运动蛋白为我们体内的基本机械过程产生力。例如，在纳米级（百万分之一毫米）上，运动蛋白可以为我们的肌肉提供动力或在我们的细胞内运输物质。ErikSchäffer可以看到这种肉眼看不见的运动：蒂宾根大学细胞纳米科学教授开发了特殊的力显微镜，即所谓的光学镊子，以测量这些分子机器如何机械工作。他在植物分子生物学中心的团队现在已经对该技术进行了改进。特殊的探针，锗纳米球，可以使马达产生的位移和力的分辨率更高。结果已发表在《科学》杂志上。

所研究的运动蛋白只有60纳米，确实很小，但对于细胞过程至关重要。它们尤其有助于在细胞分裂过程中将染色体机械拉开，或者在细胞内运输小的“包装”，即所谓的囊泡。功能失调的运动，例如在神经细胞中，可能导致神经系统疾病，例如阿尔茨海默氏病。

为了弄清运动蛋白的工作原理，生物物理学家ErikSchäffer开发了超精密光学镊子。它们基于天文学家约翰内斯·开普勒（Johannes Kepler）在1609年已经发现的原理。物理学家亚瑟·阿什金（Arthur Ashkin）的发明获得了2018年的诺贝尔奖。光学镊子利用激光的辐射压力将非接触式微粒固定在适当的位置。通过使用此工具，Schäffer几年前已经能够证明运动蛋白驱动蛋白在行走时会旋转：通过两个“脚”，它需要经过九个纳米级的大台阶，每次旋转半圈，几乎就像在演奏维也纳华尔兹舞一样。

舍弗博士 学生Swathi Sudhakar现在进一步完善了光镊技术。使用锗纳米球，更小，更高分辨率的探针，仍然可以抵消生物马达难以想象的微小，五皮秒力。这意味着研究人员现在甚至可以测量迄今为止隐藏在小颗粒固有的剧烈热运动风暴中的最小和最快的运动。

借助这项新技术，研究人员可以实时跟踪驱动蛋白，而Sudhakar在其运动中又发现了另一个中间步骤，使华尔兹几近完美。沙弗说：“这种中间步骤是否存在已经在科学家之间争论了20年。” “我们首次能够使用光镊直接测量这一点。” 另外，纳米球揭示了电动机以前未知的滑动机制。Schäffer说：“这是一种安全牵引带，如果负载过高，它可使电动机保持正常运行。” 该机制解释了细胞中囊泡运输的高效率，他补充说。“如果我们了解驱动蛋白电动机的详细工作原理，我们还可以更好地了解电动机所驱动的重要细胞过程以及可能导致疾病的故障。”

Schäffer将新技术与分子机器的“幕后花絮”进行了比较。他说，现在，研究人员不仅可以精确观察分子机器的单个运动，还可以观察分子机器的运动。他们还可以更好地了解例如蛋白质如何折叠成正确的结构。Schäffer说：“作为半导体，纳米球具有其他令人兴奋的光学和电学性质。因此，它们可以用于纳米科学和材料科学的其他领域，例如，用于更好的锂离子电池。”