Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wenn sich Moleküle konzentrieren müssen: Optische Fallen sammeln selbst Nanopartikel in Flüssigkeiten

30.10.2009
Moleküle in Flüssigkeiten sind ständig in Bewegung. Das wird zum Problem, wenn sie an einer Stelle konzentriert werden sollen, um etwa bestimmte Reaktionen auszulösen oder um zu untersuchen, ob sie eine Bindung eingegangen sind.

Bisher wurden in solchen Fällen Polymere und andere Strukturen als sogenannte "molekulare Anker" verwendet, an denen die untersuchten Moleküle anlagern können. Allerdings beeinflusst diese Methode die Moleküle und verfälscht unter Umständen die Versuchsergebnisse.

Die LMU-Biophysiker Professor Dieter Braun und Franz Weinert haben nun eine "nichtinvasive" optische Molekülfalle entwickelt. "Mit unserem optischen Förderband können wir sehr schnell hohe Konzentrationsunterschiede aufbauen und auch wenige Nanometer kleine Moleküle transportieren" sagt Braun. "Das gibt uns unter anderem die Möglichkeit, biologische und andere Moleküle zu charakterisieren." (Nanoletters online, Oktober 2009)

Bei ihrem optischen Förderband nutzten Braun und Weigert thermische Effekte für den Transport von Molekülen. Zum einen sorgt die sogenannte Thermophorese dafür, dass Moleküle von warm nach kalt wandern. Der Grund dafür ist die Brown'sche Bewegung, eine ungerichtete Bewegung, die jedes Molekül ausführt, und zwar umso schneller, je wärmer es ist. Die schnelleren Moleküle in der warmen Region stoßen öfter zusammen und erfahren so einen Impuls hin zur kalten Seite. Zusätzlich aber nutzen die Wissenschaftler den Effekt der thermoviskose Pumpe: Erwärmt man Flüssigkeit an einer Stelle, verkleinert sich dort ihre Viskosität und die Moleküle ziehen sich weniger stark an. Deshalb zieht es sie von der Warmzone hin zur kälteren Region.

In der optischen Molekülfalle erzeugt ein fokussierter, infraroter Laserstrahl warme Punkte am Boden des Molekülbehälters. Es entsteht ein Temperaturgradient zwischen Oberfläche und Boden, an dem entlang die Moleküle nach oben wandern. Bewegt sich der Laserpunkt zusätzlich hin zur Behältermitte, transportiert die thermoviskose Pumpe die Flüssigkeit am Boden entlang zum Behälterrand. Das Resultat ist ein optisch betriebenes Förderband, das am Behälterboden nach außen, an der Oberfläche zur Mitte hin läuft. Die an der Oberfläche sitzenden Moleküle werden zur Mitte transportiert und sammeln sich dort. Die Methode hat den Vorteil, dass sich die Moleküle ohne äussere Einflüße in ihrem "natürlichen Umfeld", der Flüssigkeit, konzentrieren.

Sogar sehr kleine Moleküle lassen sich auf diese Weise transportieren. Die Forscher konnten zum Beispiel DNA, das Erbmolekül, mit einer Länge von nur fünf Bausteinen innerhalb von drei Sekunden in über hundertfacher Konzentration akkumulieren. Zudem wirkt das Förderband selektiv, es lassen sich auch gezielt bestimmte Molekülbindungen aussortieren. In der Ausgründung NanoTemper GmbH nutzen die Doktoranden Stefan Duhr und Philipp Baaske bereits optisch-thermische Methoden, um die Bindung von Pharmazeutika an Biomoleküle, beispielsweise Proteine, nachzuweisen. Die optische Falle bietet ihnen nun zusätzliche Techniken, die Eigenschaften der Biomoleküle zu charakterisieren. (CR/suwe)

Publikation:
An Optical Conveyor for Molekules"
Franz M. Weinert and Dieter Braun,
Nanoletters online, Oktober 2009
Ansprechpartner:
Professor Dieter Braun
Systems Biophysics, Functional Nanosystems in der Fakultät für Physik der LMU
Tel.: 089 / 2180 - 2317
E-Mail: dieter.braun@lmu.de

Luise Dirscherl | idw
Weitere Informationen:
http://www.biosystems.physik.lmu.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Zirkuläre RNA wird in Proteine übersetzt
24.03.2017 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

nachricht Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen
24.03.2017 | Universität Bayreuth

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: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise