molekül aufnehmen und untersuchen. Dies nutzten Biophysiker jetzt um zu messen, wie fest DNA-Moleküle auf bestimmten Oberflächen haften. Dabei stellten sie fest, dass elektrische Spannung beeinflussen kann, ob ein Molekül auf einer Oberfläche bleibt oder ob es abgestoßen wird.
{1r}
Die Wechselwirkung zwischen Oberfläche und DNA-Molekül lässt sich so per Knopfdruck steuern, was für viele Methoden in der Bioanalytik eine interessante Perspektive darstellt, schreiben die Forscher in der Fachzeitschrift „Nature Nanotechnology“. Die spannungsabhängige Adhäsion gilt zudem nicht nur für DNA-Moleküle, sondern auch für andere Biopolymere wie Proteine oder Polysaccharide.
DNA-Molekül mit Goldelektrode in Kontakt gebracht
Für die Untersuchung brachten die Münchener Wissenschaftler mit der Spitze des Rasterkraftmikroskops (AFM) das daran haftende DNA-Molekül in Kontakt mit einer beschichteten Goldelektrode. An diese legten sie nach und nach verschieden große elektrische Spannungen an. Als erstes Forschungsteam bestimmten sie dabei über das AFM, wie viel Kraft nötig ist, um das einzelne Molekül wieder von der Elektrode abzulösen.
Das von Natur aus negativ geladene DNA-Molekül haftete dabei fest auf der Oberfläche, wenn diese durch die Spannung positiv geladen war. Auf der negativ geladenen Elektrode konnte das Molekül nicht binden.
Viele Anwendungsideen
Die Anwendungsideen für den entdeckten Effekt gehen weit über den Einsatz in der Analytik hinaus, so die Wissenschaftler. Eine Zukunftsvision der Münchner Forscher ist beispielsweise ein elektrisch schaltbarer Klebstoff. Während herkömmliche Kleber zumeist nach dem Aushärten irreversible Verbindungen herstellen, ließe sich die Bindekraft mit dieser Methode elektrisch an- und ausschalten.
Exzellenzcluster „Nanosystems Initiative Munich“
Die in der Online-Ausgabe von Nature Nanotechnology vorgestellte Studie entstand im Rahmen des Exzellenzclusters „Nanosystems Initiative Munich“ (NIM), das es sich zum Ziel gesetzt hat, funktionale Nanostrukturen für Anwendungen in der Medizin und in der Informationsverarbeitung zu entwickeln, zu erforschen und zum Einsatz zu bringen.
(idw – Universität München, 04.01.2010 – DLO)
