Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Speziallabor ProVIS nimmt Betrieb auf

06.05.2015

Am Mittwoch wurde am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) ein Speziallabor eröffnet, das neue Maßstäbe setzt: Das Sächsische Zentrum zur Visualisierung biochemischer Prozesse auf zellulärer Ebene – kurz ProVIS – wird künftig tiefere Einblicke in den Stoffwechsel von Mikroorganismen erlauben.

Die weltweit einmalige Kombination modernster Geräte ermöglicht es, sowohl einzelne Zellen als auch das Zusammenspiel ganzer Lebensgemeinschaften detailliert zu untersuchen, um sie später für biotechnologische Anwendungen nutzbar zu machen.


Die NanoSIMS ist ein Sekundärionen-Massenspektrometer mit einer räumlichen Auflösung von bis zu 50 Nanometern.

Foto: André Künzelmann/UFZ


Das in ProVIS integrierte Heliumionenmikroskop beispielsweise, das von Physiker Dr. Matthias Schmidt betreut wird, kann Oberflächenstrukturen bis in den Subnanometerbereich sichtbar machen.

Foto: André Künzelmann/UFZ

Sachsen, Sachsen-Anhalt, Bund und EU haben in die Technologieplattform gemeinsam über 12 Millionen Euro investiert, um Leipzig als internationales Kompetenzzentrum für Umwelt- und Biowissenschaften weiter auszubauen.

Das Sächsische Zentrum zur Visualisierung biochemischer Prozesse auf zellulärer Ebene (ProVIS) wurde am UFZ aufgebaut, um biologische Objekte, Strukturen und Oberflächen im Nanobereich in optischer Hochauflösung darstellen zu können. Das wird möglich durch eine einzigartige Konstellation von Geräten zur bildgebenden chemischen Analytik und verschiedenen mikroskopischen Techniken.

Dr. Eva-Maria Stange, Sächsische Staatsministerin für Wissenschaft und Kunst, betonte in ihrem Grußwort die Stärkung des Forschungsstandorts Sachsen: „Mit ProVIS wird insbesondere der Forschungsbereich Life-Sciences am UFZ gestärkt, so dass ein breites Spektrum an Fragestellungen aus der Biotechnologie, der Bioenergie, den Umweltwissenschaften und der medizinischen Forschung abgedeckt werden kann. Ich bin aber davon überzeugt, dass es ProVIS – eingebettet in ein hervorragendes wissenschaftliches Umfeld in Leipzig und Mitteldeutschland – gelingen wird, sich in den kommenden Jahren zu einem international sehr sichtbaren Kompetenzzentrum zu entwickeln.“

Untergebracht ist ProVIS in einem UFZ-Gebäude im Wissenschaftspark Permoserstraße, das bereits aus den 1960er Jahren stammt. Für über zwei Millionen Euro wurde dessen Kellergeschoss umgebaut und auf die besonderen Bedürfnisse zugeschnitten.

Die hochempfindliche Technik benötigt nicht nur konstante Raumtemperaturen, sondern muss auch vor elektromagnetischen Feldern oder Vibrationen abgeschirmt werden. Damit die Erschütterungen von Straßenbahnen oder größeren Fahrzeugen auf den benachbarten Straßen die Messungen nicht stören, wurde ein spezieller Boden eingebaut, der die Geräte von ihrer Umgebung entkoppelt.

„Mit ProVIS hat das UFZ eine weitere, für Helmholtz typische Forschungsinfrastruktur geschaffen, die nicht nur den eigenen Wissenschaftlern am UFZ neue Perspektiven eröffnet, sondern auch viele regionale, nationale und internationale Forschergruppen nach Leipzig locken wird“, ist Prof. Georg Teutsch, Wissenschaftlicher Geschäftsführer des UFZ, überzeugt. Herzstück des Speziallabors ist eine 3,2 Millionen Euro teure NanoSIMS – ein Sekundärionen-Massenspektrometer (SIMS) mit einer räumlichen Auflösung bis zu 50 Nanometern, von denen es weltweit bisher nur wenige Geräte gibt.

Die hohe Auflösung und ihre Massenempfindlichkeit ermöglichen es, Elemente und Isotope an den Oberflächen von Zellen sowie die chemischen Veränderungen darin zu untersuchen. Wirklich einzigartig bei ProVIS ist jedoch die Möglichkeit, die NanoSIMS mit anderen hochmodernen Analyse- und bildgebenden Verfahren kombinieren zu können. Beispielsweise mit der ToF-SIMS, einem weiteren Sekundärionen-Massenspektrometer, das ergänzend detailliertere Informationen zur räumlichen Anordnung molekularer Bausteine in Zellen liefert.

Oder einem Heliumionenmikroskop, das kleinste Details einer Zellstruktur bis in den Subnanometerbereich hinein sichtbar machen kann, z.B. Ionenkanäle, Zellmembranen oder Proteine. Im Idealfall werden also ein und dieselbe Probe in verschiedenen Mikroskopen untersucht und die Informationen danach gemeinsam ausgewertet, um eine komplette Analyse von Zellen eines Bakteriums zu bekommen. „Der Aufbau einer solchen sogenannten korrelativen Mikroskopie ist eines der wichtigsten Ziele für uns, um den Zellen ihre Geheimnisse zu entlocken“, sagt ProVIS-Chef Dr. Hans-Hermann Richnow.

Was zunächst nach reiner Grundlagenforschung klingt, hat einen hohen Anwendungsbezug. Bis heute ist nur ein Bruchteil darüber bekannt, wie die Mikroorganismen in unserer Umwelt leben, wovon sie sich ernähren, wie ihr Stoffwechsel funktioniert und wer welche Funktionen in mikrobiellen Lebensgemeinschaften hat.

Vergleichbar wäre dies mit einer Stadt, von der bekannt ist, dass es sie gibt und dass dort Menschen leben, aber nur darüber spekuliert werden kann, wer sich beispielsweise um Nahrungsmittel, Transport, Ordnung oder Abfall kümmert. Den Menschen muss also ein Name und eine Funktion zugeordnet werden, um diese Stadt und die Aktivität einzelner Akteure oder Gruppen zu verstehen. Mit ProVIS können Aktivität, Identität und Wechselwirkung der Zellen in mikrobiellen Gemeinschaften im Detail untersucht werden – auch um sie für biotechnologische Anwendungen nutzbar zu machen.

Zum Beispiel zur Energiegewinnung, zur Produktion neuer Wertstoffe, zum Abbau von Schadstoffen aller Art oder zur Gewinnung wertvoller Metalle aus Rückständen des Erzbergbaus. Denn diese sind nicht nur umweltgefährdend, sondern bergen auch wertvolle Metalle und andere Rohstoffe, die wegen der ständig steigenden Nachfrage und begrenzten Kapazitäten von wirtschaftsstrategischer Bedeutung sind.

In einem vom Bundesforschungsministerium (BMBF) mit 1,5 Millionen Euro geförderten Projekt entwickeln Wissenschaftler des UFZ, des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf und der TU Bergakademie Freiberg daher zum Beispiel ein Verfahren, um Theisenschlämme aufzubereiten – ein im Mansfelder Land lagerndes Restprodukt des Kupferschieferbergbaus, das tausende Tonnen wertvoller Metalle enthält. Die Einblicke in die Zellen der Mikroorganismen, die ProVIS liefert, sind dabei erste, aber entscheidende Schritte auf dem Weg zu künftigen Technologien.

Weitere Informationen:
PD Dr. Hans-Hermann Richnow
Leiter der Technologieplattform ProVIS und des Departments Isotopenbiogeochemie am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ)
Telefon: +49-(0)341-235-1212
http://www.ufz.de/index.php?de=10650
oder über
Tilo Arnhold, Susanne Hufe (UFZ-Pressestelle)
Telefon: +49-(0)341-235-1635, -1630
http://www.ufz.de/index.php?de=640

Weiterführende Links:
ProVIS - Sächsisches Zentrum zur Visualisierung biochemischer Prozesse auf zellulärer Ebene
http://www.ufz.de/index.php?de=31507
Den Geheimnissen in der Zelle auf der Spur (UFZ-Newsletter Mai 2015)
http://www.ufz.de/export/data/global/67727_UFZ_Newsletter_Mai2015_WEB_geschuetzt...

Im Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) erforschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Ursachen und Folgen der weit reichenden Veränderungen der Umwelt. Sie befassen sich mit Wasserressourcen, biologischer Vielfalt, den Folgen des Klimawandels und Anpassungsmöglichkeiten, Umwelt- und Biotechnologien, Bioenergie, dem Verhalten von Chemikalien in der Umwelt, ihrer Wirkung auf die Gesundheit, Modellierung und sozialwissenschaftlichen Fragestellungen. Ihr Leitmotiv: Unsere Forschung dient der nachhaltigen Nutzung natürlicher Ressourcen und hilft, diese Lebensgrundlagen unter dem Einfluss des globalen Wandels langfristig zu sichern. Das UFZ beschäftigt an den Standorten Leipzig, Halle und Magdeburg mehr als 1.100 Mitarbeiter. Es wird vom Bund sowie von Sachsen und Sachsen-Anhalt finanziert. http://www.ufz.de/

Die Helmholtz-Gemeinschaft leistet Beiträge zur Lösung großer und drängender Fragen von Gesellschaft, Wissenschaft und Wirtschaft durch wissenschaftliche Spitzenleistungen in sechs Forschungsbereichen: Energie, Erde und Umwelt, Gesundheit, Schlüsseltechnologien, Struktur der Materie sowie Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr. Die Helmholtz-Gemeinschaft ist mit 35.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern in 18 Forschungszentren und einem Jahresbudget von rund 3,8 Milliarden Euro die größte Wissenschaftsorganisation Deutschlands. Ihre Arbeit steht in der Tradition des großen Naturforschers Hermann von Helmholtz (1821-1894). http://www.helmholtz.de/

Weitere Informationen:

http://ProVIS - Sächsisches Zentrum zur Visualisierung biochemischer Prozesse auf zellulärer Ebene
http://www.ufz.de/index.php?de=31507
http://Den Geheimnissen in der Zelle auf der Spur (UFZ-Newsletter Mai 2015)
http://www.ufz.de/export/data/global/67727_UFZ_Newsletter_Mai2015_WEB_geschuetzt...

Tilo Arnhold | Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ

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

Biokunststoffe könnten auch in Traktoren die Richtung angeben

18.10.2017 | Messenachrichten

»ILIGHTS«-Studie gestartet: Licht soll Wohlbefinden von Schichtarbeitern verbessern

18.10.2017 | Energie und Elektrotechnik

IVAM-Produktmarkt „High-tech for Medical Devices“ auf der COMPAMED 2017

18.10.2017 | Messenachrichten