Anzeige
Using charged nanoparticles, researchers at the University of Illinois have found a new way to stimulate patchiness in phospholipid membranes.
"We are seeing a previously unsuspected responsiveness in phospholipid membranes," said Steve Granick, a Founder Professor of Engineering at the U. of I. "What we thought was possible only with the specificity of certain proteins, we now see can happen with simple, charged nanoparticles."
Lipids are the building blocks of cell membranes. In earlier work, Granick and graduate student Liangfang Zhang found a way to stabilize sensitive lipid membranes by attaching charged nanoparticles to the membrane surface.
Now, Granick, Zhang, graduate research assistant Bo Wang and research scientist Sung Chul Bae show that a phospholipid membrane can coexist in two phases – solid and liquid – according to what binds to it. This inherent patchiness presents an additional mechanism for changing the stiffness of phospholipid membranes.
The researchers report their work in a paper to be published next week in the Online Early Edition of the Proceedings of the National Academy of Sciences.
Using fluorescence and calorimetry methods, the researchers studied interactions between charged nanoparticles and membranes formed from single-component lipids. Because the membrane was composed of one sole lipid type, the traditional explanation for spatial patchiness – an uneven distribution of different lipids – was eliminated.
While a variety of nanoparticles was used, the most common type was polystyrene spheres about 20 nanometers in diameter (a nanometer is 1 billionth of a meter). Where the nanoparticles attached to the membrane, the membrane responded by changing phase.
"The electric charge acted as a switch," Granick said. "Nanoparticles with a negative charge switched membranes from liquid to solid. Nanoparticles with a positive charge switched the membranes from solid to liquid."
Phase changes occurred in patches of membranes where phospholipid molecules swiveled after binding to charged nanoparticles. This binding-induced behavior, where the same lipid can coexist in two different phases, offers a new mechanism for modulating stiffness in membranes.
In future work, the researchers plan to study the effects of smaller, charged nanoparticles; the effects of charged nanoparticles on living cells; and novel ways to stabilize lipid membranes for targeted drug delivery.
"These experiments are helping us better understand both the structure of phospholipid membranes and the potential biological effects of exposure to nanoparticles found in our normal, everyday environment," Granick said.
James E. Kloeppel | Quelle: EurekAlert!
Weitere Informationen: www.uiuc.edu
Weitere Berichte zu: biomolecules > Biosensors > cell membrane > fluorescence and calorimetry methods > Granick > Lipid > lipid membrane > Liquid > nanoparticles > patchiness > phospholipid > phospholipid membranes
Newly discovered breast milk antibodies help neutralize HIV
23.05.2012 | Duke University Medical Center
Scientists unravel role of fusion gene in prostate cancer
23.05.2012 | New York- Presbyterian Hospital/Weill Cornell Medical Center/Weill Cornell Medical College
Licht lässt die Partikel in der Atmosphäre wachsen. In einem Experiment hat ein internationales Forscherteam erstmals einen neuen Mechanismus nachweisen können, bei dem Partikel durch Licht größer werden und der damit Einfluss auf die Wolkenbildung und das Klima hat.
Photokatalytische Reaktionen können zu einer schnellen Bindung von nicht kondensierenden flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen (VOCs) auf der Oberfläche der Partikel führen. Unter solchen Bedingungen nehme die Größe und Masse der Partikel schnell zu, schreiben die Wissenschaftler im renommierten Fachblatt PNAS.
Die Ergebnisse des Laborexperimentes könnten Effekte erklären, die bisher schon bei Feldkampagnen ...
Ähnlich wie blutsaugende Insekten prüfen Pflanzenschädlinge ihren Wirt auf Abwehrsignale, bevor sie anfangen zu fressen
Pflanzen bilden wenige Minuten nach Angriff eines Fraßfeindes Jasmonsäure, ein Hormon, das die Verteidigung gegen Insekten in Gange setzt mit der Folge, dass giftige Stoffe wie Nikotin oder Verdauungshemmer in den Blättern akkumulieren.
Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie, Jena, haben jetzt herausgefunden, dass Zwergzikaden die Verteidigungsbereitschaft von Tabakpflanzen aufspüren können. ...
Wissenschaftlern vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Bonn ist es erstmals gelungen, den Transport eines wichtigen Informationsträgers in biologischen Zellen praktisch unmodifiziert in Echtzeit zu filmen.
Die Studie zeigt, wie die so genannte Boten-RNA die Zellkernhülle überwindet und vom Zellkern in das Zytoplasma gelangt. Diese Arbeit ist nun in dem renommierten Journal „Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA“ (PNAS) publiziert.
Der Bauplan aller Lebewesen ist in ihrem Erbgut gespeichert. Dieses lagert bei höheren ...
Ein neuer Sonderforschungsbereich (SFB) an der Philipps-Universität geht der einzigartigen Fähigkeit von Mikroorganismen auf den Grund, sich ständig an veränderte Umweltbedingungen anzupassen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert den SFB 987 mit dem Titel "Mikrobielle Diversität in der umweltabhängigen Signalantwort" in den kommenden vier Jahren mit voraussichtlich mehr als sieben Millionen Euro.
„Die erfolgreiche Beantragung des neuen Sonderforschungsbereichs belegt einmal mehr die exzellenten wissenschaftlichen Leistungen im Bereich der Mikrobiologie am Standort Marburg“, erklärt Professor Dr. Frank Bremmer, der Marburger Uni-Vizepräsident für Forschung. „Die Einrichtung des SFB wird Marburgs Stellung als zentraler Ort der mikrobiologischen Forschung festigen und deren internationale Sichtbarkeit weiter erhöhen.“ ...
Erosion in tropischen Küstenregionen führt zum schnellen Tod der Korallen
Die Farbigkeit, Vielfalt und Exotik der tropischen Korallenriffe fasziniert viele Menschen weltweit. Und doch sind es die Folgen unserer Zivilisation, die dieses fragile Ökosystem bedrohen durch Klimaerwärmung, Sauerstoffmangel und Ozeanversauerung. Fortschreitende Industrialisierung, Waldrodungen und intensive Landwirtschaft in küstennahen Gebieten führen zu Erosion und verändern die Lebensbedingungen im Meer dramatisch.
Jetzt ...
Anzeige
Anzeige

23.05.2012 | Energie und Elektrotechnik
Nano-Müll lässt sich nicht verbrennen
23.05.2012 | Ökologie Umwelt- Naturschutz
Nea Kameni volcano movement captured by Envisat
23.05.2012 | Geowissenschaften
Jeder Mensch ist anders - Nutzen der individualisierten Medizin
23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten
14th Leibniz Conference of advanced science „Sensorsysteme 2012“
23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Exklusive Kontakte beim Investforum
23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten