Space Origami Mission

Unser Ziel ist es, aus dem neuen und innovativen Nanomaterial DNA-Origami, 3D DNA Origami, Kristalle zu züchten. Warum wollen wir dazu ins All? Bisher gelang es nicht, auf der Erde gleichmäßige, makromolekulare Kristalle herzustellen, die für eine weitere Verarbeitung, beispielsweise nanoelektronische Komponenten, nötig wären. Ein möglicher Grund könnte die Gravitation auf der Erde sein.

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Wieso wollen wir auf die ISS?

Bei einem deutschlandweiten Airbus-Wettbewerb, wurde nach den spannendsten und innovativsten wissenschaftlichen Experimenten gesucht,um sie auf die Internationale Raumstation ins Space TangoLab zu bringen. Unser interdisziplinäres Studententeam der TUM konnte die kritische Fachjury überzeugen und so eine Startfinanzierung für eine erfolgreiche Crowdfunding-Kampagne gewinnen. Verbunden durch die Faszination zur Raumfahrt, werden wir 2019 ein vollautomatisiertes Experiment zur Kristallisation von DNA-Origami Nanostrukturen auf der Internationalen Raumstation durchführen

Wie sind wir dazu gekommen?

Bei einem deutschlandweiten Airbus-Wettbewerb, wurde nach den spannendsten und innovativsten wissenschaftlichen Experimenten gesucht,um sie auf die Internationale Raumstation ins Space TangoLab zu bringen. Unser interdisziplinäres Studententeam der TUM konnte die kritische Fachjury überzeugen und so eine Startfinanzierung für eine erfolgreiche Crowdfunding-Kampagne gewinnen. Verbunden durch die Faszination zur Raumfahrt, werden wir 2019 ein vollautomatisiertes Experiment zur Kristallisation von DNA-Origami Nanostrukturen auf der Internationalen Raumstation durchführen.


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Experiment

DNA-Origami

Aus vielen DNA Einzelsträngen werden bei DNA-Origami dreidimensionale Objekte gefaltet. Es können die unterschiedlichsten Formen, zum Beispiel ein Oktaeder- oder ein Würfel entstehen. DNA-Origami ist eine neue Technik, mit der es möglich ist funktionale Strukturen zu bauen! DNA Origami ist eine neue Technik der Nanowissenschaften, welche es ermöglicht selbstassemblierende Strukturen mit Nanometerpräzision zu bauen. Die verwendete DNA wird nicht als Träger von Erbinformation gesehen, sondern als Baumaterial welches vielfach eingesetzt werden kann.

Der nächste Schritt wird es sein, das Material, um die Nanometer-Ebene zu erweitern und größere Strukturen zu bauen. Hier denkt man an Kristallbildung, wo sich aus Millionen von DNA Origami Strukturen eine große, sehr stabile Struktur zusammensetzt. Makroskopische 3D DNA Origami Kristalle zu bauen ist bisher aber eine ungelöste Aufgabe. Kristalle sind sehr regelmäßige Strukturen mit definierten Abständen, diese Eigenschaft kann man ausnutzen um beispielsweise nanoelektronische Komponenten für einen DNA Computer herzustellen.

Das Space Origami Kristallisationsexperiment wird in einem Würfel mit ein Liter Inhalt im Oktober 2019 auf die ISS geschickt. Das Experiment wird ohne Interaktion von Astronauten automatisiert gestartet, nun beginnt das Kristallwachstum für mindestens 30 Tage. Währenddessen können wir den Fortschritt unseres Experiments mit eingebauten Kameras beobachten.

Unsere DNA Strukturen werden mit Fluoreszenzfarbstoffen markiert, so dass wir trotz der geringen Größe von DNA-Origamis ihr Verhalten auch ohne 1000fache Vergrößerung in der Science Box untersuchen können.  Somit können wir direkt unseren Experimentfortschritt auf der ISS beobachten.

Danach wird die Science Box wieder auf die Erde geschickt und die Proben werden von uns analysiert (Röntgenstrukturanalyse der Kristalle). Durch die Analyse des erfolgreich gewachsenen Kristalls, können wir Rückschlüsse darauf ziehen, wie DNA-Origami Kristallwachstum auf der Erde funktioniert, um so auch hier Kristalle herzustellen.

Impressionen


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