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 Forscherteam der Universität Bremen untersucht Korallenbleiche
24.04.2017 | Universität Bremen

nachricht Feinste organische Partikel in der Atmosphäre sind häufiger glasartig als flüssige Öltröpfchen
21.04.2017 | Max-Planck-Institut für Chemie

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: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Im Focus: Wonder material? Novel nanotube structure strengthens thin films for flexible electronics

Reflecting the structure of composites found in nature and the ancient world, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have synthesized thin carbon nanotube (CNT) textiles that exhibit both high electrical conductivity and a level of toughness that is about fifty times higher than copper films, currently used in electronics.

"The structural robustness of thin metal films has significant importance for the reliable operation of smart skin and flexible electronics including...

Im Focus: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Im Focus: Tief im Inneren von M87

Die Galaxie M87 enthält ein supermassereiches Schwarzes Loch von sechs Milliarden Sonnenmassen im Zentrum. Ihr leuchtkräftiger Jet dominiert das beobachtete Spektrum über einen Frequenzbereich von 10 Größenordnungen. Aufgrund ihrer Nähe, des ausgeprägten Jets und des sehr massereichen Schwarzen Lochs stellt M87 ein ideales Laboratorium dar, um die Entstehung, Beschleunigung und Bündelung der Materie in relativistischen Jets zu erforschen. Ein Forscherteam unter der Leitung von Silke Britzen vom MPIfR Bonn liefert Hinweise für die Verbindung von Akkretionsscheibe und Jet von M87 durch turbulente Prozesse und damit neue Erkenntnisse für das Problem des Ursprungs von astrophysikalischen Jets.

Supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien sind eines der rätselhaftesten Phänomene in der modernen Astrophysik. Ihr gewaltiger...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

3. Bionik-Kongress Baden-Württemberg

24.04.2017 | Veranstaltungen

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

Baukultur: Mehr Qualität durch Gestaltungsbeiräte

21.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI mit neuesten VR-Technologien auf der NAB in Las Vegas

24.04.2017 | Messenachrichten

Leichtbau serientauglich machen

24.04.2017 | Maschinenbau

Daten vom Kühlgerät in die Cloud

24.04.2017 | HANNOVER MESSE