Elektrische Molekülfalle

Ein wichtiger Schritt in der Analytik von Stoffen ist kürzlich Wissenschaftlern am Fraunhofer Institut für Biomedizinische Technik in Potsdam gelungen. In Kooperation mit der Universität Göteborg haben Ralph Hölzel und Frank Bier eine Apparatur entwickelt, mit der in Wasser gelöste Proteinmoleküle "auf Knopfdruck" an eine feine Metallspitze gezogen werden.

Diese Innovation ist von besonderer Bedeutung in der medizinischen Diagnostik. Denn das Ziel ist es, immer kleinere Probenmengen zu benutzen. Zum einen entlastet das den Patienten, zum anderen laufen chemische Reaktionen in kleineren Volumina schneller ab, sie verbrauchen weniger kostbares Probenmaterial und lassen sich leichter automatisieren. Der Idealfall wäre, Experimente mit wenigen oder sogar einzelnen Molekülen durchzuführen.

Mit der neuen Apparatur lassen sich nun einzelne Moleküle, die an einer Metallspitze lagern, mit optischen Methoden untersuchen. Anschließend werden sie, wiederum auf Knopfdruck, freigesetzt. Sehr kleine und extrem spitze "Nanoelektroden" machten dieses Verfahren möglich. Denn legt man eine elektrische Spannung in einem eng begrenzten Volumen an, werden sehr starke elektrische Felder erzeugt. Die Forscher verwenden Wechselspannungen im Radiowellenbereich um 1 MHz, so dass im Wasser gelöste geladene Teilchen lediglich hin und her schwingen, während die Proteinmoleküle zu den Elektrodenspitzen wandern.

"Lab-on-a-chip"-Systeme, die lebende Zellen charakterisieren und sortieren, basieren auf ähnlichen Grundlagen und sind seit einigen Jahren am Markt eingeführt. Die Leistungsfähigkeit dieser Systeme ließe sich durch die Möglichkeit, einzelne Moleküle allein durch elektrische Signale zu manipulieren, wesentlich steigern.

COMPAMED.de; Quelle: Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT