gatePEOPLE – tilibit nanosystems GmbH

Nanomaschinen aus DNA

Die DNA Origami Technologie erlaubt es, dreidimensionale Bauteile und Maschinen aus DNA auf der Nanometerskala zu konstruieren. tilibit nanosystems entwickelt im gate Anwendungen basierend auf den besonderen Eigenschaften solcher DNA Nanostrukturen.

Die Natur verwendet winzige molekulare Maschinen, sogenannte Proteine, um eine unüberschaubare Reihe von komplexen Funktionen umzusetzen. Aufgrund der besonderen physikalischen Bedingungen auf der Nanometerskala können solche biologischen Maschinen zum Beispiel komplexe Stoffe synthetisieren, als Motoren fungieren, oder Energie aus Licht gewinnen. Es war jedoch bisher nicht möglich, komplexe dreidimensionale Strukturen auf dieser Größenordnung rational zu konstruieren. Die DNA Origami Technologie erlaubt es nun erstmalig, solche maßgeschneiderten Strukturen zu entwerfen und in einem skalierbaren Prozess zu produzieren. Seit dem ersten Machbarkeitsnachweis wurde die Technologie erheblich weiterentwickelt. So können nun auch gebogene und verdrehte Elemente realisiert werden, chemische Modifikationen kontrolliert positioniert werden und dynamische Bauteile wie Gelenke und Achsen eingefügt werden.

Vom Entwurf bis zur fertigen Nanostruktur

Vom Entwurf bis zur fertigen Nanostruktur

Da die DNA Nanotechnologie nach einer Phase der Grundlagenforschung inzwischen sehr ausgereift ist, haben wir tilibit nanosystems gegründet, um praktische Anwendungen zu entwickeln, welche die besonderen Eigenschaften von Nanostrukturen wirksam einsetzen. Ebenso wie im Fall der biologischen Protein-Nanostrukturen gibt es dabei eine breite Palette von möglichen Anwendungsgebieten, die von der Halbleitertechnologie, über »targeted drug delivery« in der Medizin, bis zu Nanosensoren für die Sequenzierung von Polymeren reichen. Um diese Anwendungen zu realisieren und maßgeschneiderte Lösungen zu entwickeln, kombinieren wir jeweils unsere Expertise mit dem spezifischen Know-how unserer Partner.

Unsere Leistungen können wir am Beispiel eines Projektes mit dem CEA-Leti, einem der größten französischen Institute für Halbleitertechnologien, aufzeigen. Unser Projektpartner forscht an neuen Methoden, um winzige Merkmale in Siliziumoberflächen zu ätzen. Um die Eignung von DNA Nanostrukturen für diese Funktion zu untersuchen, ist unser Partner mit den geometrischen und chemischen Spezifikationen für eine gewünschte Nanostruktur auf uns zugekommen. Wir haben basierend auf  diesen Spezifikationen DNA Sequenzen entworfen, die solch eine Struktur ausbilden, und haben die Produktion, Aufreinigung und Qualitätskontrolle dieser Strukturen übernommen. Unser Partner konnte im Anschluss zeigen, dass mithilfe unserer Strukturen Merkmale in Siliziumoxid unterhalb der 10-Nanometer Skala erzeugt werden konnten. (Diagne et al., DNA Origami Mask for Sub-Ten-Nanometer Lithography – ACS Nano)

DNA Origami Strukturen auf der Nanometerskala

DNA Origami Strukturen auf der Nanometerskala

Langfristig möchten wir uns als weltweit führender Anbieter von DNA-Nanotechnologielösungen für vielfältige Anwendungen etablieren. Um dieses Ziel zu erreichen, führen wir zurzeit mehrere Entwicklungsprojekte mit Industriepartnern durch und bieten gleichzeitig auch Materialien und Services für akademische Forschungsgruppen an, um die Grundlagenforschung zur DNA Origami Technologie zu unterstützen. Da DNA Nanostrukturen über ihren DNA-Code definiert sind und am Rechner entworfen werden, arbeitet die DNA Origami Forschung dabei an der Schnittstelle zwischen den Naturwissenschaften und der Informationstechnologie. Fortschritte im Labor werden mit der Entwicklung von Software-Tools zur Vorhersage von Struktureigenschaften und zur Konstruktion neuartiger Architekturen verknüpft, um so innovative Funktionalitäten zu ermöglichen.

 

gateWAY 01.19: „Biohacking“

Biohacking ist der Schwerpunkt dieser Ausgabe. Was Biohacking genau bedeutet, warum man sich davor nicht fürchten muss und welches Potential in der Do-It-Yourself-Biologie steckt, können Sie im Leitartikel auf den Seiten 4 bis 7 lesen.

Außerdem finden Sie im Magazin ...