Biologi på nanoskala

Nutidens laboratorier er blevet mindre - meget mindre. Gennem de seneste 50 år er det lykkedes forskere at reducere laboratoriets størrelse til nanoskala dvs. fra 0,1 til 100 nanometer. Det betyder, at forskerne i ekstrem høj grad kan effektivisere mange biokemiske forsøg. De kan lave utrolig mange forsøg samtidigt på meget lidt plads. Nanolaboratoriet består af vesikler - naturens egne nanobeholdere, som menneskeceller benytter sig af til at transportere og sortere biologiske molekyler. Forskerne kan fremstille vesikler i laboratoriet. Vesikler er nyttige redskaber for nanoteknologi dels på grund af deres nanoskopiske størrelse, men også fordi fedtstoffer kan programmeres til at danne en vesikel. Denne reaktion er et eksempel på spontan selvorganisering, som er en af nanoteknologiens grundpiller - populært sagt bygger forskerne funktionelle komponenter op fra bunden.

Kvanteprikker er en fordansket betegnelse for quantum dots. Disse nanoprikker består af krystaller af cadmiumsufid i 3-8 nm størrelse. Krystallerne er ikke større end ca. 100 atomer i diameter for de mindste af slagsen.

Disse kvanteprikker har en udbredt anvendelse indenfor medicinsk diagnostik. Grunden hertil er, at de er fluorescerende farvestoffer med meget høj stabilitet og et godt kvanteudbytte. Overfladen af disse krystaller kan modificeres på en sådan måde at den binder specifikt til et givet protein eller andre stoffer.

Et ferrofluid, er det vi på dansk kalder en magnetisk væske. I virkeligheden findes der dog ikke magnetiske væsker, da magnetisme er en egenskab, som kun findes i faste stoffer. Det er de opløste nanopartikler af metal, der giver væsken dens magnetiske egenskaber. Ferrofluids blev opdaget af forskere fra NASA i 1960’erne, da de forsøgte at finde en metode til at kontrollere væsker i rum- met. De opdagede, at nanopartikler af metal kunne opløses i olie eller vand, og væsken kunne derefter styres med en magnet. De nye væsker kaldte de for ferrofluids. Nanopar-tikler i ferrofluids er typisk af størrelsen 10 nanometer, hvilket gør dem små nok til, at de forbliver i opløsning.

Selvsamlende enkeltlag (”Self-Assembling Monolayers”=SAM) består af molekyler, der spontant organiserer sig i ordnede strukturer på en overflade. Organiseringen sker via specifikke interaktioner imellem overfladen og molekylerne og imellem molekylerne indbyrdes. Lagene, der er blot et molekyle tykt, kan fremstilles ud fra flere typer mole- kyler og overflader. I dette eksperiment skal du fremstille og sammenligne to typer enkeltlag på en glasoverflade belagt med sølv. Det første enkeltlag består af molekyler med en methylgruppe for enden, mens det andet molekyle har en carboxylsyregruppe. Du vil erfare, hvordan hydrofobiciteten af en overflade kan ændres ved at ændre på molekylernes sammensætnin

Partiklerne i guldkolloid opløsning er af størrelsen 1 nm til 1 μm og falder ikke til bunds, men forbliver i opløsning. Det skyl- des, at de er ens elektrisk ladede og fra- støder hinanden, hvorved sammenklump- ning eller koagulering forhindres. Guldkolloiderne giver en opløsning forskellige optiske egenskaber afhængig af deres størrelse. På billedet ses opløsninger af guldkolloider i forskellige størrelser.