Neuer Zugang zur Welt der Moleküle: IPHT-Wissenschaftler erhält Wissenschaftspreis

22.04.2008

Für einen methodischen Durchbruch in der Entwicklung neuer optischer Konzepte zur Bearbeitung biologischer Moleküle erhält PD Dr. Wolfgang Fritzsche, Abteilungsleiter am Institut für Photonische Technologien (IPHT), den Wissenschaftspreis für Lebenswissenschaften und Physik 2007 des Beutenberg-Campus e.V.

"Der Kollege Fritzsche hat in enger Kooperation mit Prof. Karsten König von der JenLab GmbH und dem Institut für Humangenetik und Anthropologie der Friedrich-Schiller-Universität eine neue universelle Methode entwickelt, um Biomoleküle wie die Erbsubstanz DNA oder Eiweiße hochspezifisch zu bearbeiten und damit einen neuen Zugang zur molekularen und submolekularen Welt geschaffen", betonte der Wissenschaftliche Direktor des IPHT, Prof. Dr. Jürgen Popp, in seiner Laudatio.

Wolfgang Fritzsche und seine Mitarbeiter nutzen dazu die speziellen Eigenschaften von Metallnanopartikeln aus, an die biologische Moleküle gebunden sind. Der Chemiker verwendet Gold- oder Silberteilchen mit Durchmessern von 5, 10 oder 30 Nanometern. An ihre Oberfläche koppelt er geeignete Bindungspartner für das Biomolekül, das er bearbeiten will. Handelt es sich um die Erbsubstanz DNA, nimmt er kurze Moleküle, die genau dort an die DNA-Sequenz binden, wo Fritzsche ein Loch oder einen Schnitt anbringen möchte. Ist das Zielmolekül ein Eiweiß, so bedient sich NanoCut entsprechender Antikörper, die nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip ganz spezifisch an eine Stelle binden.

Um nun schneiden oder bohren zu können, zieht Fritzsche die Photonik hinzu und bestrahlt die Metallnanopartikel mit Licht. Dadurch erhitzen sich die winzigen Teilchen stark und brennen ein Loch oder einen Schnitt in das Biomolekül, an das sie zuvor spezifisch angedockt sind. Dabei liegt die Schnittbreite unterhalb der Wellenlänge des eingestrahlten Lichtes.

Das inzwischen unter der Abkürzung NanoCut international anerkannte Verfahren überwindet eine Reihe von Beschränkungen, die andere Methoden zur Manipulation von Biomolekülen mit sich bringen. So kann man die Schnittstellen völlig frei wählen, was bei der Verwendung von Enzymen nicht der Fall ist. Außerdem ist die Bearbeitung viel präziser als es zum Beispiel mit einem fokussierten Laserstrahl möglich wäre. Und man kann an mehreren Stellen gleichzeitig ansetzen, ein großer Vorteil gegenüber der seriell arbeitenden Rasterkraftmikroskopie. " Es kann daher erwartet werden, dass NanoCut künftig eine Standardmethode in der Molekularbiologie und in vielen anderen Disziplinen der Lebenswissenschaften werden wird", resümierte IPHT-Direktor Popp in seiner Ansprache.

https://www.chemie.de/news/81012/neuer-zugang-zur-welt-der-molekuele-ipht-wissenschaftler-erhaelt-wissenschaftspreis.html