Pflanzenviren zu Nano-Bausteinen umgerüstet

Einsatz in Materialforschung, Medizin und Molekularelektronik

Forschern des kalifornischen Scripps Research Institutes (TSRI) und des Skaggs Institute for Chemical Biology ist es gelungen, aus einem Pflanzenvirus einen Nano-Baustein zu entwickeln. An diese Virusvariante können gezielt Moleküle wie Metallpartikel, Proteine oder Farbstoffteilchen angehängt und damit Eigenschaften spezifisch verändert werden. Die Technik soll in Materialforschung, Medizin und in der Molekularelektronik zum Einsatz kommen. Die Ergebnisse wurden in der aktuellen Ausgabe von „Angewandte Chemie“ veröffentlicht.

„An die Oberfläche eines Virus können unter geeigneten Bedingungen bis zu 60 Moleküle angehängt werden“, erklärte John E. Johnson vom der Abteilung für Molekularbiologie des TSRI. So ist es möglich, selektive organische Chemie zu betreiben, die Resultate zu charakterisieren und den Virus mit neuen Eigenschaften auszustatten, fügte M.G. Finn vom Skaggs Institute hinzu. Bei dem für die Studie verwendeten Virus handelte es sich um den nur 30 Nanometer großen Cowpea-Mosaik-Virus. Er setzt sich aus 60 identischen Kopien eines viralen Proteins zusammen und besitzt eine Fußball-ähnliche Struktur. In der Natur befällt der Virus Hülsenfrüchte und lässt sich aus infizierten Blättern in großen Mengen gewinnen.

Jede der 60 Einheiten besitzt eine Kontaktstelle, an der kleine Moleküle festgebunden werden können. Die Wissenschaftler manipulierten den Virus, um auch an der Oberfläche 60 chemische Andockstellen anzubringen. Den Erfolg des Andockens machten die Forscher mittels fluoreszierender Farbstoffe und Goldcluster sichtbar. Sie befestigten auch Biotin (Vitamin B), Zucker und organische Moleküle. Gelingt es, Metallpartikel an den Virus zu koppeln, könnten daraus sogar leitfähige Nanobausteine hergestellt werden. Die Virus-Partikel könnten sich durch Kristallisieren auch selbst in hochgeordnete Strukturen anordnen, die dann das Licht brechen und so als opto-elektronische Bauteile dienen.