Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Den Sturm im Reaktionsgefäß entfachen

07.09.2006
James Bond mag seinen Martini am liebsten geschüttelt, keinesfalls gerührt. Ob sich jedoch die Art des Mischens von Gin und Wermut auf den Geschmack auswirkt, ist Ansichtssache. Für chemische Experimente spielt es jedenfalls keine Rolle, ob die flüssigen Bestandteile, die miteinander reagieren sollen, durch Schütteln oder Rühren gemischt werden. Entscheidend ist, dass sie richtig und schnell gemischt sind.

"Und das ist heute ein beachtliches jedoch oft unterschätztes Problem", weiß PD Dr. Heidrun Rhode vom Institut für Biochemie I der Medizinischen Fakultät der Friedrich-Schiller-Universität Jena, deren Gruppe sich hauptsächlich mit der Suche nach neuen Biomarkern für eine Reihe von schweren Erkrankungen beschäftigt. Denn die Experimente, die Wissenschaftler heute in den biochemischen Labors nicht nur an der Jenaer Universität durchführen, finden zunehmend mit kleiner werdenden Mengen statt. "Wir verwenden heute üblicherweise Reaktionsgefäße, die gerade einmal 50 oder sogar nur 10 Mikroliter Flüssigkeit fassen", so Dr. Rhode. 50 Mikroliter entsprechen etwa dem Volumen eines durchschnittlichen Wassertropfens.

Trotz immer schnellerer Schüttler, winziger Magnetrührer oder der Anwendung von Ultra-Schallwellen - die Oberflächenspannung des Wassers und seine Bindung an die Gefäßwände verhindern, dass sich in den kleinen Näpfchen von so genannten Mikrotiterplatten oder auf dünnen Chip-Oberflächen Flüssigkeiten zufriedenstellend mischen lassen. "Das geschieht vor allem nicht schnell genug", weiß Dr. Rhode. "Es dauert immer noch viele Minuten, bis die Mischung komplett ist." Doch in dieser Zeit können bereits Nebenreaktionen ablaufen oder sich die Konzentrationen der Lösungen und ihre Temperatur gravierend verändern.

Deshalb suchten Dr. Rhode und ihre Arbeitsgruppe nach einem alternativen Weg des Mischens und haben ihn gefunden. Sie nutzen die so genannte "Marangoni-Konvektion", auch "thermocapillary convection" genannt. Das nach einem italienischen Winzer benannte Phänomen sieht so aus: Gibt man einen Tropfen Alkohol auf eine Wasseroberfläche, so lassen sich rasante Turbulenzen mit immer wiederkehrenden geometrischen Figuren an der Wasseroberfläche beobachten. "Besonders gut sieht man dies, wenn kleine Partikel, wie beispielsweise Pfeffer, auf dem Wasser schwimmen", so Dr. Rhode. Die Jenaer Biochemikerin und ihre Kollegen konnten nun erstmals und unerwartet zeigen, dass sich die "Marangoni-Konvektion" auch in sehr kleinen Reaktionsgefäßen erzeugen und so zum extrem schnellen Durchmischen nutzen lässt. "Innerhalb einer Sekunde sind alle nacheinander pipettierten Flüssigkeiten gemischt, selbst in einem 50 Mikrolitervolumen", versichert Rhode.

Die dazu benötigte Menge Alkohol ist übrigens nicht problematisch. Erstens sei diese "winziger als winzig". "Außerdem funktioniert die Methode auch mit vielen anderen mit Wasser mischbaren Lösungsmitteln", so Dr. Rhode. Die Anwender können also jeweils dasjenige Lösungsmittel für den "Sturm im Reaktionsgefäß" verwenden, das von den untersuchten Biomolekülen am besten vertragen wird.

Die von den Jenaer Forschern um Dr. Rhode entwickelte Methode wird unter dem Titel "Turbomixing in microplates" demnächst in der Fachzeitschrift Journal of Biomolecular Screening der Society of Biomolecular Screening erscheinen.

Kontakt:
PD Dr. Heidrun Rhode
Institut für Biochemie I der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Nonnenplan 2, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 938634
Fax: 03641 / 938612
E-Mail: heidrun.rhode[at]mti.uni-jena.de

Dr. Ute Schönfelder | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-jena.de/

Weitere Berichte zu: Flüssigkeit Marangoni-Konvektion Reaktionsgefäß

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Akute Myeloische Leukämie: Ulmer erforschen bisher unbekannten Mechanismus der Blutkrebsentstehung
26.04.2017 | Universität Ulm

nachricht Zusammenhang zwischen Immunsystem, Hirnstruktur und Gedächtnis entdeckt
26.04.2017 | Universität Basel

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: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungen

200 Weltneuheiten beim Innovationstag Mittelstand in Berlin

26.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Wie digitale Technik die Patientenversorgung verändert

26.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Akute Myeloische Leukämie: Ulmer erforschen bisher unbekannten Mechanismus der Blutkrebsentstehung

26.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Naturkatastrophen kosten Winzer jährlich Milliarden

26.04.2017 | Interdisziplinäre Forschung

Zusammenhang zwischen Immunsystem, Hirnstruktur und Gedächtnis entdeckt

26.04.2017 | Biowissenschaften Chemie