Gentechnisch veränderte Viren bauen Kristalle und Fäden aus Goldatomen

Eine von der University of California entwickelte Technologie bringt genmanipulierte Viren dazu, aus einzelnen Goldatomen einen Kristall zu formen, der nur wenige Nanometer groß ist. Das soll sich unter anderem in der Nanoelektronik nutzen lassen. [...]

Ein Goldkristall unter dem Elektronenmikroskop (links) und ein Modell.
Ein Goldkristall unter dem Elektronenmikroskop (links) und ein Modell. (c) Haberer Lab

Die eingangserwähnten Technik bringt Mikrobiologie und Mikroelektronik zusammen, wodurch, so hoffen die Forscher der University of California, es einmal möglich sein wird, Elektronik wie Transistoren in Nanogrößen preiswert herzustellen.

Neue Materialien der Zukunft

„Die Natur fügt seit Jahrtausenden hochkomplexe nanostrukturierte Gebilde mit höchster Präzision zusammen“, sagt Elaine D. Haberer, Professorin für Elektrotechnik und Computerwissenschaften. „In diesem Punkt ist die Natur uns überlegen.“ Wenn man diese Fähigkeiten verstehe, könne man sie nutzen, um hochentwickelte Materialien herzustellen, die man sich heute noch nicht einmal vorstellen könne.

Viren gibt es in vielerlei Gestalt. Sie sind mit sogenannten Rezeptoren ausgestattet, die sich an bestimmte Moleküle klammern. Diese Rezeptoren haben die US-Wissenschaftler so verändert, dass sie an Ionen festmachen, also an elektrisch geladenen Atomen. Dabei entstehen Gebilde, die die Gestalt der Viren haben. Andere Formen waren bisher nicht möglich.

Nutzung von Bakteriophagen

Haberer und ihr Team arbeiteten mit Bakteriophagen, das sind Viren, die Bakterien befallen. In diesem Fall sind es M13-Bakteriophagen, die Escherichia coli angreifen, ein Bakterium, das in allen Lebewesen vorkommt. Anfangs wurde M13 so modifiziert, dass es Goldfäden spann. Als die Forscher sich genauer ansahen, was bei einer Infektion stattfindet, entdeckten sie, dass M13 eine sphärische Form annimmt, wenn es mit Wasser und Chloroform in Berührung kommt. Wenn man jetzt noch Gold-Ionen hinzufügt, entsteht ein hohler Nanokristall mit scharfen Spitzen.

„Mit einem simplen Konversionsprozess sorgten wir dafür, dass M13 mal Goldfäden spann, die eine Länge von immerhin einem Mikrometer erreichten, mal Kristalle„, sagt Haberer. Die Forscher glauben, dass es Viren mit anderen Formen gibt, deren Rezeptoren ebenfalls dazu gebracht werden können, an Metall-Ionen anzudocken, sodass neue Gebilde entstehen.


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