Künstliche Gene imitieren Zellstrukturen: Durchbruch für biomedizinische Materialien und nachhaltige Herstellungstechnologien

BerlinForscher der UCLA Samueli School of Engineering und der Universität Rom Tor Vergata haben künstliche Gene entwickelt, die nachahmen, wie biologische Zellen Strukturen aufbauen. Diese Gene wurden so gestaltet, dass sie selbstassemblierende Strukturen bilden, indem sie einer bestimmten Sequenz folgen. Damit bieten sie eine neue Methode zur Herstellung biomolekularer Materialien. Die von Professorin Elisa Franco geleitete Studie, die in Nature Communications veröffentlicht wurde, zeigt, wie diese künstlichen Gene zusammenarbeiten, um Materialien für vielfältige Anwendungen zu schaffen, darunter DNA-Nanoröhren und andere Biomaterialien.

Diese Forschung bietet zahlreiche zukünftige Anwendungen. Im medizinischen Bereich könnte sie dazu beitragen, künstliche Gewebe oder Organe zu schaffen, die selbstständig im Körper wachsen, was entscheidend für die Heilung und den Ersatz von Körperteilen wäre. In der Biotechnologie könnten Unternehmen diese Materialien nutzen, um fortschrittliche Systeme zur Wirkstoffabgabe zu entwickeln, bei denen die Art des Abbaus genauso wichtig ist wie ihre Zusammensetzung. Die gleichen Konzepte könnten auch bei der Herstellung von intelligenten Materialien helfen, die ihre Eigenschaften an Veränderungen in ihrer Umgebung anpassen.

Ein revolutionärer Ansatz in der synthetischen Biologie

Das System besticht durch große Flexibilität. Anstatt nur die Anzahl der Moleküle zu erhöhen, um Komplexität zu schaffen, nutzt es die zeitliche Steuerung molekularer Anweisungen. Dadurch kann das Materialdesign grundlegend verändert werden, da unterschiedliche Strukturen aus wenigen Komponenten entstehen können, indem lediglich die Reihenfolge und der Zeitpunkt der Genaktivierung angepasst werden. Diese Methode ist skalierbar und könnte erheblichen Einfluss auf die synthetische Biologie haben.

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Die Fähigkeit, Materialien präzise zusammenzusetzen und zu zerlegen, bietet erhebliche Vorteile für eine nachhaltige Herstellung. Diese genaue Kontrolle trägt dazu bei, Abfall zu minimieren, indem die gleichen Bestandteile für unterschiedliche Zwecke wiederverwendet werden können. Die Forschung zeigt, dass Materialien vielfältig einsetzbar sind, was den Bedarf an Rohstoffen verringert und sowohl der Wirtschaft als auch der Umwelt zugutekommt.

Diese Technologie findet auf spannende Weise Anwendung in der Biologie und Materialwissenschaft. Forscher können Strukturen mit Hilfe von DNA-Kacheln aufbauen und abbauen, die durch spezifische RNA-Signale gesteuert werden. Dank dieses Grads an Kontrolle könnte die synthetische Biologie bald bedeutend in Bereichen wie Gesundheitswesen und Fertigung werden.

Diese Untersuchung erweitert unser Verständnis von Gentechnik und deutet darauf hin, dass sie zukünftig sowohl unsere Produktionsmethoden als auch die Behandlung von Krankheiten revolutionieren könnte. Die Unterstützung durch bedeutende Institutionen wie das US-Energieministerium und europäische Organisationen unterstreicht das globale Interesse und die potenziellen Auswirkungen dieser Forschungsarbeit.