DNA als ein neues Nano-Baumaterial
Die Verwendung von modifizierten Nukleosiden in der Nanotechnologie ist ein neuer spannender Trend. Doch bisher wurden nur wenige erfolgreiche Durchführungen der integrierten Funktionen demonstriert. Das EU-finanzierte Projekt NANO-DNA (Functional DNA nanomaterials) hat dieses wissenschaftliche Feld vorangetrieben, indem es Designer-Moleküle in chemisch modifizierte Nukleoside einfügte, um eine spezifische Funktion hinzuzufügen. Die erste schwierigste Projektaufgabe war die Entwicklung von Techniken, um molekulare Drähte entlang von ausgelegten Spuren auf DNA-Templates zu erstellen. Die Forscher synthetisierten erfolgreich diese Art von Drähten mit Porphyrin-DNA und ihre künftige detaillierte Auswertung wird die Grundlage für die präzise Erstellung von nanoskaligen elektronischen Drähten legen. Das DNA-basierte Gerüst erwies sich als ein ausgezeichnetes Ausgangsmaterial für nanoskaliges Bio-Templating für die molekulare Elektronik oder plasmonische Schaltungen. Die Wissenschaftler synthetisierten mehrere gleichartige Systeme mit unterschiedlicher Anzahl von Porphyrin-Einheiten, die an DNA gebunden sind. Eine davon wurde als Vermittler bei der Energieübertragung zwischen elektronisch aktiven Komponenten in selbstorganisierenden Lichtröhren entwickelt und zeigte eine effiziente Energieübertragung von > 20 nm. Die zweite wurde als Draht für den Elektronentransport quer über Membranen verwendet. Dieses System wurde verwendet, um erfolgreich die kleinstmögliche DNA-basierte Membran-Nanopore zu erschaffen und es wurde der Ionentransport entlang der DNA durch die Membran nachgewiesen. Schließlich zeigten die Forscher, dass Porphyrin-Einheiten für die photodynamische Krebstherapie angewendet werden können, um die Empfindlichkeit zu erhöhen. Die Einführung von modifizierten Porphyrinen wurde durch enzymatische Verlängerung von DNA-Ketten durch Telomerase erreicht, welches die Unsterblichkeit von Krebszellen verursacht. Die Kombination von Telomerase-Hemmung mit der photodynamischen Therapie produzierte viel versprechende Ergebnisse in Bezug die therapeutische Wirksamkeit bei Hautkrebs. Die Projektstudien brachten einen völlig neuen Ansatz hervor, um Designer-Moleküle mit dem Ziel einzubinden, bestimmte programmierte Funktionen hinzuzufügen. Die künftige Anwendung dieser Systeme würde bahnbrechende Fortschritte in der Elektronik, Photovoltaik und Medizin hervorbringen.
Schlüsselbegriffe
DNA, Nano-Konstruktion, modifizierte Nukleoside, NANO-DNA, Porphyrin, Photodynamischen, Krebsbehandlung
