Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Sicheres Auge für Sauerstoff

27.03.2009
Farbstoffdotierte Nanopartikel zeigen sehr empfindlich die Sauerstoffkonzentration von Zellen und Geweben an

Ohne ihn können wir nicht leben, zuviel schadet uns aber auch: Sauerstoff ist eine kritische Komponente für viele physiologische und pathologische Vorgänge in lebenden Zellen.

So steht Sauerstoffmangel im Gewebe etwa im Zusammenhang mit dem Wachstum von Tumoren, Netzhauterkrankungen bei Diabetes und rheumatoider Arthrits. Entsprechend wichtig ist es, den Sauerstoffgehalt in Zellen und Gewebe bestimmen zu können - eine Herausforderung an die Wissenschaft.

Ein Team um Jason McNeill von der Clemson University (USA) hat nun eine neue auf fabstoffdotierten Nanopartikeln basierte Methode entwickelt. Wie in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichtet, sind damit sehr empfindliche quantitative Sauerstoffbestimmungen möglich.

Nanopartikel-basierende Sauerstoffsensoren bestehen typischerweise aus phosphoreszierenden Farbstoffen, die in einem Polymer- oder Kieselgel-Partikel eingekapselt sind, das die Farbstoffe von der zellulären Umgebung abschirmt. Gleichzeitig verstärken die Nanopartikel das Leuchten des Farbstoffs. Die amerikanischen Forscher haben jetzt eine neue Nanopartikelarchitektur entwickelt. Sie nutzen ein Polymer mit einer speziellen pi-konjugierten Elektronenstruktur.

Die Elektronen sind hier über das ganze Molekül quasi frei beweglich. Aus diesem Polymer stellen die Wissenschaftler Nanopartikel her, die sie mit einem Platin-Prophyrin-Komplex, einem Sauerstoff-empfindlichen Phosphoreszenzfarbstoff, dotieren. Bei Bestrahlung fängt das Polymer die Lichtenergie sehr effektiv ein und gibt sie als "Energiepakete" an den Farbstoff weiter. So entsteht eine 5 bis 10 mal hellere Phosphoreszenz als bei bisherigen Nanopartikel-basierten Sauerstoffsensoren. Im Vergleich zu konventionellen Sauerstoffsensoren ist das Leuchten sogar 1000 mal heller.

Die Partikel reagieren hochempfindlich auf Sauerstoff: In einer stickstoffgesättigten Lösung leuchten die Sensoren zunächst intensiv rot. Wird Sauerstoff eingeleitet, tritt der Farbstoff in Welchselwirkung mit dem Sauerstoff. Dadurch nimmt das Leuchten ab. Je mehr Sauerstoff vorhanden ist, desto stärker wird die Phosphoreszenz gelöscht. Die Forscher konnten dabei nicht nur eine eindeutige Konzentrationsabhängigkeit der Helligkeit feststellen, auch die Phosphoreszenz-Lebensdauer, das heißt wie lange der Farbstoff leuchtet, ist abhängig von der Sauerstoffkonzentration.

Der neue Sensor ist empfindlich genug, dass sich einzelne Partikel detektieren lassen. Da die Partikel zudem gut von Zellen aufgenommen werden, eignet er sich ideal für ein quantitatives Abbilden der lokalen Sauerstoffkonzentrationen in lebenden Zellen und Geweben.

Angewandte Chemie: Presseinfo 12/2009

Autor: Jason McNeill, Clemson University (USA), http://chemistry.clemson.edu/people/mcneill.html#1

Angewandte Chemie 2009, 121, No. 15, 2779-2783, doi: 10.1002/ange.200805894

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69495 Weinheim, Germany

Dr. Renate Hoer | GDCh
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de
http://chemistry.clemson.edu/people/mcneill.html#1

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Pflanzen können drei Eltern haben
18.10.2017 | Universität Bremen

nachricht Forscher lösen Bremse des Immunsystems
18.10.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

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: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Im Focus: Neutron star merger directly observed for the first time

University of Maryland researchers contribute to historic detection of gravitational waves and light created by event

On August 17, 2017, at 12:41:04 UTC, scientists made the first direct observation of a merger between two neutron stars--the dense, collapsed cores that remain...

Im Focus: Breaking: the first light from two neutron stars merging

Seven new papers describe the first-ever detection of light from a gravitational wave source. The event, caused by two neutron stars colliding and merging together, was dubbed GW170817 because it sent ripples through space-time that reached Earth on 2017 August 17. Around the world, hundreds of excited astronomers mobilized quickly and were able to observe the event using numerous telescopes, providing a wealth of new data.

Previous detections of gravitational waves have all involved the merger of two black holes, a feat that won the 2017 Nobel Prize in Physics earlier this month....

Im Focus: Topologische Isolatoren: Neuer Phasenübergang entdeckt

Physiker des HZB haben an BESSY II Materialien untersucht, die zu den topologischen Isolatoren gehören. Dabei entdeckten sie einen neuen Phasenübergang zwischen zwei unterschiedlichen topologischen Phasen. Eine dieser Phasen ist ferroelektrisch: das bedeutet, dass sich im Material spontan eine elektrische Polarisation ausbildet, die sich durch ein äußeres elektrisches Feld umschalten lässt. Dieses Ergebnis könnte neue Anwendungen wie das Schalten zwischen unterschiedlichen Leitfähigkeiten ermöglichen.

Topologische Isolatoren zeichnen sich dadurch aus, dass sie an ihren Oberflächen Strom sehr gut leiten, während sie im Innern Isolatoren sind. Zu dieser neuen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Mobilität 4.0: Konferenz an der Jacobs University

18.10.2017 | Veranstaltungen

Smart MES 2017: die Fertigung der Zukunft

18.10.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mobilität 4.0: Konferenz an der Jacobs University

18.10.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

18.10.2017 | Medizin Gesundheit

Rittal Klima-Tipps: Ist ein Kühlgerät wirklich nötig?

18.10.2017 | Energie und Elektrotechnik