Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Pharmazeutika schneller testen

02.01.2014
Für bessere Medikamente untersuchen Forscher neue Wirkstoffe an biologischen Zellen. Die Kombination von zwei Mikroskopieverfahren kann den Zeitaufwand um 50 bis 80 Prozent reduzieren, weil dadurch deutlich weniger Messungen als bisher nötig sind.

Für neue Medikamente testen Biologen und Pharmakologen verschiedene Wirkstoffe und Chemikalien. Die zentrale Frage dabei: Wie reagieren biologische Zellen auf diese Substanzen?


Mit diesem Gerät können Forscher auch Interaktionen zwischen Zellen untersuchen. Der Prototyp vereint zwei Module: die optische Pinzette und das digital-holographische Mikroskop. © Fraunhofer IPT

Dies untersuchten Forscher vielfach mit einem Fluoreszenz-Mikroskop, indem sie digitalholographische Aufnahmen machen – also computergenerierte Hologramme erzeugen –, die denen der klassischen Holographie ähneln: Die untersuchten Zellen erscheinen auf den Aufnahmen dreidimensional. Das Hologramm wird optisch erzeugt, digital aufgenommen und im Computer ausgewertet.

Dort wird die dreidimensionale Darstellung der Zellen berechnet. Die Vorteile dieser Methode: Die Forscher brauchen keinen Marker, um die Zellen sichtbar zu machen. Sie können die Zellen untersuchen, ohne sie zu berühren. Und die Zellen lassen sich in lebendem Zustand charakterisieren, die Wissenschaftler sprechen von einer in-vivo-Untersuchung.

Um effizient und verlässlich prüfen zu können, wie die Zellen auf chemische Substanzen reagieren, müssen diese einzeln in kleinen Haltestrukturen eines Mikrofluidik-Chips sitzen – also jede Zelle in einem eigenen Hohlraum. Auf diese Weise können sie sich gegenseitig nicht beeinflussen. Zudem sollten sie möglichst gleich groß sein, damit man ihre Reaktionen auf den Wirkstoff vergleichen kann. Das Problem: Es ist schwierig, die Zellen einzeln in die kleinen Haltestrukturen zu befördern, häufig schwemmen die Forscher sie mit der Nährlösung hinein. Mit dem Resultat, dass zum einen oft mehrere in einem Hohlraum sitzen, und zum anderen kleine wie auch große Zellen hineingespült werden. Teilweise schwimmen sie während der Untersuchung auch wieder aus den Höhlen heraus.

All dies müssen die Forscher statistisch ausgleichen. Sprich: Sie müssen unzählige Messungen durchführen und eine Menge Zellen untersuchen, um ein belastbares Ergebnis zu erhalten – ein unter Umständen langwieriges Unterfangen.

Kombination von digital-holographischer Mikroskopie mit optischer Pinzette

Forscher vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT in Aachen haben nun eine Lösung für dieses Problem gefunden. »Wir kombinieren die digital-holographische Mikroskopie mit einer optischen Pinzette«, verrät Stephan Stürwald, Gruppenleiter am IPT. Eine optische Pinzette ist ein Laserstrahl, der durch seinen Strahldruck eine Zelle festhalten oder auch transportieren kann. Mit diesen Werkzeugen können die Wissenschaftler ausgesuchte Zellen greifen, sie einzeln in Mikrostrukturen positionieren und dauerhaft dort festhalten. »Mit dieser Kombination können wir, je nach Zelltyp und Untersuchungsmethode, 50 bis 80 Prozent des sonst üblichen Aufwands einsparen – es sind also sehr viel weniger Serienmessungen notwendig«, sagt Stürwald. Die Bedienung ist nutzerfreundlich: Die Pinzetten lassen sich auch über den Touchscreen eines Tablet-PCs steuern.

Die Kombination dieser beiden Methoden vereinfacht nicht nur die bisherigen Untersuchungen, sondern erlaubt auch neue. So ermöglicht sie es etwa, die Zellen in bestimmten Abständen voneinander zu positionieren und somit verschiedene Muster anzulegen. Auf diese Art und Weise können die Wissenschaftler Interaktionen zwischen den Zellen untersuchen, da sie einen festen Abstand zueinander haben. Ein Beispiel ist die Apoptose, der plötzliche Zelltod. Denn stirbt eine Zelle durch die Apoptose, sondert sie Substanzen ab, die andere Zellen beeinflussen. Wie groß ist der Einflussradius? Dies können die Forscher nun gezielt beantworten. Zudem sind sie in der Lage, Zellen, die sie nicht untersuchen wollen, mit dem Laser zu zerstören. Einen Prototyp des Geräts gibt es bereits. Es besteht aus zwei Modulen, einmal der optischen Pinzette, einmal dem digital-holographischen Mikroskop. Erste Messreihen haben die Forscher erfolgreich damit durchgeführt.

Stephan Stürwald | Fraunhofer Forschung Kompakt
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2014/Januar/neue-pharmazeutika-besser-testen.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Kaltwasserkorallen: Versauerung schadet, Wärme hilft
27.04.2017 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

nachricht Auf dem Gipfel der Evolution – Flechten bei der Artbildung zugeschaut
27.04.2017 | Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

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: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

Jenaer Akustik-Tag: Belastende Geräusche minimieren - für den Schutz des Gehörs

27.04.2017 | Veranstaltungen

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

VLC 200 GT von EMAG: Neue passgenaue Dreh-Schleif-Lösung für die Bearbeitung von Pkw-Getrieberädern

27.04.2017 | Maschinenbau

Induktive Lötprozesse von eldec: Schneller, präziser und sparsamer verlöten

27.04.2017 | Maschinenbau

Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

27.04.2017 | Informationstechnologie