Elektrisch gesteuerte Biomotoren treiben Moleküle durch winzige Kanäle

Jede Fabrik muss zuverlässig mit Rohstoffen versorgt werden. Das gilt auch für die Nanowelt, in der in Zukunft winzige Bauteile zu funktionellen Schaltkreisen und Nanomaschinen gefügt werden könnten. Niederländische Forschern gelang es nun, die Grundlage für ein steuerbares Nanotransportsystem zu entwickeln.

Mikrotubili in Nanokanälen
Mikrotubili in Nanokanälen

Delft (Niederlande) - In der Zeitschrift "Science" beschreiben sie, wie winzige Moleküle von biologischen Antrieben durch ein filigranes Kanalsystem geschleust werden.

"Wir haben Kinesin-Motorproteine in geschlossene Kanäle integriert und eine aktive elektrische Kontrolle realisiert", berichten Cees Dekker und seine Kollegen von der Technischen Universität in Delft. Kinesin ist ein natürliches Protein, das in lebenden Zellen Transportaufgaben übernimmt. Durch elektrische Felder angetrieben kann es eine Last in Millionstel Millimeter kleinen Schritten transportieren. Diese Biomotoren heftete Dekkers Team nun an die Innenwände von wenige Mikrometer dünnen Kanälen. In diese mit Flüssigkeit gefüllten Kanälen verteilten sie nun viele kleine Moleküle, so genannte Mikrotubuli. Die Biomotoren wurden nun durch externe elektrische Felder kontrolliert in Bewegung versetzt. Es entstand eine Strömungsbewegung, auf der diese Mikrotubuli durch die feinen Kanäle quasi surfen konnten.

Die Steuerung in diesem Röhrensystem gelang dabei ausgesprochen genau. Das konnten die Forscher mit eingefärbten Mikrotubuli belegen, die sie je nach Farbe in unterschiedliche Richtungen antrieben und so sortierten. "Das ist das erste Verkehrskontrollsystem mit Biomotoren für den Transport aus der Nanometer-Skala", beurteilt Henry Hess von der University of Florida diese Entwicklung. Die möglichen Anwendungen erstrecken sich von verbesserten Lab-On-Chip-Systemen für die Analyse von Chemikalien bis hin zu Netzwerken für den Materialtransport in zukünftigen Nanofabriken.