Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nanoreaktoren für Reaktionskaskaden

20.08.2007
Nanoskopische Bläschen mit Kunststoffmembran und eingebauten Enzymen für mehrstufige Eintopfreaktionen

Lebende Zellen sind hochkomplexe Synthesemaschinen: Zahlreiche mehrstufige Reaktionen laufen gleichzeitig nebeneinander und das mit unglaublich hoher Effizienz und Spezifität. Damit diese zumeist enzymatischen Reaktionen in ihrer Gesamtheit so prima laufen können, bedient sich Mutter Natur mehrerer Konzepte. Eines der wichtigsten ist die Aufteilung in Kompartimente. Enzyme werden dabei nicht nur räumlich getrennt, sondern auch an spezifischen Stellen innerhalb der Zelle positioniert. Niederländische Forscher um Jan C. M. van Hest und Alan E. Rowan haben nun einen Ansatz entwickelt, um dieses Konzept abzukupfern, wie sie in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten: Durch gesteuerte Positionierung zwei verschiedener Enzyme im zentralen Wasserreservoir bzw. in der Kunststoff-Membran künstlicher nanoskopischer Bläschen konstruierten sie Nanoreaktoren. Im Kombination mit einem dritten Enzym in der umgebenden Lösung gelang es, drei verschiedene Enzymreaktionen gleichzeitig ohne gegenseitige Störungen als "Eintopfreaktion" ablaufen zu lassen.

Um eine zelluläre Umgebung nachzuahmen, stellten die Wissenschaftler nanoskopische Bläschen her, die von einer Membran aus einem speziellen Kunststoff umgeben sind. Der Kunststoff ist ein Blockcopolymer und entspricht in seinem prinzipiellen Aufbau Lipiden, den natürlichen Membranbausteinen, mit einer wasserfreundlichen Kopfgruppe und einem wasserabweisenden Schwanz. In Analogie zu den aus Lipiden gebildeten Liposomen nennt man diese Bläschen Polymersomen. Dank einer schier unbegrenzten Freiheit bei der Herstellung solcher Kunststoffmembranen kann man das Eigenschaftsspektrum der Polymersomen regelrecht maßschneidern. Die Forscher stellten ihre Polymersomen so her, dass diese für kleine Moleküle durchlässig sind, für große dagegen eine Barriere bilden. So lassen sich z.B. Enzyme im Inneren der Polyersomen, dem so genannten Wasserreservoir, einschließen, die kleineren Substrat- oder Produktmoleküle können ungehindert passieren.

Um die Leistungsfähigkeit ihrer "Nanoreaktoren" zu demonstrieren, bauten die Forscher das Enzym Meerrettichperoxidase fest in die Membran ein. Ins Wasserreservoir schlossen sie das Enzym Glucoseoxidase ein. Der umgebenden Lösung setzten sie das Enzym Lipase B zu. Mit vier Acetylgruppen verknüpfte Glucosemoleküle wurden als Substrat zugegeben. Im ersten Schritt spaltet die Lipase B die Acetylgruppen ab. Die entstehende Glucose durchtritt die Membran, wo sie auf die Glucoseoxidase trifft und von ihr oxidiert wird. Dabei entsteht Wasserstoffperoxid. Darauf hat die in der Membran verankerte Meerrettichperoxidase nur gewartet, denn sie braucht es, um das - ebenfalls in der Lösung enthaltene - Beispielsubstrat ABTS (2,2'-Azinobis(3-ethylbenzothiazolin-6-sulfonsäure)) in sein Radikal-Kation zu überführen.

Angewandte Chemie: Presseinfo 33/2007

Autor: Jan C. M. van Hest, Radboud University, Nijmegen (The Netherlands), http://www.ru.nl/bio-orgchem/people/current_group/prof_dr_ir_jan_c_m/

Angewandte Chemie, doi: 10.1002/ange.200701125

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69495 Weinheim, Germany

Dr. Renate Hoer | idw
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de
http://www.ru.nl/bio-orgchem/people/current_group/prof_dr_ir_jan_c_m/

Weitere Berichte zu: Bläschen Enzym Membran Nanoreaktoren Polymersomen Wasserreservoir

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Krebsdiagnostik: Pinkeln statt Piksen?
25.05.2018 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

nachricht Kugelmühlen statt Lösungsmittel: Nanographene mit Mechanochemie
25.05.2018 | Technische Universität Dresden

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: Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

Je mehr die Elektronik Autos lenkt, beschleunigt und bremst, desto wichtiger wird der Schutz vor Cyber-Angriffen. Deshalb erarbeiten 15 Partner aus Industrie und Wissenschaft in den kommenden drei Jahren neue Ansätze für die IT-Sicherheit im selbstfahrenden Auto. Das Verbundvorhaben unter dem Namen „Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 7,2 Millionen Euro gefördert. Infineon leitet das Projekt.

Bereits heute bieten Fahrzeuge vielfältige Kommunikationsschnittstellen und immer mehr automatisierte Fahrfunktionen, wie beispielsweise Abstands- und...

Im Focus: Powerful IT security for the car of the future – research alliance develops new approaches

The more electronics steer, accelerate and brake cars, the more important it is to protect them against cyber-attacks. That is why 15 partners from industry and academia will work together over the next three years on new approaches to IT security in self-driving cars. The joint project goes by the name Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) and has funding of €7.2 million from the German Federal Ministry of Education and Research. Infineon is leading the project.

Vehicles already offer diverse communication interfaces and more and more automated functions, such as distance and lane-keeping assist systems. At the same...

Im Focus: Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln

Einem Forscherteam unter Führung von Physikern der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, spezielle Moleküle mit einer angelegten Spannung zwischen zwei strukturell unterschiedlichen Zuständen hin und her zu schalten. Derartige Nano-Schalter könnten Basis für neuartige Bauelemente sein, die auf Silizium basierende Komponenten durch organische Moleküle ersetzen.

Die Entwicklung neuer elektronischer Technologien fordert eine ständige Verkleinerung funktioneller Komponenten. Physikern der TU München ist es im Rahmen...

Im Focus: Molecular switch will facilitate the development of pioneering electro-optical devices

A research team led by physicists at the Technical University of Munich (TUM) has developed molecular nanoswitches that can be toggled between two structurally different states using an applied voltage. They can serve as the basis for a pioneering class of devices that could replace silicon-based components with organic molecules.

The development of new electronic technologies drives the incessant reduction of functional component sizes. In the context of an international collaborative...

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Im Fokus: Klimaangepasste Pflanzen

25.05.2018 | Veranstaltungen

Größter Astronomie-Kongress kommt nach Wien

24.05.2018 | Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

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

Berufsausbildung mit Zukunft

25.05.2018 | Unternehmensmeldung

Untersuchung der Zellmembran: Forscher entwickeln Stoff, der wichtigen Membranbestandteil nachahmt

25.05.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

25.05.2018 | Informationstechnologie

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