Roboter aus DNA-Strängen

Molekulare Roboter gehören zur Gründungsfolklore der Nanotechnik. 1986 skizzierte sie erstmals der Ingenieur Eric Drexler als winzige Maschinen aus diamanantartigen Verbindungen, die eines Tages in gewaltigen Schwärmen sämtliche Gegenstände Atom für Atom zusammenbauen könnten. Gewissermaßen als Zwischenstufe zu diesen molekularen „Assemblern“ sah Drexler Nanomaschinen, die aus biologischen Molekülen konstruiert werden. Diesem Ziel sind nun zwei US-Forschungsteams einen Schritt näher gekommen, berichtet Technology Review in seiner Online-Ausgabe: Sie haben chemisch programmierbare Strukturen aus DNA-Strängen hergestellt – spinnenartige Gebilde, die sich gezielt fortbewegen und Goldteilchen transportieren können.

Bereits in den 90er-Jahren schuf der New Yorker Chemiker Ned Seeman Würfel und Kreuze aus DNA-Abschnitten, später folgten „Nano-Kräne“. Besonders bekannt wurde 2006 das „DNA-Origami“ des Caltech-Forschers Paul Rothemund: Er erzeugte aus langen DNA-Strängen Smileys und andere flächige Figuren – die Basenfolgen waren am Rechner so entworfen, dass sich die Stränge falteten und einzelne Abschnitte miteinander verbanden. Zusammen mit Milan Stojanovic, einem der führenden Forscher an DNA-Schaltkreisen, und weiteren Kollegen legen beide jetzt nach.

In der einen Arbeit haben Gruppen der Columbia University, der Arizona State University und des California Institute of Technology (Caltech) ein einfaches molekulares Straßennetz konstruiert, über das eine vierbeinige „Nano-Spinne“ läuft. Es besteht aus einer nach Rothemunds Origami-Prinzip gebildeten Fläche aus DNA. In regelmäßigen Abständen ragen aus ihr lose Enden von einzelnen DNA-Strängen wie Pfosten empor. An einige von denen können sich die „Beine“ der Nano-Spinne – ebenfalls DNA-Stränge – anlagern, wenn ihre Basenfolgen sich entsprechen. Drei Beine dienen dabei zur Fortbewegung, das vierte fungiert als Standbein. Den „Körper“ wiederum bildet das Protein Streptavidin.

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