Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Lebende Zellen unter der Lupe: RUB-Biochemiker entwickeln neues Mikroskop

25.11.2003


Ob Elektronen- oder Rastertunnelmikroskop - die meisten der modernen High-Tech-Mikroskope bieten zwar faszinierende Einblicke in winzige Welten, eignen sich jedoch nicht dazu, lebende Zellen zu untersuchen. Wissenschaftler der Ruhr-Universität Bochum wollen hier Abhilfe schaffen. Sie tüfteln an einem Ionenleitfähigkeitsmikroskop (engl. Scanning Ion Conductance Microscope - SICM), das nicht nur einzelne Zellen zerstörungsfrei sichtbar machen, sondern auch ihre Öffnungen nach außen - die Ionenkanäle - aufspüren kann. Für sein Projekt, die technischen Schwierigkeiten auf dem Weg zur perfekten Zellaufnahme zu überwinden, hat der Biochemiker Stefan Mann ein Stipendium der Wilhelm und Günter Esser Stiftung bekommen.



Vorliebe für Neuronen



Prinzipiell kann ein Ionenleitfähigkeitsmikroskop zwar alle möglichen Sorten von Zellen abbilden, doch Mann haben es besonders die Neuronen mit ihren langen Ärmchen, den Neuriten, angetan. Damit sich seine Testobjekte wie zu Hause fühlen, bietet er ihnen eine Umgebung, die sie kennen. Umschwirrt von einer Fülle von Ionen wie Natrium und Kalium wachsen sie in einer Nährlösung - wie im Körper. Elektrische Impulse, die im Gehirn von Neuron zu Neuron weitergeleitete werden, regeln, wie viele dieser Ionen die Zellwand durch kleine Öffnungen, die sogenannten Ionenkanäle, von außen nach innen oder umgekehrt passieren können.

Dünnes Glasröhrchen als Sensor

Der wichtigste Teil des Mikroskops - sein "Auge" - ist ein feines Glasröhrchen, weniger als hundert mal so dünn wie ein einzelnes Haar und mit einer Salzlösung gefüllt. Zu einem empfindlichen Sensor wird die recht einfache Vorrichtung, sobald ein Strom durch die Salzlösung fließt. Zwischen der Glasspitze und einer Elektrode, die in die Schale mit den Zellkulturen eingelassen ist, liegt nun eine Spannung an, so dass ein Strom aus Ionen durch die Nährlösung fließt.

Gestörter Strom weist Weg zur Zelle

Dieses Grundprinzip ist der Schlüssel zu sehr verschiedenen Fragestellungen. Aufschluss über feinste Volumenänderungen und Verformungen einzelner Zellen erhält man, indem man mit der Spitze des Mikroskops die Nährlösung Schritt für Schritt "abtastet". Dort wo sich eine Zelle befindet, stört diese den Ionenstrom zwischen Glasröhrchen und Elektrode. "Das ist so, als wenn man sich mit dem Fuß auf einen Gartenschlauch stellt. Der Stromfluss wird unterdrückt", erläutert Mann. Das Messergebnis "kein Strom" ist also ein deutliches Zeichen dafür, dass die Glasspitze direkt über der Zelle schwebt. Rastert man mit dieser Methode das Neuron zu mehreren Zeitpunkten ab, entsteht so ein präzises Bild davon, wie sich seine Größe und Oberflächenbeschaffenheit geändert haben.

Oberflächenkarte der Ionenkanäle

Bei einem weiteren Projekt der Bochumer Wissenschaftler, für das sie sich auf das neue Mikroskop verlassen, geht es um die Ionenkanäle, die sich auf der Zelloberfläche öffnen, um Ionen hinein- oder herausströmen zu lassen. Das Weiterleiten von Reizen im Gehirn hängt empfindlich von diesem Austausch ab. Um dieses Kommen und Gehen zu untersuchen, wird das Glasröhrchen behutsam so nahe an eine Stelle der Zelle herangeführt, bis es fast aufsetzt. Nicht einmal ein einzelnes Ion könnte sich jetzt noch zwischen beiden hindurchquetschen. Wenn sich jetzt ein Ionenkanal öffnet, so hinterlässt der Ionenstrom eine unverkennbare Spur im Messsignal. Als Fernziel schwebt Mann eine Art Oberflächenkarte der Zelle vor, in der genau verzeichnet ist, wo und wann sich die mikroskopischen Pforten öffnen. Lagert man die Neuronen vor der Messung in eine Nährlösung mit zusätzlichen Medikamenten oder Hormonen, könnte man so genau untersuchen, wie sich diese Stoffe auf die Reizübertragung im Gehirn auswirken.

Weitere Informationen

Dipl.-Biochem. Stefan Mann, Lehrstuhl für Molekulare Neurobiochemie (PD Dr. Irmgard Dietzel-Meyer), Fakultät für Chemie der Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-24170, E-Mail: stefan.mann@ruhr-uni-bochum.de

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de

Weitere Berichte zu: Glasröhrchen Ion Ionenkanal Mikroskop Neuron Nährlösung Zelle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Mit grüner Chemie gegen Malaria
21.02.2018 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.

nachricht Vom künstlichen Hüftgelenk bis zum Fahrradsattel
21.02.2018 | Frankfurt University of Applied Sciences

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Innovation im Leichtbaubereich: Belastbares Sandwich aus Aramid und Carbon

Die Entwicklung von Leichtbaustrukturen ist eines der zentralen Zukunftsthemen unserer Gesellschaft. Besonders in der Luftfahrtindustrie und in anderen Transportbereichen sind Leichtbaustrukturen gefragt. Sie ermöglichen Energieeinsparungen und reduzieren den Ressourcenverbrauch bei Treibstoffen und Material. Zum Einsatz kommen dabei Verbundmaterialien in der so genannten Sandwich-Bauweise. Diese bestehen aus zwei dünnen, steifen und hochfesten Deckschichten mit einer dazwischen liegenden dicken, vergleichsweise leichten und weichen Mittelschicht, dem Sandwich-Kern.

Aramidpapier ist ein etabliertes Material für solche Sandwichkerne. Sein mechanisches Strukturversagen ist jedoch noch unzureichend erforscht: Bislang fehlten...

Im Focus: Die Brücke, die sich dehnen kann

Brücken verformen sich, daher baut man normalerweise Dehnfugen ein. An der TU Wien wurde eine Technik entwickelt, die ohne Fugen auskommt und dadurch viel Geld und Aufwand spart.

Wer im Auto mit flottem Tempo über eine Brücke fährt, spürt es sofort: Meist rumpelt man am Anfang und am Ende der Brücke über eine Dehnfuge, die dort...

Im Focus: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Im Focus: In best circles: First integrated circuit from self-assembled polymer

For the first time, a team of researchers at the Max-Planck Institute (MPI) for Polymer Research in Mainz, Germany, has succeeded in making an integrated circuit (IC) from just a monolayer of a semiconducting polymer via a bottom-up, self-assembly approach.

In the self-assembly process, the semiconducting polymer arranges itself into an ordered monolayer in a transistor. The transistors are binary switches used...

Im Focus: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

Tag der Seltenen Erkrankungen – Deutsche Leberstiftung informiert über seltene Lebererkrankungen

21.02.2018 | Veranstaltungen

Digitalisierung auf dem Prüfstand: Hochkarätige Konferenz zu Empowerment in der agilen Arbeitswelt

20.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Kameratechnologie in Fahrzeugen: Bilddaten latenzarm komprimiert

21.02.2018 | Messenachrichten

Mit grüner Chemie gegen Malaria

21.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Periimplantitis: BMBF fördert zahnärztliches Verbund-Projekt mit 1,1 Millionen Euro

21.02.2018 | Förderungen Preise

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics