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A Logic-Gated Nanorobot for Targeted Transport of Molecular Payloads

DNA-Nanoroboter greift Krebszellen an

US-Forscher haben einen Nanoroboter gebaut, der gezielt Krebszellen angreifen kann. Die Miniaturmaschine nach dem Vorbild der körpereigenen Immunabwehr besteht aus geschickt gefaltetem Erbmaterial (DNA) und lässt sich im Prinzip für jede Zielzelle im Organismus maßschneidern.

Bisher ist der Roboter allerdings erst in Zellkulturen getestet worden. Ob er jemals bei Menschen zum Einsatz kommen kann, ist noch nicht geklärt. Ähnliche Ansätze verfolgen auch andere Forschergruppen

Der Nanoroboter gleicht einem sechseckigen Käfig, der nur 45 Nanometer (Millionstel Millimeter) hoch und 35 Nanometer dick ist – damit ist er rund 2.000 Mal dünner als ein menschliches Haar. Der mit einer speziellen Technik namens DNA-Origami gefaltete Käfig besteht aus zwei Hälften, die von Riegeln zusammengehalten werden. Diese Riegel sind so aufgebaut, dass sie ähnlich wie weiße Blutkörperchen die Oberfläche gewünschter Zielzellen – etwa Krebszellen – erkennen und daran andocken können. Mit dem Andocken konfiguriert der Riegel sich neu, so dass der Nanokäfig aufschwingt.

Der Laderaum lässt sich mit verschiedenen Wirkstoffen bestücken, die auf diese Weise gezielt zu ihrem Einsatzort gebracht werden können. Im Experiment belud das Team um Shawn Douglas von der Harvard-Universität in Boston seine Nanoroboter unter anderem mit molekularen Botenstoffen, die das Selbstmordprogramm einer Zelle aktivieren können. Dieses Programm ist bei Krebszellen typischerweise gestört.

Gezielte Zerstörung

Im Labor konnten die Forscher auf diese Weise die Selbstzerstörung bei Leukämie- und Lymphomzellen auslösen, wobei auch die molekularen Botschaften für die beiden verschiedenen Krebszellen maßgeschneidert werden mussten. Nach diesem Muster könnten verschiedene Aktionen gezielt bei gewünschten Zelltypen ausgelöst werden, erläutern die Wissenschaftler.

Die Forscher, die sich für ihre Arbeit von der Funktion des menschlichen Immunsystems inspirieren ließen, bereiten nach den Worten von Douglas als nächstes Tests an Versuchstieren vor. „Das wird wahrscheinlich ein verbessertes Design erfordern, um eine stabile Zirkulation und Funktion im Blutkreislauf zu gewährleisten“, schränkte der Forscher allerdings ein. „Außerdem müssen die Herstellungskosten des Geräts sinken.“

science.ORF.at/APA/dpa

Quellen:
http://www.sciencemag.org/content/335/6070/831.abstract

Artikelzitat aus:
http://science.orf.at/stories/1694726/

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Akkumulatoren durch Nanotechnologie 100-fach leistungsfähiger

Leistungsstarke Akkus, vielfach gewünscht, dennoch schwierig herzustellen.

Stanford, eine der vielen Forschungsschmieden weltweit wollen eine neue innovative Technik erfunden haben, welche die Akkulebenszeit um einen signifikaten Faktor erhöht.

Der Trick dahinter? Die Verwendung eines Materials aus Nanopartikeln.

Die Forscher sprechen von bis zu 100 fach erhöhte Leistung, die sich in der Zahl der Ladezyklen eines Akkus ausdrückt.

„Die Basis ist eine Elektrode, die aus Nanopartikeln einer Kupferverbindung besteht. Im Gegensatz zu Lithium Ionen Akkus ist die neue Technologie effizienter und relativ günstig in der Produktion. Zudem könnten sie als Zwischenspeicher dienen – zur Ausgleichung von Leistungsschwankungen, zu denen es durch Energiegewinnung aus erneuerbaren Energien kommt.“

Protypen exisitieren noch nicht, in Systemtests wurden bereits 40.000 Charge und Decharge Zyklen erreicht. 80 % der Anfangsleistung zeigen die deutliche Leistungsfähigkeit der Technologie, die sich mit der atomaren Struktur der „Kupfer-Hexacyanoferrats“ in Kristallform darstellt. Herkömmliche Lithium-Ionen-Akkus erreichen 400 Ladezyklen.

„Ionen können in der offenen Kristallstruktur leichter eindringen als in anderen Materialien, wo sich das Kristallgitter durch den regen Teilchenfluss zunehmend abnutzt. Im Vergleich zu Lithium-Ionen dienen Kalium-Ionen als Ladungsträger, die aufgrund ihrer Größe besser zu den Öffnungen in der Kristallstruktur der Elektrode passen.“

Ein weiterer Ansatz ist „In-Plane Vacancy-Enabled High-Power Si-Graphene Composite Electrode for Lithium-Ion Batteries“ der Autoren Xin Zhao, Cary M. Hayner und Mayfair C. Kung.

Quellen:
http://derstandard.at/1319183879639/Long-Life-Neues-Material-soll-Akku-Lebensdauer-um-das-100-Fache-erhoehen

http://news.stanford.edu/pr/2011/pr-longlife-power-storage-112311.html

http://www.northwestern.edu/newscenter/stories/2011/11/batteries-energy-kung.html