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Nanoroboter geht Krebs und Co auf den Grund

Neuheit von Forschern der Universität Montpellier besteht aus DNA und gehorcht Origami-Prinzip


Herzstechen: Nanoroboter auf der Spur von Krankheiten (Foto: Martin Büdenbender, pixabay.com)
Herzstechen: Nanoroboter auf der Spur von Krankheiten (Foto: Martin Büdenbender, pixabay.com)

Montpellier (pte002/01.08.2022/06:05) -

Wissenschaftler des Structural Biology Center der Universität Montpellier http://umontpellier.fr haben einen Nanoroboter entwickelt, der ausschließlich aus biologischem Material aufgebaut ist. Er ist so winzig, dass er in Zellen eindringen und vor Ort die Kräfte analysieren kann, die dort auftreten. Menschliche Zellen sind mechanischen Kräften ausgesetzt, die auf mikroskopischer Ebene ausgeübt werden und biologische Signale auslösen, die für viele Zellprozesse unerlässlich sind.

Biologische Prozesse im Blick

Neben der Berührung ermöglichen die Rezeptoren, die empfindlich auf mechanische Kräfte reagieren, sogenannte Mechanorezeptoren, die Regulation anderer wichtiger biologischer Prozesse wie Blutgefäßverengung, Schmerzwahrnehmung, Atmung und sogar die Erkennung von Schallwellen im Ohr, womit die Liste noch nicht abgeschlossen ist. Die Fehlfunktion dieser zellulären Mechanosensitivität ist an vielen Krankheiten beteiligt - zum Beispiel an Krebs. Krebszellen streuen innerhalb des Körpers und passen sich ständig an die mechanischen Eigenschaften ihrer Mikroumgebung an. Eine solche Anpassung ist nur möglich, weil spezifische Kräfte von Mechanorezeptoren erkannt werden, die die Information weitergeben.

Derzeit ist das Wissen über diese molekularen Mechanismen, die an der Mechanosensitivität der Zellen beteiligt sind, noch sehr begrenzt. Mehrere Technologien sind bereits verfügbar, um diese Mechanismen zu untersuchen, aber sie sind sehr teuer und erlauben es nicht, mehrere Zellrezeptoren gleichzeitig zu untersuchen, was ihre Verwendung sehr zeitaufwendig macht. Das Team um Gaëtan Bellot für die DNA-Origami-Methode. Diese ermöglicht die Selbstorganisation von 3D-Nanostrukturen in einer vordefinierten Form unter Verwendung des DNA-Moleküls als Baumaterial. So entstand ein Nano-Roboter, der aus drei DNA-Origami-Strukturen besteht und etwa so groß ist wie eine menschliche Zelle.

Gezielte Kraftausübung möglich

Der Nano-Roboter ermöglicht es erstmals, eine Kraft mit einer Auflösung von einem Billionstel Newton anzuwenden und zu steuern, wobei ein Newton der Kraft eines Fingers entspricht, der auf den Knopf eines Kugelschreibers klickt. Es ist das erste Mal, dass ein von Menschen hergestellter Roboter mit dieser Genauigkeit Kraft ausüben kann. DNA ist schon früher als Baumaterial genutzt worden, etwa von Forschern der Technischen Universität München, die daraus einen Motor gebaut haben (pressetext berichtete http://pte.com/news/2022072103 ).

(Ende)
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