Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Leuchtende Spirale

04.03.2011
Perforierte Mikrobehälter lotsen lebende Zellen in definierte dreidimensionale Muster

Damit wir unseren Weg finden, benutzen wir Landkarten. Zellen richten sich nach „chemischen Landkarten“, sie orientieren sich, indem sie Konzentrationsgradienten von Lockstoffen folgen oder Abwehrmitteln ausweichen.

David H. Gracias und ein Team an der Johns Hopkins University (Baltimore, USA) haben jetzt eine pfiffige neue Methode entwickelt, um dreidimensionale Muster chemischer Konzentrationsgradienten in vitro zu erzeugen – mit bisher unerreichter Vielseitigkeit und Präzision in Raum und Zeit.

Wie die Wissenschaftler in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, nutzen sie dazu winzige verschieden geformte Behälter mit unterschiedlichen Anordnungen von Schlitzen, durch die chemische Botenstoffe hinausdiffundieren können. So brachten sie fluoreszierende Zellen dazu, sich in Form einer grün leuchtenden Spirale anzuordnen.

Konzentrationsgradienten können nicht nur Bakterien, Pilzen und Amöben den Weg weisen, sie sind auch in den frühen Phasen der Embryogenese von großer Bedeutung, da die Entwicklung der Keimblätter durch Konzentrationsgradienten von Botenstoffen gesteuert wird. Dreidimensionale chemische Muster spielen bei vielen physiologischen und pathologischen Prozessen eine Rolle, etwa beim Wachstum von Blutgefäßen, der Regelung von Blutdruck und Herzfrequenz oder der Metastase von Tumoren. Und auch unsere Immunzellen finden dorthin, wo sie benötigt werden, indem sie Konzentrationsgradienten folgen.

Um solche Vorgänge genauer zu untersuchen, wollen Wissenschaftler chemische Gradienten in vitro nachahmen. Ein dreidimensionales chemisches Muster zu erzeugen und auch lange genug aufrecht zu erhalten, ist gar nicht so einfach. Mit bisherigen mikrofluidischen Methoden lassen sich nur zweidimensionale Muster in limitierter Größe erzeugen. Eine Alternative ist die hier vorgestellte Diffusion von Chemikalien aus präzise geformten porösen Behältern in stationären Medien. Durch eine Variation der Behältergeometrie und der Porenmuster der Wände sind die verschiedensten dreidimensionalen Konzentrationsmuster realisierbar.

Der besondere Trick: Gracias und seine Kollegen „basteln“ ihre Behälter aus zweidimensionalen Flächen, die über winzige Scharniere miteinander verbunden sind. Diese wurden so konzipiert, dass sich die Behälter von selber falten, wenn sie erhitzt werden, und nach dem Abkühlen fest verschlossen bleiben. So lassen sich Behälter in Größen von 100 nm bis zu wenigen Millimetern herstellen – für Untersuchungen von dersubzellulären bis zur Gewebe-Ebene. Vor dem Falten kann jede Fläche durch etablierte lithographische Methoden in höchster Präzision mit einer definierten Anordnung von Schlitzen oder Lochmustern perforiert werden.

Durch eine versetzte Anordnung von Schlitzen auf vier Flächen eines Quaders gelang es den Forschern, einen Lockstoff so austreten zu lassen, dass ein Konzentrationsgradient in Form einer um den Behälter gewundenen Spirale zu erzeugen. Fluoreszierende Bakterien folgten diesem Muster und ordneten sich zu einer grün leuchtenden Spirale an.

Autor: David Gracias, Johns Hopkins University, Baltimore (USA), http://www.jhu.edu/chembe/gracias/

Angewandte Chemie 2011, 123, No. 11, 2597–2601, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201007107

Dr. Renate Hoer | GDCh
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de
http://www.jhu.edu/chembe/gracias/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Auf der molekularen Streckbank
24.02.2017 | Technische Universität München

nachricht Sicherungskopie im Zentralhirn: Wie Fruchtfliegen ein Ortsgedächtnis bilden
24.02.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

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: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie