Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wenn die Wand nichts mehr verbergen kann

09.03.2009
Laserstrahlen lassen Forscher verborgene Strukturen in Medikamenten erkennen

Sie können durch die Wand sehen, die Forscher am Max-Planck-Institut für Metallforschung. Mithilfe von Laserstrahlen haben sie erstmals das Innere winziger Kunststoffkügelchen sichtbar gemacht. Dabei entdeckten sie geordnete Strukturen, die diese Kugeln stabilisieren. Vielleicht können die Wissenschaftler nun erklären, wie eine Arznei aus diesen Kügelchen gegen Leberkrebs wirkt. Bisher mussten die Forscher die Hülle aufschneiden, um zu sehen, wie ein Medikament von Innen aussieht. Dabei verletzten sie das Material und störten manchmal sogar chemische Reaktionen. Nun schauen die Wissenschaftler einfach durch den Mantel. Auf diesem Weg wollen sie unter anderem aufklären, wie Heilmittel funktionieren. (Physical Review Letters, 6. März 2009)


Verborgene Strukturen, etwa in diesen Kunststoffkügelchen, können die Forscher mithilfe der nicht-linearen Lichtstreuung sichtbar machen. Bild: MPI für Metallforschung

Zwei Laserstrahlen sind es, die den Forschern den Blick durch die Wand ermöglichen. Einer ist für das Auge des Menschen sichtbar, der zweite nicht, er besteht aus infrarotem Licht. Flach treffen die beiden Laserstrahlen auf den Festkörper. Sie überlagern sich im Material und bilden so einen neuen Strahl, der an den Atomen in alle Richtungen reflektiert wird. Nicht-lineare Lichtstreuung heißt dieses Verfahren.

Eine Kamera fängt die reflektierten Laserstrahlen ein. Das aufgezeichnete Wellenmuster verrät, wie stark die Bausteine geordnet sind, wie weit sich der geordnete Bereich erstreckt und wo er ungefähr liegt. Ein breites Muster deutet auf sehr kleine geordnete Strukturen innerhalb des Materials hin, kleine kristalline Bereichen wie die Forscher sagen. Solche haben die Stuttgarter Wissenschaftler in einem Medikament entdeckt, das gegen Leberkrebs eingesetzt werden soll. Die Kügelchen, aus denen das Arzneimittel besteht, hatten sich in der Vergangenheit als sehr robust erwiesen. "Sie überstanden drei Stunden radioaktive Bestrahlung schier unverändert. Keiner wusste wieso", erzählt Sylvie Roke vom Max-Planck-Institut für Metallforschung. Jetzt scheint ihre Arbeitsgruppe den Grund für die Stabilität zu kennen: Die geordneten Bereiche bilden ein festes kristallines Gerüst, in das sich der Wirkstoff einnistet.

Viele Medikamente bestehen aus mehreren Komponenten. Meist liegt die Substanz, die für die Wirkung verantwortlich zeichnet, hinter einer undurchsichtigen Hülle. Daher konnten die Forscher bislang nicht von außen sehen, wie die Bausteine angeordnet sind, die dem Medikament seine Wirkung verleihen. Auch die chemischen Reaktionen blieben ihnen verborgen. "Mit der nicht-linearen Lichtstreuung können wir die Prozesse jetzt direkt am Ort des Geschehens beobachten und zudem die Strukturen bestimmen, die für die Wirkung verantwortlich sind", erläutert Roke

Die Forscher wollen nicht nur Arzneimittel analysieren. Sie hoffen, mithilfe des neuen Verfahrens auch verborgene Wachstumsprozesse in Festkörpern zu verstehen und zu erkennen, wo genau Stoffe an Transportproteine andocken, um beispielsweise ins Blut zu gelangen. Begleitet von Frank Nijsen von der niederländischen Universität Utrecht testen Krebsspezialisten das Medikament gegen Leberkrebs ab Mai an Patienten. Das Team um Sylvie Roke wird dann mithilfe der nicht-linearen Lichtstreuung untersuchen, ob und wie die Struktur dieser winzigen Kügelchen sich durch Wechselwirkung mit dem menschlichen Körper ändert.

Originalveröffentlichung:

A.G.F. de Beer, H.B. de Aguiar, J.F.W. Nijsen, S. Roke
Detection of buried microstructures by nonlinear light scattering spectroscopy
Physical Review Letters, 6. März 2009, 102, 095502-1 - 095502-4

Dr. Felicitas von Aretin | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Immunabwehr ohne Kollateralschaden
23.01.2017 | Universität Basel

nachricht Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens
23.01.2017 | Verband Biologie, Biowissenschaften und Biomedizin in Deutschland e.V.

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: Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

An Bord einer Höhenforschungsrakete wurde erstmals im Weltraum eine Wolke ultrakalter Atome erzeugt. Damit gelang der MAIUS-Mission der Nachweis, dass quantenoptische Sensoren auch in rauen Umgebungen wie dem Weltraum eingesetzt werden können – eine Voraussetzung, um fundamentale Fragen der Wissenschaft beantworten zu können und ein Innovationstreiber für alltägliche Anwendungen.

Gemäß dem Einstein’schen Äquivalenzprinzip werden alle Körper, unabhängig von ihren sonstigen Eigenschaften, gleich stark durch die Gravitationskraft...

Im Focus: Quantum optical sensor for the first time tested in space – with a laser system from Berlin

For the first time ever, a cloud of ultra-cold atoms has been successfully created in space on board of a sounding rocket. The MAIUS mission demonstrates that quantum optical sensors can be operated even in harsh environments like space – a prerequi-site for finding answers to the most challenging questions of fundamental physics and an important innovation driver for everyday applications.

According to Albert Einstein's Equivalence Principle, all bodies are accelerated at the same rate by the Earth's gravity, regardless of their properties. This...

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wie der Nordatlantik zum Wärmepirat wurde

23.01.2017 | Geowissenschaften

Immunabwehr ohne Kollateralschaden

23.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

23.01.2017 | Physik Astronomie