Nanomachines

Die Steuerung von Be-wegungen auf molekularer

Ebene ist f�r lebende Orga-nismen von fundamentaler Be-

deutung und z�hlt zu den faszinie-rendsten Forschungsgebieten. Die Ent-

wicklung k�nstlicher Nanomaschinen und-motoren mit n�tzlichen Funktionen ist eine

große Herausforderung in der Nanotechnologie.Dazu m�ssen hinsichtlich der Bewegung vonObjekten, der Umwandlung anderer Energie-formen in Bewegungsenergie und der Wech-selwirkungen funktionalisierter Nanostrukturenmit ihrer Umgebung grundlegende Probleme,die sich aufgrund der �ußerst geringen Di-mensionen ergeben, erforscht und gelçst werden.Auf diesem interdisziplin�ren Forschungsgebietarbeiten Forscher aus der Chemie, Physik,Biologie, Medizin und den Materialwissen-schaften eng zusammen.

Mit Nanomaschinen hat man sich schon seitl�ngerem besch�ftigt. Der Begriff „molecular ma-chine“ tauchte zum ersten Mal vor �ber zwanzigJahren im Titel einer Zuschrift auf. Die erste Mo-nographie wurde 2003 verçffentlicht und 2008grundlegend �berarbeitet und erweitert. Die Ver-çffentlichung einiger hundert Artikel, vielerBuchserien, Journale und �bersichtsartikel zu demThema beweist das große, immer noch zunehmen-de Interesse. Nanomaschinen und -motoren sindwichtige Themen in Kursen und Vorlesungsreihen�ber Nanowissenschaften und Nanotechnologie,die heute an den meisten Universit�ten angebotenwerden.

Ein Lehrbuch �ber Nanomaschinen ist deshalbsehr willkommen. In dem vorliegenden Buchwerden Grundlagen und die bisherige Entwicklungauf dem Gebiet der nano- und mikroskaligen Ma-schinen behandelt. Nach einem einf�hrenden Ka-pitel �ber fundamentale Prinzipien von Bewegun-gen im Nanometerbereich werden verschiedeneKlassen nat�rlicher (biologischer) und syntheti-scher Maschinen, eingeteilt nach unterschiedlichenAntriebsmechanismen, vorgestellt. Außerdemwerden Strategien zur Steuerung der Bewegungs-richtung und der Geschwindigkeit beschrieben. DieProbleme, die praktische Anwendungen wie dieWirkstofffreisetzung, effiziente Sensoren und dieZielstrukturisolierung bereiten, werden diskutiert.Die beiden letzten Kapitel bieten einen Ausblickauf mçgliche Entwicklungen in der Zukunft.

Angesichts der Breite des Themas und des un-terschiedlichen Entwicklungsstands in den Teilbe-reichen ist eine ausgewogene Behandlung auf nur150 Seiten praktisch unmçglich. Das Buch hatfolglich St�rken und Schw�chen. Zu den St�rkenz�hlen die pr�zisen Informationen und die �ber-

sichtliche Zusammenfassung der verschiedenstenFormen von Miniaturmaschinen. Systeme auskleinen organischen Molek�len bis hin zu Kon-struktionen aus biomolekularen Motoren und mi-kroskaligen Strukturen werden vorgestellt. DieDiskussionen �ber realistische Anwendungensowie technische und gesellschaftliche Effekte sindinspirierend. Dem Autor ist es gelungen, dem Leserden Reiz dieses Forschungsgebiet nahe zu bringen.

Ein gravierender Nachteil ist allerdings, dassmanche Themen gegen�ber den �brigen zu sehrherausgehoben werden. Es ist verst�ndlich, wennder Autor seine Forschungsinteressen und seinspezielles Fachwissen in den Vordergrund stellt,aber die Konsequenz ist, dass einige wichtigeThemen unzureichend oder gar nicht behandeltwerden. In Kapitel 1 werden beispielsweise vor-rangig „Schwimmbewegungen“ erçrtert, obwohlsich die Natur f�r den Transport von Stoffen in derlebenden Zelle nicht auf die Navigation, sondernauf ein „Bahnnetz“, d.h., auf pfadbasierte Moto-ren, verl�sst. Deshalb ist es schade, dass Rat-schenmechanismen, die der Funktion von Protein-motoren zugrunde liegen, in der Einf�hrung nichterw�hnt und die außergewçhnlichen Beispiele desEnergie- und Informationentransports auf derBasis von Ratschenmechanismen nicht beschriebenwerden.

Eine Unmenge von Fallstudien wird beschrie-ben, wohingegen Beschreibungen von Mikro-strukturen mit „Blasenantrieb“ fehlen. Diese Sys-teme sind von großem wissenschaftlichem undtechnischem Interesse. DNA-Nanoelementewerden leider nur sehr kurz am Ende des drittenKapitels erw�hnt. Die Konstruktion und Funkti-onsweise von katalytischen Systemen mit Eigen-antrieb werden ausf�hrlich behandelt, aber dieBeschreibungen supramolekularer Maschinen undMotoren sind nur oberfl�chlich. Informationen�ber kleine molekulare „L�ufer“ oder �ber einigeneuere Fortschritte hinsichtlich der Anwendungvon molekularen Maschinen sind nicht zu finden.Außerdem ist die Einteilung der Kapitel meinesErachtens fragw�rdig: Beispielsweise werdenMyosin, Kinesin und ATP-Synthase in der Kate-gorie „Nanoschwimmer“ vorgestellt.

Des Weiteren ist die geringe Qualit�t der Ab-bildungen zu bem�ngeln. Gute Abbildungen sindin einem Buch, das Studierenden ein hçchst an-spruchsvolles Forschungsgebiet nahe bringen soll,unerl�sslich. In dem vorliegenden Buch scheintdarauf jedoch wenig Wert gelegt worden zu sein.Die meisten Abbildungen sind lediglich Repro-duktionen der Originale. In einigen F�llen sind dieAbbildungen kaum in den Text integriert, und/oderdie Bildunterschrift ist nicht informativ genug.

Fazit: Die Erwartungen von Lesern, die ihreKenntnisse �ber das Design, die Konstruktion unddie Funktionsweise von Nanomaschinen vertiefen

NanomachinesFundamentals and Applica-tions. Von Joseph Wang.Wiley-VCH, Weinheim, 2013.160 S., Broschur, 39.90 E.—ISBN 978-3527331208

.AngewandteB�cher

4360 � 2014 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim Angew. Chem. 2014, 126, 4360 – 4361

wollen, werden wahrscheinlich entt�uscht. Wer al-lerdings neu in das faszinierende Gebiet der nano-und mikroskaligen Systeme einsteigt und ein gutesLehrbuch sucht, das auch einen Einblick in dieaktuelle Forschung bietet, sollte zu diesem Buchgreifen. Obwohl es ein etwas verzerrtes Bild desForschungsgebiets liefert, wird es die Neugier

wecken, zumal zahlreiche Hinweise auf weiterf�h-rende Literatur vorhanden sind.

Alberto CrediDipartimento di Chimica „G. Ciamician“Universit� di Bologna (Italien)

DOI: 10.1002/ange.201311274

AngewandteChemie

4361Angew. Chem. 2014, 126, 4360 – 4361 � 2014 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim www.angewandte.de