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Biomimetische Nanotechnologie: Entwicklung einer neuen Art von Biosensoren

07.10.2008
Forscher des Jean-Pierre-Ebel-Instituts für strukturelle Biologie (IBS) und des Forschungsinstituts für Technologie und Lebenswissenschaften haben eine neue Generation von Biosensoren entwickelt.

Durch Protein-Engineering ist es ihnen gelungen, Proteine zu generieren, die zwei Funktionen gleichzeitig erfüllen: die Erkennung eines chemischen Signals und seine Umwandlung in ein elektrisches Signal. Diese neue Art von Sensoren könnte den Grundstein für miniaturisierte Erkennungssysteme bilden, die für Medikamententests, Diagnoseverfahren oder das Aufspüren von toxischen Stoffen eingesetzt werden können.

Die Nachfrage nach biologischen Analyseverfahren, die möglichst nah am Patienten angewandt werden können, wird immer größer. Aus diesem Grund beschäftigt sich die Forschung im Bereich der Biotechnologie immer intensiver mit der Entwicklung neuer Nanotechnologien, die das schnelle und einfache Aufspüren von Informationen ermöglichen.

In diesem Zusammenhang hat das Forscherteam des IBS die Proteine untersucht, die für die interzelluläre Signalübertragung verantwortlich sind. Da die Zelle von einer undurchlässigen Membran aus Lipiden umgeben ist, wird die Übertragung von Informationen und Molekülen durch spezifische Membranproteine ermöglicht. Dazu zählen einerseits die Rezeptoren, die die von anderen Zellen oder aus der Umwelt kommenden Signale erkennen, und andererseits die Ionenkanäle, die dafür sorgen, dass ein elektrisches Signal durch einen Ionentransfer generiert wird.

Den französischen Forschern ist es nun gelungen, künstliche Proteine herzustellen, die gleichzeitig beide Eigenschaften aufweisen. Die ICCR (für Ion Channel Coupled Receptor) getauften Nanoobjekte sind etwa 10 nm breit. Mit Hilfe ihrer Eigenschaft als Rezeptor können sie biologische Moleküle aufspüren, wie z.B. Hormone oder Neurotransmitter, und dank ihrer Kanal-Funktion ein elektrisches Signal erzeugen. Diese Sensoren werden auch bei einer sehr geringen Anzahl von Molekülen wirksam. Die Fähigkeit der ICCR direkt ein Signal erzeugen zu können, ist ein entscheidender Vorteil im Hinblick auf ihre Einbeziehung in elektronische Miniatursysteme.

Zunächst haben die Forscher Biosensoren für zwei wichtige pharmakologische Ziele konzipiert, um die Entwicklung von Screening-Tests für Medikamente zu ermöglichen. Andere Anwendungen, wie beispielsweise in-vitro-Diagnoseverfahren oder die Erfassung toxischer Substanzen, sind bereits vorgesehen.

Diese Arbeit, die im Rahmen des europäischen Projekts Receptronics durchgeführt wurde, stellt einen der ersten Erfolge des biomimetrischen Konzeptes in der Nanotechnologie dar.

Kontakte:

Michel Vivaudou - Laboratoire des protéines membranaires, Institut de Biologie Structurale Jean-Pierre Ebel - CEA/CNRS/Université Joseph Fourier - 41 rue Jules Horowitz, F-38027 Grenoble Cedex 1 - Tel: +33 438 784 867 - E-Mail: michel.vivaudou@ibs.fr
Christophe Moreau - E-Mail: christophe.moreau@ibs.fr
http://www.receptronics.org
Quelle: Pressemitteilung des französischen Zentrums für wissenschaftliche Forschung (CNRS) - 08.09.2008 http://www2.cnrs.fr/presse/communique/1414.htm

Redakteurin: Claire Nicolas, claire.nicolas@diplomatie.gouv.fr

Wissenschaft-Frankreich (Nummer 150 vom 06.10.08)
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