Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Forscherteam entwickelt neue Methode zum Nachweis von Proteinen

09.03.2010
Wissenschaftlern der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) und des "Karlsruher Institute of Technology" (KIT) ist es gelungen, mithilfe optischer Gitter, deren Gitterlinien jeweils aus einer Vielzahl übereinandergeschichteter Lipid-Lagen bestehen, Proteine optisch nachzuweisen.

Diese besonders kostengünstige Methode ermöglicht die Untersuchung von Wechselwirkungen zwischen Lipiden und Proteinen ohne die sonst übliche Farbstoffmarkierung. Die Forscher um Harald Fuchs, Professor am Physikalischen Institut der WWU und Leiter des münsterschen Zentrums für Nanotechnologie (CeNTech), haben die Ergebnisse ihrer Arbeiten in "Nature Nanotechnology" veröffentlicht.

Optische Gitter bestehen aus Linien in der Größenordnung der Lichtwellenlänge. Sie beugen das Licht, wobei die Beugungserscheinungen je nach Höhe und Breite der Strukturen unterschiedlich ausfallen. Lipide sind strukturelle und funktionelle Komponenten von biologischen Membranen. "Als Gittermaterial besitzen Lipide eine Reihe von Vorteilen", erklärt Dr. Steven Lenhert, der dem münsterschen Team angehörte und inzwischen als "Assistant Professor" an der "Florida State University" tätig ist.

"Die Lipide sind biokompatibel, also verträglich mit lebenden Zellen und Organismen. Sie eignen sich ideal für Biosensoren und Modellmembransysteme." Da sie in Wasser flüssig und zugleich stabil sind, können sie ihre Form dynamisch ändern - eine wichtige Eigenschaft im Hinblick auf das Funktionsprinzip der neuartigen optischen Gitter: Die zu untersuchenden Moleküle befinden sich in wässriger Lösung. Sie docken an bestimmte "Gegenmoleküle" in dem Gitter an. Dadurch verändern sich die Struktur des Gitters und damit seine optischen Eigenschaften je nach Art der angedockten Moleküle auf charakteristische Weise. So können Wissenschaftler von der Veränderung der optischen Eigenschaften auf die untersuchten Moleküle schließen.

Zur Fertigung der Gitter setzen die Forscher die sogenannte Dip-Pen-Nanolithographie (DPN) ein, eine "Direktschreibmethode" zur Erzeugung von Nanostrukturen, die aus der Raster-Kraftmikroskopie stammt. Der englischsprachige Begriff "Dip-Pen" spielt auf das Eintauchen eines Federkiels in ein Fässchen Tinte an. "Unsere Tinte ist jedoch kein Farbstoff, sondern besteht in diesem Fall aus Lipidmolekülen, mit denen wir optische Gitter 'schreiben'", erklärt Harald Fuchs. DPN bietet die erforderliche Auflösung, um die feinen Gitterlinien zu "schreiben", und sie ermöglicht es, die Stärke der übereinandergeschichteten Lipid-Lagen zu steuern. "Man kann gleichzeitig mit bis zu 55.000 Spitzen schreiben, sodass innerhalb von nur einer Minute eine Fläche von zwei Quadratzentimetern mit nahezu beliebigen Nanostrukturen geschrieben werden kann. Wenn man unterschiedliche molekulare Tinten auf die verschiedenen Spitzen aufbringt, lässt sich auch die chemische Zusammensetzung der einzelnen Gitterstruktursensoren gezielt variieren. Auf diese Weise lassen sich sogar mehrere Stoffe gleichzeitig detektieren", erklärt Harald Fuchs.

Die neuartigen optischen Gitter aus Biomaterialien ermöglichen neben der Untersuchung von Lipid-Protein-Wechselwirkungen auch das Studium der Funktion von Liposomen. Diese winzigen, von einer Lipidschicht umschlossenen Hohlkugeln kommen in Zellen vor und werden auch in der Kosmetikindustrie eingesetzt, um wasserlösliche Wirkstoffe in die Haut einzuschleusen. Denkbar ist darüber hinaus, die neuartigen optischen Gitter für diagnostische Anwendungen in der Medizin weiterzuentwickeln.

Literatur: Steven Lenhert et al.: Lipid multilayer gratings; Nature Nanotechnology, Published online 28 February 2010; doi:10.1038/nnano.2010.17

Dr. Christina Heimken | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenster.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht „Spionieren“ der versteckten Geometrie komplexer Netzwerke mit Hilfe von Maschinenintelligenz
08.12.2017 | Technische Universität Dresden

nachricht Die Zukunft der grünen Gentechnik
08.12.2017 | Max-Planck-Institut für Biochemie

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: Stabile Quantenbits

Physiker aus Konstanz, Princeton und Maryland schaffen ein stabiles Quantengatter als Grundelement für den Quantencomputer

Meilenstein auf dem Weg zum Quantencomputer: Wissenschaftler der Universität Konstanz, der Princeton University sowie der University of Maryland entwickeln ein...

Im Focus: Realer Versuch statt virtuellem Experiment: Erfolgreiche Prüfung von Nanodrähten

Mit neuartigen Experimenten enträtseln Forscher des Helmholtz-Zentrums Geesthacht und der Technischen Universität Hamburg, warum winzige Metallstrukturen extrem fest sind

Ultraleichte und zugleich extrem feste Werkstoffe – poröse Nanomaterialien aus Metall versprechen hochinteressante Anwendungen unter anderem für künftige...

Im Focus: Geburtshelfer und Wegweiser für Photonen

Gezielt Photonen erzeugen und ihren Weg kontrollieren: Das sollte mit einem neuen Design gelingen, das Würzburger Physiker für optische Antennen erarbeitet haben.

Atome und Moleküle können dazu gebracht werden, Lichtteilchen (Photonen) auszusenden. Dieser Vorgang verläuft aber ohne äußeren Eingriff ineffizient und...

Im Focus: Towards data storage at the single molecule level

The miniaturization of the current technology of storage media is hindered by fundamental limits of quantum mechanics. A new approach consists in using so-called spin-crossover molecules as the smallest possible storage unit. Similar to normal hard drives, these special molecules can save information via their magnetic state. A research team from Kiel University has now managed to successfully place a new class of spin-crossover molecules onto a surface and to improve the molecule’s storage capacity. The storage density of conventional hard drives could therefore theoretically be increased by more than one hundred fold. The study has been published in the scientific journal Nano Letters.

Over the past few years, the building blocks of storage media have gotten ever smaller. But further miniaturization of the current technology is hindered by...

Im Focus: Successful Mechanical Testing of Nanowires

With innovative experiments, researchers at the Helmholtz-Zentrums Geesthacht and the Technical University Hamburg unravel why tiny metallic structures are extremely strong

Light-weight and simultaneously strong – porous metallic nanomaterials promise interesting applications as, for instance, for future aeroplanes with enhanced...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

Hohe Heilungschancen bei Lymphomen im Kindesalter

07.12.2017 | Veranstaltungen

Der Roboter im Pflegeheim – bald Wirklichkeit?

05.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Papstar entscheidet sich für tisoware

08.12.2017 | Unternehmensmeldung

Natürliches Radongas – zweithäufigste Ursache für Lungenkrebs

08.12.2017 | Unternehmensmeldung

„Spionieren“ der versteckten Geometrie komplexer Netzwerke mit Hilfe von Maschinenintelligenz

08.12.2017 | Biowissenschaften Chemie