Roboter aus DNA: Nanoroboter in Molekülgröße benötigen keine externe Energie
An der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU)(öffnet im neuen Fenster) hat ein Forschungsteam die bereits seit ein paar Jahre genutzte Technik des DNA-Origamis weiterentwickelt. Dabei sind programmierbare Roboter in Nanometerbereich entstanden, die ausgehend von bestimmten Reizen eine Reihe von Aktionen ausführen können.
Eine externe Energiequelle wird nicht benötigt, weil die nötige Energie beim Falten der zugrundeliegenden DNA-Moleküle in Form einer Spannung bereits vorliegt. Dadurch könnten die winzigen Maschinen zukünftig überall funktionieren.
Verknüpfung erlaubt komplexe Vorgänge
Die gefalteten Moleküle werden durch einen Reiz wie Lichteinfall, eine pH-Wert-Änderung oder die Anwesenheit eines Enzyms oder eines Antikörpers beeinflusst. Dann führen sie eine vorbestimmte Aktion aus, öffnen oder drehen sich.
Der neue Ansatz liegt darin, dass mehrere solcher Reaktionen und verschiedene der Schlüsselreize miteinander kombiniert werden. So soll es möglich sein, die Reihenfolge der Aktionen festzulegen oder auch eine Zeitverzögerung einzubauen.
Als Beispiel wird angeführt, dass eine bestimmte Molekülbewegung erst dann ausgeführt wird, wenn zunächst ein bestimmtes Enzym registriert wird und zusätzlich Licht einer vordefinierten Wellenlänge einfällt. Auch die möglichen Aktionen sind variabel. So könnte der Nanoroboter selbst mit dem Leuchten beginnen, ein Medikament freisetzen oder eine Zelle mit einem Erbgutstrang versorgen.
Neuer Ansatz der Energieversorgung
In Zukunft sollen die Nanoroboter auf DNA-Basis einmal gezielt Zellen aufsuchen, die die vorprogrammierten Schlüsselreize auslösen. Diese könnten dann abgetötet oder zielgenau mit Medikamenten versorgt werden.
Auch die Energieversorgung soll weiter optimiert werden. Statt auf Spannungen beim Falten soll bald allein die Interaktion des Roboters mit seiner Umwelt als Energiequelle ausreichen. Es wird allein die zufällige thermische Bewegung von Molekülen(öffnet im neuen Fenster) verwendet, um die einprogrammierten Aktionen anzutreiben.
Die zugehörige Studie wurde in Science Robotics(öffnet im neuen Fenster) veröffentlicht.