Molekulares Haftsystem

Kurzbeschreibung

Das molekulare Haftsystem kann seine Umgebung erkennen, gezielt auf Stimuli reagieren und eine Aktion ausführen. Unsere Umsetzung des Haftsystems erfolgte mit Hilfe der DNA Nanotechnologie. Dieses kann gezielt aktiviert werden, ist an Lipidvesikel gekoppelt und bietet z.B. Platz für Medikamente.

Wissenschaftlicher Hintergrund

DNA nutzt das Prinzip der Watson-Crick Basenpaarung, dabei binden die Basen Adenin mit Thymin und Guanin mit Cytosin um eine DNA Doppelhelix Struktur zu bilden. DNA Nanotechnologie, auch DNA Orgami, nutzt dieses Prinzip um aus einer langen einzelsträngigen DNA (Phagen DNA, 7308 bp) unter Zugabe von ca. 200 kleiner Oligonukleotide (zwischen 24 – 60 bp) eine Struktur mit Nanometer Präzision zu falten. Unser Design ist ein offener abgeflachter Zylinder, der über Cholesterol Anker an Lipidvesikel gebunden ist. Der Zylinder ist durch Aptamere geschlossen und lässt sich über ein Proteinsignal öffnen. Je nach Funktionalisierungsstrategie (Antikörper vs. DNA Anker) und System Design können andere funktionalisierte Lipidvesikel oder Proteine geangelt und gebunden werden. Durch die bestehende Modularität bieten sich für das molekulare Haftsystem zahlreiche Anwendungsgebiete, von der Bildung von zweidimensionalen Netzwerken über die Proteinaufreinigung bis hin zum Medikamententransport.

Erklärung/Bezugnahme zur Fragestellung des Wettbewerbs

Wie fühlt sich Nano für uns Menschen an? Bevor wir darauf eine Antwort geben, wollen wir diese Fragestellung zuerst etwas ausweiten und uns fragen…kann Nano eigentlich selbst fühlen? Ja in der Tat, unser Molekulares Haftsystem erfühlt seine Umgebung und reagiert gezielt auf Stimuli. Zwei Aptamer Schlösser erkennen Signalproteine und öffnen die Struktur. Durch die Fuktionalisierungsstrategie im Inneren kann je nach Anwendung eine unterschiedliche Aktion ausgeführt werden.
Stellen wir uns vor, unser mit Medikamenten beladener Lipidvesikel, der auf der Oberfl äche unseren DNA Origami Zylinder trägt, zirkuliert durch das Gefäßsystem. Dabei erfühlen die Aptamere bestimmte Krebsantigene welche den Zylinder öffnen und Haftanker für andere Lipidvesikel freilegen. Dadurch gibt es eine gezielte Anhäufung der Medikamenten tragenden Vesikel in der Krebsumgebung… Was bedeutet dies für den Patienten? Er kann sich dadurch hoffentlich bald besser fühlen!

Profilbild

Teilnehmerinfo

Thomas Schlichthaerle (biotectud)

Hochschule/Institut/Organisation: TU Dresden, Biotechnologisches Zentrum, B CUBE

Funktion: Student

Forschungsschwerpunkt: Bionanotechnologie

Teamname: BIOTECs