Überblick

Physik in der Pore

Polymere oder DNS-Stränge lassen sich durch Nanoporen transportieren und dabei analysieren.

  • Ulrich F. Keyser
  • 05 / 2018 Seite: 41

Alles Leben basiert auf dem korrekten Zusammenspiel von Biomolekülen. Der Bauplan der Lebe­wesen ist in der Sequenz der Desoxyribo­nukleinsäure (kurz: DNS) gespeichert, und Proteine führen diesen gene­tischen Code aus. Für das Verständnis lebendiger Systeme ist es daher entscheidend, die Sequenz der DNS zu bestimmen sowie die Menge und Art der Proteine und Enzyme. Ein vielversprechender Ansatz dafür ist der Einsatz von Nanoporen als molekulare Sensoren.

Die Idee hinter dieser Methode besteht darin, Mole­küle durch die Änderung eines Ionenstroms durch ein kleines, wasser­gefülltes Loch – die Nano­pore – zu analysieren (Abb. 1). Diese Idee geht auf Wallace H. Coulters fast 70 Jahre altes Patent zurück, das beschreibt, wie sich mikrometerkleine Partikel mithilfe von Strommessungen durch ein Loch in einer Glaskapillare untersuchen lassen [1]. Heutzutage ist die Detektion von Zellen und Bakterien mithilfe eines „Coulter-Counters“ Alltag in der Medizin. Während die Poren dabei mikrometergroße Durchmesser besitzen, beschäftigt sich die aktuelle Forschung in Physik, Chemie und Materialwissen­schaften mit so genannten Nanoporen für die Bio­sensorik, DNS- und RNS-Sequenzierung und Protein­analytik. Vor allem die DNS-Sequenzierung steht durch die mögliche Miniaturisierung dank der Nanoporen vor einer Revolution. (...)

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