Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Gewichtige Viren: Massenbestimmung einzelner Viren mit einer Miniatur-Ionenfalle

06.12.2006
Viren sind die einfachste Lebensform, die es auf unserer Erde gibt. Sie bestehen lediglich aus Erbmaterial und einer Hülle. Nach den Prokaryonten (Bakterien und Archaebakterien) sind sie die zweithäufigste Organismen-Art, in unseren Weltmeeren sogar die Nummer eins.

Um zu einem besseren Verständnis über die Struktur und die Eigenschaften dieser genetisch sehr vielfältigen Winzlinge zu gelangen, wäre es von großem Interesse, ihre Massen und deren Variabilität innerhalb einer Population bestimmen zu können. Mit Hilfe sehr sanfter Techniken zur Ionisation und einer miniaturisierten Ionenfalle Marke Eigenbau ist es Forschern aus Taiwan jetzt gelungen, die Masse einzelner, intakter Viren sehr akkurat zu analysieren.

Bisherige Massenbestimmungen von Viren waren mit einem Fehler von etwa ±15% nicht genau genug, um eine ausreichende Auflösung kleiner Massenunterschiede zu gewährleisten. Das Team um Huan-Cheng Chang hat ein neues Konzept entwickelt, um eine höhere Präzision zu erreichen. Für eine Massenbestimmung müssen die Virenpartikel zunächst in die Gasphase überfährt, elektrisch aufgeladen und in einem elektrischen Feld beschleunigt werden. Dabei dürfen die Viren aber nicht zerstört werden. Die Forscher wählten dazu eine sehr sanfte Methode, die sich LIAD ("Laser-induced acoustic desorption") nennt. Durch einen Laser erzeugte Schallwellen lösen die Viren-Partikel dabei aus der Probe. Anschließend werden sie in einer "Ionenfalle" eingefangen. Es handelt sich dabei um ein elektrisches Feld, das geladene Teilchen aufgrund einer speziellen Geometrie und einer Wechselspannung regelrecht gefangen hält. Nun steht das Virus-Partikel zur Verfügung für eine Massenbestimmung: Es wird Laser-Licht in die Ionenfalle eingestrahlt. Ist ein Partikel in der Falle, wird das Licht daran gestreut. Durch die transparenten Flächen der Ionenfalle kann dieses Streulicht detektiert werden. Ein Teil des Streulichts wird zu einer CCD-Kamera geleitet, die die Flugbahn des gefangenen Partikels aufzeichnet. Der andere Teil gelangt zu einem Messgerät, das das Streulicht-Signal genau analysiert. Das Streulicht ist gegenüber dem eingestrahlten Licht verändert, weil das Virus-Partikel in dem elektrischen Wechselfeld der Ionenfalle in Schwingungen gerät. Diese Schwingungen sind abhängig von der Masse (und der Ladung) des Virus.

So gelang es dem Team, die Massen drei verschiedener Virentypen mit Durchmessern zwischen 80 und 300 nm zu bestimmen - mit einer Abweichung in der Größenordnung von ±1% erstaunlich präzise. Anhand der Virenmassen können - in Kombination mit anderen analytischen Verfahren - beispielsweise Rückschlüsse gezogen werden, aus wievielen Bausteinen die Virenhülle aufgebaut ist oder wieviele Kopien des genetischen Materials darin enthalten sind.

Möglich wurden die hochgenauen Messungen durch die spezielle Konstruktion der Ionenfalle: Statt einer klassischen Quadrupol-Ionenfalle wählten Chang und sein Team eine zylindrische Ionenfalle (CIT, "Cylindrical Ion Trap"). In einer solche Falle ist zwar die Bewegung der eingefangenen Ionen wesentlich komplexer und mathematisch nicht erfassbar, dafür haben sie den Vorteil einer wesentlich einfacheren Geometrie. Das Team konstruierte eine CIT mit kleineren Abmessungen als üblich, optimierte die Geometrie und tauschte die herkömmlichen Abschlusselektroden des Zylingers gegen transparente, elektrisch leitfähige Platten aus. Nur mit Hilfe dieser Spezial-Konstruktion war eine Anwendung der präzisen Streulicht-Methode für die Massenbestimmung einzelner Viren möglich.

Angewandte Chemie: Presseinfo 47/2006

Autor: Huan-Cheng Chang, Academia Sinica, Taipei (Taiwan), http://www.iams.sinica.edu.tw/web2006_e/Huan-Cheng%20Chang.html

Angewandte Chemie 2006, 118, No. 48, 8311-8314, doi: 10.1002/ange.200603839

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69495 Weinheim, Germany

Dr. Renate Hoer | idw
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de

Weitere Berichte zu: Geometrie Ionenfalle Massenbestimmung Virus

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neuer Mechanismus der Gen-Inaktivierung könnte vor Altern und Krebs schützen
23.02.2017 | Leibniz-Institut für Alternsforschung - Fritz-Lipmann-Institut e.V. (FLI)

nachricht Alge im Eismeer - Genom einer antarktischen Meeresalge entschlüsselt
23.02.2017 | Universität Konstanz

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: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2017

23.02.2017 | Veranstaltungen

Wie werden wir gesund alt? - Alternsforscher tagen auf interdisziplinärem Symposium in Magdeburg

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Heinz Maier-Leibnitz-Preise 2017: DFG und BMBF zeichnen vier Forscherinnen und sechs Forscher aus

23.02.2017 | Förderungen Preise

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Planeten außerhalb unseres Sonnensystems: Bayreuther Forscher dringen tief ins Weltall vor

23.02.2017 | Physik Astronomie