Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Auf dem Weg zu künstlichen Zellen

11.08.2009
Herstellung einheitlicher, unilamellarer Vesikel mit Mikrofluidik

In Kosmetika schleusen Lipid-Vesikel, auch Liposomen genannt, Wirkstoffe effektiv durch die Haut. Sie werden aber auch verwendet, um pharmazeutische Wirkstoffe einzukapseln und am vorgesehenen Wirkungsort freizusetzen.

In der Technik nutzt man sie als winzige biochemische Reaktoren, und für die Forschung dienen sie als Modelle für Biomembranen und Zellen. Ein Team um Shoji Takeuchi von der Universität Tokio (Japan) hat nun eine einfache, sehr effiziente Methode zur Herstellung von Vesikeln entwickelt. Wie es in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichtet, basiert sie auf einer mikrofluidischen T-Verzweigung.

Für die genannten Verwendungszwecke braucht man unilamellare Vesikel, das heißt, die Vesikelmembran soll aus einer einzelnen Lipiddoppelschicht bestehen. Die Vesikel sollen zudem einheitlich groß sein - in etwa so groß wie eine natürliche Zelle. Zudem müssen die gewünschten Inhaltsstoffe effektiv eingekapselt werden. Damit eine ausreichende Beladung stattfinden kann, müssen die Substanzen in hochkonzentrierter Lösung eingesetzt werden. Bisherige Produktionsmethoden können meist nicht allen diesen Anforderungen gleichermaßen gerecht werden oder sind sehr aufwändig.

Das japanische Team hat nun eine neue Methode entwickelt, die einfach ist und trotzdem alle Wünsche erfüllt. Erfolgsgeheimnnis ist eine mikrofluidische Technik: Sehr kleine Flüssigkeitsvolumina werden dabei durch winzige Kanälchen geleitet. Dabei lassen sich Effekte erzielen, die in größeren Systemen nicht vorkommen. Das Mikrofluidik-System der Wissenschaftler besteht aus einem Hauptkanal, von dem viele feine Seitenkanäle abzweigen (T-Verzweigungen), die im Kontaktbereich zu kleinen Kammern erweitert sind. Als erstes wird Wasser eingeleitet, anschließend eine Lösung von Lipiden in Öl, dann wieder Wasser. Wenn das Öl das Wasser bzw. das Wasser das Öl aus dem Hauptkanal spült, bleibt jeweils ein Rest in den Kämmerchen zurück. So entsteht ein feiner Ölfilm, an dessen beiden Grenzflächen zum Wasser sich Lipidmoleküle zu einer Monoschicht anordnen. Das tun sie, denn Lipide bestehen aus einem wasserfreundlichen und einem fettfreundlichen Teil. Eine leichte Strömung aus den Seitenkanälchen und die gleichzeitige Strömung durch den Hauptkanal schiebt den Ölfilm aus der Kammer und drückt ihn zusammen, so dass sich die beiden Lipid-Monoschichten zu einer Doppelschicht vereinen. Dieser Lipid-Film bildet dann eine Ausbuchtung weit in den Hauptkanal hinein und folgt der Fließrichtung. Hindernisse sorgen dafür, dass sich die Ausbuchtung zu einem abgeschlossenen kugelförmigen Vesikel abschnürt. So entstehen einheitlich große Vesikel. Durch die winzigen Volumina wird der Verbrauch an Wirkstoffen bzw. Reagenzien reduziert und ein hoher Durchsatz erreicht.

Den Forschern gelang es zudem, Proteine in die Lipid-Membran einzubauen, die Poren bilden, und ein komplettes Genexpressionssystem einzukapseln. Das sind die ersten Schritte in Richtung der Entwicklung künstlicher Zellen.

Angewandte Chemie: Presseinfo 30/2009

Autor: Shoji Takeuchi, University of Tokyo (Japan), http://www.hybrid.iis.u-tokyo.ac.jp/html/contact.php

Angewandte Chemie, doi: 10.1002/ange.200902182

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69495 Weinheim, Germany

Dr. Renate Hoer | GDCh
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de
http://www.hybrid.iis.u-tokyo.ac.jp/html/contact.php

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Mitochondrien von Krebszellen im Visier
14.12.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht Wie die Niere bei Wassermangel hochkonzentrierten Urin herstellt
14.12.2017 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

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: Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung

Der Forschergruppe von Prof. Dr. Markus Retsch an der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, die von der Temperatur abhängige Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe von polymeren Materialien präzise zu steuern. In der Zeitschrift Science Advances werden diese fortschrittlichen, zunächst für Laboruntersuchungen hergestellten Funktionsmaterialien beschrieben. Die hiermit gewonnenen Erkenntnisse sind von großer Relevanz für die Entwicklung neuer Konzepte zur Wärmedämmung.

Von Schmetterlingsflügeln zu neuen Funktionsmaterialien

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Im Focus: Electromagnetic water cloak eliminates drag and wake

Detailed calculations show water cloaks are feasible with today's technology

Researchers have developed a water cloaking concept based on electromagnetic forces that could eliminate an object's wake, greatly reducing its drag while...

Im Focus: Neue Einblicke in die Materie: Hochdruckforschung in Kombination mit NMR-Spektroskopie

Forschern der Universität Bayreuth und des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ist es erstmals gelungen, die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) in Experimenten anzuwenden, bei denen Materialproben unter sehr hohen Drücken – ähnlich denen im unteren Erdmantel – analysiert werden. Das in der Zeitschrift Science Advances vorgestellte Verfahren verspricht neue Erkenntnisse über Elementarteilchen, die sich unter hohen Drücken oft anders verhalten als unter Normalbedingungen. Es wird voraussichtlich technologische Innovationen fördern, aber auch neue Einblicke in das Erdinnere und die Erdgeschichte, insbesondere die Bedingungen für die Entstehung von Leben, ermöglichen.

Diamanten setzen Materie unter Hochdruck

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Materialinnovationen 2018 – Werkstoff- und Materialforschungskonferenz des BMBF

13.12.2017 | Veranstaltungen

Innovativer Wasserbau im 21. Jahrhundert

13.12.2017 | Veranstaltungen

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mitochondrien von Krebszellen im Visier

14.12.2017 | Biowissenschaften Chemie

Grazer Forscher stellen Methode zur dreidimensionalen Charakterisierung vulkanischer Wolken vor

14.12.2017 | Geowissenschaften

Leibniz-Preise 2018: DFG zeichnet vier Wissenschaftlerinnen und sieben Wissenschaftler aus

14.12.2017 | Förderungen Preise