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Künstlich hergestellte Nanoporen für biomolekulare Anwendungen

In der Natur gibt es mehrere Beispiele für nanoskalige Übergänge, die den Durchtritt von Molekülen mit bemerkenswerter Präzision steuern können. Diese biologischen Strukturen inspirierten eine EU-geförderte Forschung, die Nanoporen entwickeln wollte, die einen großen Teil ihrer Funktionen imitieren.
Künstlich hergestellte Nanoporen für biomolekulare Anwendungen
Das Projekt ACTIVE NANOPORES (Active polymer-functionalized nanopores) befasste sich mit der Entwicklung von Feststoff-Nanoporen in Schichten verschiedener Materialien wie etwa Metallen. Die Forscher schufen Nanoporen in dünnen Goldfilmen mit 20 bis 50 nm Dicke und etwas dickeren Metall-Isolator-Metall-Systemen.

Die Forscher verwendeten einen neuen theoretischen Rahmen, um die optischen Eigenschaften dieser neuen Arten von Nanostrukturen zu beschreiben, die mehrere Schichten von Metallfolien mit Isolatoren dazwischen durchdringen. Für die optische Detektion von Wechselwirkungen auf ihren Oberflächen wurden Oberflächenplasmonen verwendet.

Um Funktionalitäten ähnlich wie in Porenkomplexen zu erhalten, mit den gesteuert werden kann, welche Moleküle in die Kerne von eukaryotischen Zellen eindringen dürfen, befestigten die Forscher weiche Materialien an den Oberflächen von Nanoporen. Insbesondere Polymere besaßen die Eigenschaften, die benötigt wurden, um biologische Systeme nachzuahmen.

Durch das Funktionalisieren von Nanoporen wurde die gleiche Art von selektiven Barrieren geschaffen, die nur gewünschten Molekülen der Durchgang erlaubt, was den Weg für Anwendungen in der biomolekularen Filtration und Einklemmung eröffnet. Die Forschung von ACTIVE NANOPORES hat die Mittel aufgezeigt, um komplexe Mischungen von Biomolekülen in Angriff zu nehmen, zum Beispiel Proteine.

Wichtig ist, dass nanoskalige Gateways sich mittels elektrischer Signale öffnen und schließen. Die Metallfolien können als Elektroden verwendet werden und bieten so eine elektrische Steuerung der Nanostrukturen sowie die Möglichkeit, Temperatur und pH-Wert lokal auf ihrer Oberfläche zu verändern.

Die Ergebnisse von ACTIVE NANOPORES können ein integraler Bestandteil von analytischen Plattformen im Mikromaßstab werden und sogar die Spezifität von Biosensoren erhöhen. Nanoporen stellen eine Art von Oberfläche dar, die sich für die Analyse von molekularen Wechselwirkungen auf der Basis optischer Spektroskopie oder elektrochemischer Anzeige eignet.

Verwandte Informationen

Fachgebiete

Life Sciences

Schlüsselwörter

Nanoporen, biomolekular, ACTIVE NANOPORES, Polymer, Metall-Isolator-Metall 
Datensatznummer: 191166 / Zuletzt geändert am: 2017-02-21
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