Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Für Erbgut gefährliches Teilchen entdeckt

10.03.2010
Leipziger Forscher messen erstmals die Bindungsenergie eines Elektrons in wässriger Lösung und entdecken neuen Mechanismus für Strahlenschäden der Erbsubstanz durch Hochenergiestrahlung.

Diese Entdeckung hat möglicherweise Auswirkungen auf die Dosierung der Strahlentherapie von Krebs. Die Forschungsergebnisse wurden jetzt in der Zeitschrift Nature Chemistry veröffentlicht.

"Lange Zeit hat man angenommen, dass Strahlungsschäden der DNA durch Hochenergiestrahlung wie etwa Röntgen- oder Partikelstrahlung besonders durch das Auftreten von sogenannten OH-Radikalen (O steht für Sauerstoff und H für Wasserstoff) hervorgerufen werden. Nun sieht es so aus, als ob ein weiteres Teilchen aus der Spaltung des Wassers durch Hochenergiestrahlen - das teilweise von Wassermolekülen umgebene Elektron an Grenzflächen - ein noch viel gefährlicheres Teilchen für das Erbgut von Lebewesen ist.", sagt Prof. Dr. Bernd Abel vom Wilhelm-Ostwald-Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Leipzig und Seniorautor des Papers.

"Wenn Hochenergiestrahlung auf die DNA einer Zelle trifft, dann kann sie damit gespalten und zerstört werden, ein Mechanismus der bei der Radiotherapie von Krebs ausgenutzt wird.", erklärt Prof. Abel. "Aber auch gesunde Zellen können durch Hochenergiestrahlung geschädigt werden."

Zunächst schädigt die Primärstrahlung das Erbgut durch Ionisation und Spaltung. Die Primärstrahlung erzeugt außerdem eine Reihe von weiteren Teilchen - so zum Beispiel das teilweise in Wasser gelöste Elektron, das komplett abgebremste hydratisierte Elektron in Wasser und freie Radikale wie das OH-Radikal, die ebenfalls erbgutschädigend sind. "Und das OH-Radikal galt eben bisher als das gefährlichste Teilchen in diesem Teilchenzoo" so Prof. Abel weiter.

Neu entdeckt: Teilweise gelöstes Elektron an Grenzflächen

Durch die neuen Ergebnisse der Leipziger Arbeitsgruppe in Kooperation mit Wissenschaftlern aus Göttingen und Berlin konnte gezeigt werden, dass die Elektronen in Wasser an Grenzflächen - wie z. B. an Membranen oder Grenzflächen von Biomolekülen eine besonders schädigende Wirkung haben können. Dies liegt an der Bindungsenergie, die energetisch sehr günstig für eine Spaltung von DNA-Strängen ist. Wie die Forscher zeigen konnten, leben diese Teilchen auch besonders lange, so dass sich ihre schädigende Wirkung besonders gut entfalten kann.

So wurde nun 45 Jahre nach der Entdeckung des freien gelösten Elektrons in Wasser seine bisher unbekannte Bindungsenergie gemessen. Prof. Abel: "Dass es dabei auch noch eine bisher unbekannte Spezies gibt - das teilweise gelöste Elektron an einer Grenzfläche - ist neu. Seine Existenz und seine Lebensdauer wurden mit einer neuen Ultrakurzzeitapparatur (einer schnellen Kamera auf der Basis von Lasern für kurzlebige reaktive Teilchen) erstmalig aufgenommen."

Strahlungsdosen müssen in Zukunft neu bewertet werden

"Die nun erstmalig bestimmten Bindungsenergien und Lebensdauern von vollständig und teilweise hydratisierten Elektronen in Wasser und an Wassergrenzflächen werden dazu führen, dass Strahlungsdosen in der Zukunft möglicherweise neu bewertet werden müssen und der neue DNA-Spaltungsmechanismus mit niederenergetischen Elektronen in Wasser könnte möglicherweise Auswirkungen für die Strahlentherapie von Krebs haben.", schlussfolgert Prof. Abel.

Die neuesten Forschungsergebnisse der Leipziger wurden in der neuesten Ausgabe der Zeitschrift Nature Chemisty (7. März 2010) veröffentlicht: K. R. Siefermann, Y. Liu, E. Lugovoy, O. Link, M. Faubel, U. Buck, B. Winter and B. Abel. Binding energies, lifetimes and implications of bulk and interface solvated electrons in water. Nature Chemistry. DOI: 10.1038/NCHEM.580.

Diskutiert und viel gelobt wurde der Beitrag im gleichen Heft von Daniel M. Neumark von der University of California in Berkeley,USA.

Zur Person:

Prof. Dr. Bernd Abel aus dem Ostwald-Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Leipzig ist Mitglied der Graduiertenschule BuildMoNa, die im Rahmen der Exzellenzinitiative des Bundes und der Länder gefördert wird sowie im Profilbildenden Forschungsbereich 1 der Universität. Seit 2008 ist er Professor für Physikalische Chemie und Reaktionsdynamik an der Universität Leipzig.

Dr. Oliver Link, Katrin Siefermann und Yaxing Liu sind Mitarbeiter der AG Abel am Institut für Physikalische Chemie in Göttingen. Katrin Siefermann ist außerdem Mitglied des Graduiertenkollegs 782 am Institut für Physikalische Chemie der Universität Göttingen.

Weitere Informationen:
Prof. Dr. Bernd Abel
Telefon: +49 341 235-2715
E-Mail: bernd.abel@uni-leipzig.de

Dr. Bärbel Adams | idw
Weitere Informationen:
http://www.pc-uni-leipzig.de
http://www.zv.uni-leipzig.de/?id=674&ifab_modus=pmanzeige&ifab_id=3669

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht In Hochleistungs-Mais sind mehr Gene aktiv
19.01.2018 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Warum es für Pflanzen gut sein kann auf Sex zu verzichten
19.01.2018 | 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: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungen

6. Technologie- und Anwendungsdialog am 18. Januar 2018 an der TH Wildau: „Intelligente Logistik“

18.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal vereinbart mit dem Betriebsrat von RWG Sozialplan - Zukunftsorientierter Dialog führt zur Einigkeit

19.01.2018 | Unternehmensmeldung

Open Science auf offener See

19.01.2018 | Geowissenschaften

Original bleibt Original - Neues Produktschutzverfahren für KFZ-Kennzeichenschilder

19.01.2018 | Informationstechnologie