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Waveguides with Golden DNA - ‘Dresden DNAmic’ Compete at the International BIOMOD Contest in Harvard
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We keep our fingers crossed: Under the supervision of cfaed research group leader Dr. Thorsten-Lars Schmidt, twelve master students from TU Dresden will take part in the annual Harvard Biomolecular Design Competition (BIOMOD) in Boston on November, 1. The interdisciplinary team ‘Dresden DNAmics’ uses the DNA-Origami-technique to create a nanometer-sized photonic circuit with the helices of the genetic code carrier and gold nanoparticles. “The target of our project is the production of plasmonic waveguides,” the biochemist Leon Bichmann of the ‘Dresden DNAmic’ Team explains.
“The laser light propagates from gold particle to gold particle along the path provided by the DNA origami. We want to construct photonic nanocircuits which can guide signals much faster than electric signals in a wire. The DNA will be used in a completely new context, not as a carrier for genetic information but as a building material.” Applications might include smart phones and computers as well as medical technologies.
The BIOMOD jury will judge not only the project itself, but also the project’s website, a live presentation and a video clip. Furthermore, the students had to find sponsors of industry and science for their project. “Also at the ‘Long Night of Science’ and at the senior academy in Dresden, we presented the concept of our DNA circuits”, team member Jana Sievers remembers. “Since January 2014, we worked on the project – a good exercise also for the master thesis”, the biotechnologist says.
The international competition, in which 30 teams of the whole world participate, is organized by the Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering at Harvard University. From 2010 to 2013, Dr. Thorsten-Lars Schmidt had spent his Post-Doc- period there, before he moved to Dresden as a research group leader of the Center for Advancing Electronics Dresden (cfaed), the Cluster of Excellence for Electronics of Technische Universität Dresden (TUD). Beside Dr. Schmidt's leading mentorship for Dresden DNAmic, also cfaed PhD student Fatih Nadi Gür was mentoring the team as a graduate supervisor.
In the previous two years, TUD teams were very successful in the BIOMOD-competition. The ‘Dresden Nanormous’ (2013) and the ‘Dresden Nanosaurs’ (2012) reached a second place each.
Deutsche Version
Goldhaltiges DNA steuert Lichtwellenleiter - „Dresden DNAmic“ startet beim internationalen BIOMOD-Wettbewerb in Harvard
Im Exzellenzcluster cfaed drückt man die Daumen: Unter der Leitung von cfaed-Forschungsgruppenleiter Dr. Thorsten-Lars Schmidt nehmen zwölf Master-Studenten der TU Dresden am diesjährigen „Harvard Biomolecular Design“-Wettbewerb (BIOMOD) in Boston teil. Das interdisziplinäre „Dresden DNAmics”-Team nutzt die DNA-Origami-Technik, um aus Strängen des Erbgutträgers DNA (Desoxyribonukleinsäure) und Gold-Nanopartikeln einen nanometergroßen Lichtschalter zu kreieren. „Das Ziel unseres Projekts ist die Herstellung von Lichtwellenleitern mit der Hilfe der Gold-Nanopartikeln”, erläutert der Biochemiker Leon Bichmann vom „Dresden-DNAmic”-Team. „Laserlicht wandert von Goldpartikel zu Goldpartikel über den Pfad, den das DNA-Origami vorgibt. Ziel ist es, damit optische Nanoschaltkreise zu konstruieren, die Signale mit viel höherer Geschwindigkeit weiterleiten, als dies in elektrischen Leitern möglich ist. Die DNA wird hierfür in einem völlig neuen Kontext, nicht als Erbsubstanz, sondern als Gerüstmaterial verwendet.” Die potenziellen Anwendungsmöglichkeiten reichen von Smartphones und Computern bis zur Medizintechnik.
Nicht nur das eingereichte Projekt selbst, sondern auch eine eigene Website, eine live-Präsentation, und ein Video-Clip werden von der BIOMOD-Jury bewertet. Zudem müssen die Studenten Sponsoren aus Industrie und Wissenschaft für ihr Projekt vorweisen. „Auch bei der Langen Nacht der Wissenschaften und bei der Seniorenakademie in Dresden haben wir das Konzept zu unserem DNA-Schaltkreis gezeigt”, berichtet Team-Mitglied Jana Sievers. „Seit Januar 2014 haben wir uns mit dem Projekt beschäftigt – eine gute Vorübung für die demnächst anstehende Masterarbeit”, sagt die Biotechnologin.
Der internationale Wettbewerb, an dem 30 Teams aus der ganzen Welt teilnehmen, wird vom Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering der Harvard University organisiert. Hier war Dr. Thorsten-Lars Schmidt von 2010 bis 2013 selbst als Post-Doc-Forscher tätig gewesen, bevor er als Forschungsgruppenleiter zum Center for Advancing Electronics Dresden (cfaed), dem Exzellenzcluster für Elektronik der Technischen Universität Dresden (TUD), wechselte. Neben dem Einsatz von Dr. Schmidt als Mentor für das Team brachte sich auch cfaed-Doktorand Fatih Nadi Gür als "Graduate Supervisor" aktiv in die Wettbewerbsteilnahme ein.
In den beiden Vorjahren waren TUD-Teams sehr erfolgreich im BIOMOD-Wettbewerb gewesen. Die “Dresden Nanormous” (2013) und die “Dresden Nanosaurs” (2012) erreichten jeweils einen zweiten Platz.