Die Moleküle machten einfach nicht das, was die Forscher erwartet hatten. Bernard (Ben) Feringa schilderte diese Geschichte am Montag bei der Nobelpreisträgertagung in Lindau sehr anschaulich. Sein Appell an die jungen Wissenschaftler, die diese Woche in Lindau zu Gast sind, lautete folgerichtig: "Bleibt offen und neugierig." Ein Gespräch mit dem Nobelpreisträger.
SZ: Wie sind Nanomaschinen zu Ihrem Forschungsthema geworden?
Bernard Feringa: Das war eher Zufall und ist schon über 30 Jahre her. Damals haben wir Moleküle hergestellt, die zwei unterschiedliche Strukturen einnehmen können. Mit Licht konnten wir zwischen diesen beiden Zuständen hin- und herschalten wie Computer zwischen null und eins. Unser Fernziel war, Moleküle für noch kleinere Computerchips zu finden. Doch eines Tages überraschte uns ein Molekül mit einer lichtinduzierten 180-Grad-Drehung. Und dann war ganz schnell die Idee da, daraus einen Rotor zu bauen, was uns Ende der Neunziger dann auch gelang. Später wollten wir die Drehung in eine lineare Bewegung übersetzen, wie in einem Fahrzeug. So kam es zu dem Nanoauto.
Woran arbeiten Sie aktuell?
Wir bauen aus unseren Rotoren und Schaltern künstliche Muskeln wie im Menschen. Das ist schwierig, weil dazu Billionen Moleküle koordiniert zusammenarbeiten müssen. Wir helfen uns da vor allem mit gezielt manipulierten Oberflächen, an denen wir zum Beispiel Moleküle an bestimmten Stellen festhalten und so ihre Bewegungsrichtung beeinflussen können. Wir Niederländer lieben ja Windmühlen und haben aus unseren Rotoren zum Beispiel eine Art Nanowindpark gebaut, in dem alle "Windräder" in die gleiche Richtung drehen. Wir bauen unsere molekularen Rotoren auch in Polymere oder Gele ein, die wir so kontrahieren und expandieren lassen können wie einen Muskel.
Forschen Sie auch für die Medizin?
Ja, tatsächlich ist das mittlerweile einer unserer Schwerpunkte. Wir wollen unsere mit Licht betriebenen Nanoschalter mit medizinischen Wirkstoffen verbinden und damit zum Beispiel ein Antibiotikum an- und ausschalten. Dann wirkt das Medikament nur dort, wo es gebraucht wird und auch nur so lange es gebraucht wird. Es schädigt dann keine nützlichen Bakterien im Körper, und vor allem ist die Gefahr für Resistenzen deutlich kleiner, wenn keine aktiven Antibiotika in die Umwelt gelangen können. Das gleiche Prinzip könnte man auch auf Chemotherapeutika anwenden und die Zellgifte lokal aktivieren. Gesundes Gewebe bliebe verschont, und es gäbe weniger Nebenwirkungen.
Was sind die größten Herausforderungen dabei?
Am schwierigsten ist es, das Licht in den Körper zu bekommen. Bisher haben wir unsere molekularen Schalter ja immer mit UV-Licht an- und ausgeschaltet. UV-Strahlung ist aber ungesund und kann Zellen schädigen. Deshalb haben wir angefangen, mit Infrarotlicht zu arbeiten, das tiefer in Gewebe eindringen kann. Mit ähnlichen Konzepten arbeiten auch Forscher an der Freien Universität Berlin und an der Ludwig-Maximilians-Universität München.
Wann wird es erste Anwendungen geben?
Ich weiß es nicht. Wir Wissenschaftler sind auch nicht dafür da, die Zukunft vorherzusagen, sondern dafür, die Zukunft zu erfinden. Meinen Studenten gebe ich gerne folgendes Beispiel: Als die Gebrüder Wright vor über hundert Jahren das erste Fluggerät der Welt bauten, hielten die Menschen das für Unfug. "Warum sollen wir fliegen?", fragten sie. Heute gibt es Boeing und Airbus und wir fliegen längst routinemäßig durch die Welt. Oder nehmen Sie Smartphones. Die gibt es erst seit zehn Jahren und viele können sich ein Leben ohne sie nicht mehr vorstellen. Die grundlegenden elektronischen Bauteile dafür sind aber schon vor vierzig, fünfzig Jahren entwickelt worden. Diese Entwicklung war damals überhaupt nicht abzusehen. Grundsätzlich hat jede neue Erfindung das Potenzial, die Welt zu verändern.
Was geben Sie Ihren Studenten außerdem mit auf den Weg?
Folgt euren Träumen! Arbeitet hart, seid kreativ und vor allem: Habt keine Angst vor Fragen. Schließlich ist es der Kern wissenschaftlichen Arbeitens, Fragen zu stellen und Antworten darauf zu finden. Manchmal lässt der Lohn etwas auf sich warten, aber es gibt einfach nichts Schöneres, als neue Dinge zu erschaffen. Ich kann mich noch erinnern, als ich das erste Mal ein Molekül synthetisiert habe, das es vorher noch nicht gab. Das war ein tolles Gefühl und auf jeden Fall eine große Motivation für meine weitere Arbeit.