Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Das Chip-Bakterium bei der Katalyse beobachten

10.02.2016

Chemiker der Universität Leipzig haben in Kooperation mit Wissenschaftlern der Universität Marburg und des Max-Planck-Instituts für Kohlenforschung in Mülheim an der Ruhr eine neue Methode entwickelt, um die Biokatalyse im Mikromaßstab untersuchen zu können. Bei der Herstellung von Feinchemikalien und Medikamenten wird zunehmend die sanfte Biokatalyse statt klassischer Chemie eingesetzt. Die Wissenschaftler um Prof. Dr. Detlev Belder (Leipzig) und Prof. Dr. Dr. Manfred Reetz (Marburg/Mülheim) haben ein Verfahren entwickelt, in dem dieser Prozess statt in großen Kolben in einem integrierten Mikrochip stattfinden und genau verfolgt werden kann.

Damit konnten erstmals selektive chemische Umwandlungen, an denen nur wenige Zellen beteiligt sind, untersucht werden. Ihre Forschungsergebnisse haben die Wissenschaftler gerade in der Online-Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift "Journal of the American Chemical Society" veröffentlicht.


Cartoon-Darstellung einer Zelle, die als Biokatalysator im Chip wirkt.

Abbildung: Dr. Stefan Ohla/Universität Leipzig

Der Fokus lag bei ihren Untersuchungen auf der sogenannten enantioselektiven (asymmetrischen) Katalyse. Bei dieser Stoffumwandlung mit einem Katalysator werden Substanzen hergestellt, die sich so ähneln wie Bild und Spiegelbild aber nicht zur räumlichen Deckung gebracht werden können, im Organismus jedoch sehr unterschiedliche Wirkung entfalten. "Mit diesem Ansatz kann man potenziell sogar einzelne Zellen im Hinblick auf ihre Wirksamkeit in der enantioselektiven Biokatalyse unterscheiden", sagt Belder.

Wissenschaftler in Laborkitteln, die im Labor Kolben und Reagenzgläser schütteln und tischgroße Analysegeräte bedienen - so stellt man sich normalerweise chemische Forschung vor. Doch im Gegensatz dazu bedienen sich die Chemiker um Prof. Detlev Belder von der Universität Leipzig der sogenannten Lab-on-a-Chip-Technologie, bei der geschrumpfte chipbasierte Chemielabore genutzt werden, um komplexe chemische Prozesse und Untersuchungen in haarfeine Kanäle zu integrieren.

Dieser Ansatz wurde nun in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Prof. Reetz von der Universität Marburg und dem Max-Planck-Institut für Kohlenforschung eingesetzt, um die enantioselektive Biokatalyse mit ganzen Zellen in bisher unerreicht kleinen Dimensionen zu studieren.

Statt Abermillionen von Zellen in riesigen Bioreaktoren (Fermentern) zu verwenden, wurden nur wenige Zellen des Coli-Bakteriums auf einen Mikrochip aufgetragen. Dort konnten die Forscher die Synthese zu Feinchemikalien und potenziellen Medikamenten in Volumina kleiner als ein Nebeltropfen verfolgen.

"Eine wichtige Frage, die sich in diesem Zusammenhang stellt, ist, ob sich individuelle Zellen in der gewünschten Funktion unterscheiden, oder - bildlich gesprochen - ob sich einzelne Schafe anders als die Herde in ihrer Gesamtheit verhalten", erklärt der Chemiker.

Diese Erkenntnis könnte neue Wege in der maßgeschneiderten Bio- bzw. Enzymkatalyse eröffnen und die Entwicklung neuer, bezahlbarer Medikamente beschleunigen. Eine weitere Vision wäre, so Reetz, "die Entwicklung einer Parallelisierung auf dem Mikrochip zwecks Hochdurchsatz-Analyse von ganzen Mutanten-Bibliotheken für Anwendung auf dem Gebiet der gerichteten Evolution enantioselektiver Enzyme."

Originaltitel der Veröffentlichung:
"Analysis of enantioselective biotransformations using a few hundred cells on an integrated microfluidic chip",
DOI: 10.1021/jacs.5b12443

Weitere Informationen:

Prof. Dr. Detlev Belder
Institut für Analytische Chemie
Telefon: +49 341 97-36221
E-Mail: belder@uni-leipzig.de
Web: http://www.uni-leipzig.de/~belder


Prof. Dr. Manfred Reetz
Philipps-Universität Marburg
Telefon: +49 6421-28-25500
E-Mail: reetz@mpi-muelheim.mpg.de

Weitere Informationen:

http://pubsdc3.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.5b12443

Susann Huster | Universität Leipzig

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wie Viren ihren Lebenszyklus mit begrenzten Mitteln effektiv sicherstellen
20.02.2017 | Universität zu Lübeck

nachricht Zellstoffwechsel begünstigt Tumorwachstum
20.02.2017 | Veterinärmedizinische Universität Wien

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: 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...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Im Focus: Breakthrough with a chain of gold atoms

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

Im Focus: Hoch wirksamer Malaria-Impfstoff erfolgreich getestet

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Im Focus: Sensoren mit Adlerblick

Stuttgarter Forscher stellen extrem leistungsfähiges Linsensystem her

Adleraugen sind extrem scharf und sehen sowohl nach vorne, als auch zur Seite gut – Eigenschaften, die man auch beim autonomen Fahren gerne hätte. Physiker der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Die Welt der keramischen Werkstoffe - 4. März 2017

20.02.2017 | Veranstaltungen

Schwerstverletzungen verstehen und heilen

20.02.2017 | Veranstaltungen

ANIM in Wien mit 1.330 Teilnehmern gestartet

17.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Innovative Antikörper für die Tumortherapie

20.02.2017 | Medizin Gesundheit

Multikristalline Siliciumsolarzelle mit 21,9 % Wirkungsgrad – Weltrekord zurück am Fraunhofer ISE

20.02.2017 | Energie und Elektrotechnik

Wie Viren ihren Lebenszyklus mit begrenzten Mitteln effektiv sicherstellen

20.02.2017 | Biowissenschaften Chemie