Forschende der Technischen Universität München haben einen winzigen Motor aus DNA entwickelt. Durch die Bewegung der DNA-Stränge kann der Mini-Motor sogar kurzzeitig Energie speichern.
Unser Körper gilt als wahres Wunder der Natur. Jeden Tag greifen unzählige biologische Mechanismen ineinander, damit wir unseren Alltag bestreiten können. Der Körper bildet neue Zellen und transportiert die Abgestorbenen aus unserem System. Lässt sich also die Biologie verwenden, um kurz- und langfristig Energie zu speichern?
Diese Frage stellen sich auch Forscher an der Technischen Universität in München (TUM). Nun ist ihnen ein regelrechter Durchbruch in der Nanorobotik gelungen. Sie haben einen winzigen Motor entwickelt, der vollständig aus DNA-Strängen besteht. Als Spender dienten kleine Bakterien, in denen die Forschenden Einzelstränge heranzüchteten.
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DNA-Motor funktioniert ähnlich wie ein Uhrwerk
Die Wissenschaftler:innen vermischten die aus nur einem Strang bestehende DNA mit einer synthetischen Version. Wie aus dem Baukasten entstand so eine doppelsträngige Version. Aber wie funktioniert der Motor? Auf die sichtbare Welt übertragen ähnelt die Funktionsweise der einer Uhr mit Zahnrädern.
Die internen Mechanismen lassen die Drehung nur in eine Richtung zu. Hervorgerufen wird diese durch das Aneinanderstoßen kleinster Teilchen.
Um den Fortschritt zu demonstrieren, designten die Forschenden kleine Plattformen aus DNA, aus denen ein Stab herausragte. An diesem Stab befestigten sie wiederum kleine DNA-Arme, die sich nur drehen, wenn die Teilchen aneinanderstoßen. Pro „Stoß“ überwanden die DNA-Arme dabei eine halbe Umdrehung.
Forschende wenden mechanische Prinzipien in der Mikrobiologie an
Legte man zusätzlich Spannung an den kleinen Motor an, entsteht eine fortwährende Drehung in eine Richtung. Das ließe sich etwa nutzen, um eine kleine DNA-Feder aufzurollen und so Energie zu speichern. Benötigt ein Prozess Energie, so wird die aufgerollte DNA-Feder ausgelöst, expandiert und gibt so die angefragte Energiemenge frei.
In Nanomaschinen könnte man so eine kontinuierliche Versorgung mit Energie sicherstellen. Damit zeigen die Forschenden, dass sich die Regeln der Mechanik auch in solchen Bereichen einfach und unkompliziert anwenden lassen. Es bleibt wiederum spannend, welche Errungenschaften die Technische Universität München noch in den kommenden Jahrzehnten präsentiert.
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