Nano-Stäbchen wandern langsamer

Eine neue Methode um stäbchenförmige Nanopartikel aus einer Mixtur ganz verschieden geformter Teilchen auszusondern, haben jetzt deutsche Wissenschaftler entwickelt. Die mit Hilfe der so genannten Gel-Elektrophorese gewonnenen Stäbchen sind vor allem für Anwendungen in der medizinischen Diagnostik und Therapie, aber auch in der Sensorik interessant, so die Forscher in der aktuellen Ausgabe von Nature.

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„Wir haben dazu ein Verfahren aus der Molekularbiologie, das beispielsweise für DNA-Tests verwendet wird, zu unseren Zwecken abgewandelt“, erläutert Professor Carsten Sönnichsen vom Institut für Physikalische Chemie der Universität Mainz.

Nanokristalle, die in Lösungen wachsen, enthalten meist Teilchen ganz verschiedener Form und Größe. „Ein gutes Beispiel ist Silber. Hier bekommen wir bei der Herstellung die Nanopartikel als Stäbchen, Dreiecke, Würfel und Kugeln“, erklärt Sönnichsen. Nun hängen aber viele Eigenschaften ganz wesentlich von Form und Größe der Partikel ab. „Daher ist es wichtig, dass wir nach der Synthese eine Möglichkeit haben, sie zu trennen und in einheitlicher, reiner Form zu erhalten.“

Sönnichsen und seine Gruppe zu der auch Matthias Hanauer gehörte, griffen zu einem Verfahren, das in der Molekularbiologie und der Chemie verwendet wird, um Moleküle wie etwa DNA oder Proteine zu separieren. Sie verwenden dazu ein Agarose-Gel, ähnlich wie Gelatine. Es wird dann ein elektrisches Feld angelegt und unter diesem Einfluss bewegen sich die mit einer geladenen Polymerschicht überzogenen Silberteilchen je nach Form und Größe unterschiedlich weit: kleine Teilchen kommen weiter, große Teilchen wie Stäbchen „verfangen“ sich und kommen nicht so weit.

Bunte Streifen im Gel

Durch diese Auftrennung bilden sich in dem Gel bunte Streifen, wobei jede Farbe einer ganz bestimmten Sorte von Teilchen entspricht. Die Ergebnisse können unter dem Elektronenmikroskop überprüft werden.

Arbeiten im Nanometerbereich erfolgen auf einer Skala von einigen millionstel Millimetern bis zu einem tausendstel Millimeter – das ist bis zu 100.000-mal kleiner als ein menschliches Haar. Bislang waren solche Teilchentrennungen, wenn überhaupt, nur mit sehr umständlichen Methoden möglich. „Separationstechniken werden aber immer wichtiger“, so Sönnichsen. Für bestimmte Anwendungen möchte man nur Stäbchen haben und keine anderen Formen, die stören würden. So werden in der photothermalen Krebstherapie Stäbchen eingesetzt, um durch ihre Aufheizung lokal Gewebe zu zerstören.

(idw – Universität Mainz, 12.09.2007 – DLO)