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Friedrich Simmel: Basteln auf der Nano-Ebene

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Im "Simmel Lab" werden mit Origami-Technik aus DNA-Strängen dreidimensionale Strukturen gebastelt. Quelle: Simmel lab

02.08.2011  - 

Friedrich Simmel mag es kleinteilig: Bionanotechnologie heißt sein Spezialgebiet. Das bedeutet, dass er biologische Kleinst-Materialien verwendet, um künstliche Systeme zu konstruieren. Das Ziel seiner Forschungsgruppe an der Technischen Universität München: Molekulare Systeme, die sich selbst organisieren und sogar selbständig auf Umwelteinflüsse reagieren. Das klingt nach ferner Zukunft. „Ich habe schon immer einen Hang zu Science-Fiction-Themen gehabt“, erklärt der 41-jährige Professor für experimentelle Physik.


„Die Begriffe sind nicht ganz eindeutig“, sagt Simmel. „Es gibt die Bezeichnung Bionanotechnologie, aber auch Nanobiotechnologie. Manche meinen damit das Gleiche, andere auch wieder nicht.“ Simmel benutzt Ersteres. „Vereinfacht gesagt, nehmen wir die Biologie, um neue Dinge zu bauen.“ In der Wissenschaft nennt man diesen Ansatz ‚Bio to Nano’. 'Nano to Bio' steht wiederum dafür, die Fortschritte in der Nanotechnologie für die biologische Forschung zu nutzen.

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Nachbauen, um zu verstehen

„Pure Neugier“, antwortet der Forscher auf die Frage, warum er sich der Konstruktion dieser Kleinst-Systeme widmet. „Die Idee dahinter ist natürlich, dass wir bestimmte Lebensprozesse erst dann verstehen können, wenn wir es schaffen, sie nachzubauen.“ Weltweit beschäftigen sich immer mehr Forscher mit dieser Herausforderung. „Das Feld boomt,“ erklärt er. In einem klassischen Beispiel der ‚Bio to Nano’-Disziplin ist es etwa Wissenschaftlern gelungen, die DNA als Baustoff zu nutzen. Simmels TU-Kollege Hendrik Dietz hat schon winzige Ziegelsteine, Bälle, Zahnräder aus DNA geformt (mehr...). Auch Simmels Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit der genannten Origami-Technik, mit der aus DNA-Strängen dreidimensionale Strukturen gebastelt werden können.

Bastelarbeit mit DNA: Mit der Origami-Technik lassen sich aus DNA sogar Schriftzüge bauen.Lightbox-Link
Bastelarbeit mit DNA: Mit der Origami-Technik lassen sich aus DNA sogar Schriftzüge bauen.

Die Forscher haben schon den nächsten Schritt im Visier. „Bei der Herstellung dieser Strukturen handelt es sich um eher statische self-assembly-Prozesse“, erklärt Simmel. Also Prozesse, bei denen sich die einzelnen Bestandteile zwar zueinander anordnen, aber nicht dynamisch aufeinander reagieren. Simmel will nun Systeme erschaffen, die miteinander in Wechselwirkung treten, also aufeinander reagieren können. Hierfür braucht er intelligente Materialien, die sich abhängig von der Umgebung unterschiedlich verhalten. Denkbar wären dann beispielsweise Molekül-Konstrukte, die auf Befehl Wirkstoffe freisetzen, oder schaltbare Enzym-Kaskaden bilden.

Science-Fiction wird Realität

Eigentlich hatte Friedrich Simmel sich im Studium auf die theoretische Physik spezialisiert. Doch für seine Doktorarbeit machte ihm sein Professor ein Thema aus der experimentellen Physik schmackhaft, und so widmete er sich als junger Forscher zunächst der Halbleiter-Nanotechnologie. „Doch die Festkörperphysik war für mich quasi nur ein Zwischenschritt hin zu einer biochemisch-orientierten Physik“, so Simmel. Diesen letzten Schritt tat er dann ganz bewusst:

Hintergrund

Mehr Informationen über das "Simmel lab" finden Sie auf der Webseite der Technischen Universität München:

hier klicken 

„Für meine erste Postdoc-Stelle habe im Grunde das Angebot angenommen, das am phantastischsten klang und schon etwas von einem Science-Fiction-Thema hatte.“ Simmel ging zu den Bell Labs – das damals größte industrielle Forschungsinstitut der USA – und begann, molekulare Maschinen aus DNA zu bauen.

Nano wird immer größer 

Generell gilt, dass auf der Bühne der Wissenschaft das Kleine inzwischen immer wichtiger wird. Seit 2010 ist Friedrich Simmel Co-Koordinator des Münchner Exzellenz-Clusters „Nanosystems Initiative Munich“. Der Cluster vereint Forscher aus der Physik über die Chemie bis hin zur Medizin, die sich nanoskaligen Systemen widmen, seien es künstliche oder biologische. Simmel liebt es visionär und ist dabei doch alles andere als abgehoben: „Es sind die Phänomene des Lebens, die mich faszinieren“, erklärt der Physiker.

Autorin: Ute Zauft

 

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