Je leest:

DNA-transistor maakt zichzelf

DNA-transistor maakt zichzelf

Auteur: | 24 november 2003

Slim gebruik van DNA en eiwitten heeft elektronica in een reageerbuis opgeleverd. En niet alleen dat, de transistoren van Erev Braun’s onderzoeksgroep zetten zichzelf in elkaar!

“Dit is uitmuntend onderzoek in het belangrijkste veld van de nano-technologie: zelf-assemblage.” Dat zegt Horst Stormer, wetenschappelijk directeur van de Nano Science and Engineering Centers van Columbia University. Het is dan ook niet niks wat het Israëlische team van Erev Braun en zijn collega Uri Sivan van Technion, het Israëlische Instituut voor Technologie, hebben gepresteerd. Transistoren op nano-schaal zijn al eerder gemaakt, maar dan door de onderdelen moeizaam en stuk voor stuk op hun plaats te brengen. Braun’s onderzoek, gepubliceerd in Science van 21 november, laat zien dat het ook mogelijk is om de elektronica zichzelf te laten bouwen. Van de 45 eenheden die in het experiment werden aangemaakt wisten er 15 zich als transistoren te ordenen.

Grensoverschrijdend

Nanotechnologie is niet zo nieuw als het klinkt – het bestaat al miljoenen jaren in levende wezens. Naast het ingewikkelde samenspel van DNA, RNA en eiwitten is de menselijke nanotechnologie nog maar peanuts. Het is dan ook niet vreemd, dat nanotechnologen soms spieken bij moeder natuur. Of gewoon haar vindingen lenen. Zo ook Erev Braun. Naast koolstof nanobuizen, ideaal vanwege hun uiteenlopende elektrische eigenschappen, gebruikte hij ook DNA en bacteriële eiwitten in zijn transistor.

Een koolstof nanobuis is een molecuul van puur koolstof. De atomen zijn gerangschikt in een zeshoekig patroon. Dit is een opname van een nanobuis, gemaakt met een Scanning Tunneling Microscope. bron: DIMES/S, TU Delft

Braun gebruikte bestaande mechanismen in levende wezens om zijn transistor te bouwen. Eerst maakte hij met bacteriële eiwitten en antilichaampjes nanobuizen vast aan DNA. Daarna maakte hij het DNA geleidend door het deels af te dekken met een laag van zilveratomen. Door elektrische spanning op de nanobuis buigt die zich over een niet-geleidend stuk van het DNA naar het volgende geleide gebied. Op die manier regelt het de weerstand van de DNA-streng: ziedaar, een transistor!

Als onderdelen van zijn nano-transistor had Braun bacteriële eiwitten, onderdelen van de E. Coli-bacterie, die zich aan bepaalde stukken van een lange DNA-streng hechten. Door antilichamen aan nanobuizen vast te maken en die vervolgens op het ‘geïnfecteerde’ DNA los te laten, kwamen de nanobuizen aan het DNA te hangen. De nanobuizen dienen als regelmechanisme: door de spanning erop te veranderen kan het DNA-molecuul van geleidende naar isolerende toestand worden gebracht.

Het aanbrengen van de nanobuis was nog maar stap één in het maken van de transistor: de DNA-streng zelf moest nog geleidend worden. DNA is uit zichzelf namelijk een isolator. De nanobuis kan proberen te regelen wat hij wil, maar als het molecuul waarop het vast zit zelf niet geleidend is, gebeurt er niets. Omdat DNA normaal geen elektrische stroom geleidt, was er een truuk nodig. Gelukkig is zilver wel een goede geleider en hecht het zich goed aan het fosfaatskelet van het DNA. Een tweede coating van goud maakt de geleiding compleet – bijna!

Het eiwit waarmee de koolstof nanobuis aan het DNA vastzit, neemt natuurlijk een deel van de streng in beslag. Op dat gedeelte konden zich geen zilver- of goudatomen afzetten. Dat is maar goed ook, want anders zou de nanobuis veel minder controle hebben over de weerstand van de DNA-streng! Nu dwingt de juiste spanning de nanobuis, zich parallel aan de streng te richten. Hij overbrugt zo het niet-geleidende gedeelte waar E. Coli zit – geleiding!

“Dit is spectaculair werk,” zegt prof. Cees Dekker van de TU Delft, Nederlands eigen nano-expert. “Met dit onderzoek is aangetoond dat je een apparaat kunt bouwen met biologische technieken.” Dekker waarschuwt wel, dat hoewel de nano-transistor van DNA een eerste stap is, echt zelf-bouwende elektronica nog jaren in de toekomst ligt.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 24 november 2003

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.