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Auch menschliche Zellen oder gar einzelne Chromosomen lassen sich so
mit Laserlicht bearbeiten. Bisher waren dem Schneiden mit Licht durch
die Fokussierung des Laserstrahls jedoch Grenzen gesetzt. Kleiner als
etwa 100 Nanometer konnte der Durchmesser eines mit dem Laser
gebohrten Loches nicht sein. Wolfgang Fritzsche entwickelte nun ein
Verfahren, das die Energie des Lasers auf einen Punkt b�ndelt, der
noch erheblich kleiner ist. Er nutzt kleinste Metall-Teilchen, so
genannte Nanopartikel, als Antennen, die das Laserlicht einfangen.
Extrem kurze Lichtimpulse reichen aus, um ein solches Teilchen
anzuregen, dieses zu erw�rmen und damit ein pr�zises Loch in das
Gewebe zu brennen. Die Gr��e dieses Loches h�ngt nun von der Gr��e des
Nanopartikels ab und nicht mehr von der Wellenl�nge des Laserstrahls.
Sie kann deshalb prinzipiell von vorher rund 100 Nanometern auf 10
oder gar 5 Nanometer verringert werden.
"Wir k�nnen dabei unsere Nanopartikel so markieren, dass sie an eine
von uns ausgew�hlte Stelle auf dem Chromosom binden", erl�utert
Fritzsche. Das erm�glicht es zum Beispiel, gezielt Bereiche des
Erbgutes, die einen genetischen Defekt tragen, auszuschalten. Die
Wissenschaftler sprechen vom "optischen Knockout". "Wir k�nnen dabei
auch parallel arbeiten", nennt Fritzsche einen weiteren Vorteil seiner
Methode, "und verschiedene Stellen im Erbgut ausw�hlen, an die dann
gleichzeitig jeweils ma�geschneiderte Nanopartikel andocken k�nnen.
Das restliche Chromosom bleibt v�llig unver�ndert, das ist ebenfalls
sehr wichtig."
Die von Fritzsche und seinem Team am IPHT verwendeten
Metall-Nanopartikel sind nur wenige Milliardstel Meter gro� (Der
Durchmesser eines Haares ist im Vergleich dazu etwa 50.000 mal gr��er)
und aus Metallen wie Gold oder Silber. Ma�geschneiderte Partikel, die
mit ausgew�hlten biologischen Eigenschaften, zum Beispiel der
Bindungsf�higkeit an bestimmte Erbgutabschnitte oder Proteine versehen
sind, k�nnen nicht nur wie beschrieben als Lichtantennen, sondern auch
aus Sensoren in lebenden Geweben eingesetzt werden. "Damit haben wir
eine neue Generation photonischer Werkzeuge im Nanoma�stab in der
Hand", so Fritzsche, "die ganz neue Ans�tze in der Markierung und
Untersuchung biologischer Proben erlauben."
Das Verfahren "NanoCut" er�ffnet neue therapeutische M�glichkeiten. So
k�nnte man die H�lle von Zellen anbohren, um sie f�r Medikamente
durchl�ssiger machen. Auch in der Tumor-, Neuro- oder Augenchirurgie
sehen die Forscher aus Jena und Saarbr�cken Anwendungsfelder ihrer
Methode.
Die Forschungsergebnisse sind in der renommierten Fachzeitschrift "Nano
Letters" erschienen (siehe unten).
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