Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kaltes Licht aus der Natur

29.06.2016

Stefan Schramm von der Universität Jena mit dem „Marlene DeLuca Award“ ausgezeichnet

Glühwürmchen sind nicht nur schön anzusehen – seit vielen Jahren sind die Leuchtkäfer für Wissenschaftler weltweit von Interesse. Vor allem ihr Leuchtmechanismus, der kaltes Licht erzeugt, beschäftigt die Forschung. Denn Licht bedeutet immer auch Energie. Doch gerade für die Anwendung in der biochemisch-medizinischen Analytik ist die sogenannte Biolumineszenz – die Erzeugung von (kaltem) Licht durch Lebewesen – von großer Bedeutung.


Stefan Schramm von der Universität Jena ist für seine Forschungen zur Biolumineszenz mit dem „Marlene DeLuca Award“ ausgezeichnet worden.

Foto: Jan-Peter Kasper/FSU

„Organismen, wie das Glühwürmchen oder auch die Leuchtquallen sind sehr komplex. Noch dazu haben sie komplizierte Leuchtsysteme, die chemisch schwer zu verstehen sind“, sagt Stefan Schramm, Doktorand am Institut für Organische Chemie und Makromolekulare Chemie der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Ihm ist es gelungen, nach dem Vorbild der Natur, ein besonders effizientes System zur Erzeugung von kaltem Licht zu entwickeln. Für seine Forschungsergebnisse wurde Stefan Schramm auf dem internationalen Symposium für Biolumineszenz und Chemilumineszenz in Tsukuba (Japan) mit dem „Marlene DeLuca Award“ ausgezeichnet.

Ablauf des Leuchtens entschlüsselt

In Form eines Vortrags und eines Posters präsentierte Schramm eine neue Verbindungsklasse, die sogenannten 2-Coumaranone, die den bislang verwendeten Systemen weit überlegen sind. „Zunächst habe ich mir angeschaut, welche Mechanismen in den Organismen ablaufen, um Licht zu erzeugen“, sagt Schramm, der in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Rainer Beckert forscht. „Danach habe ich eine Vielzahl von Verbindungen der 2-Coumaranone hergestellt, die ebenfalls Licht emittieren und somit z. B. Glühwürmchen imitieren“, ergänzt er. Hinzu kamen organisch chemische, spektroskopische und schließlich auch quantenchemische Untersuchungen, um alle wichtigen Zwischenschritte, die zur Erzeugung des Lichts notwendig sind, aufzuschlüsseln. Unterstützt wurde er dabei auch von PD Dr. Dieter Weiß, dessen Schwerpunkt ebenfalls in der Lumineszenz liegt.

Im Rahmen seines Promotionsprojektes hat Schramm, der von der Friedrich-Ebert-Stiftung gefördert wird, rund 50 Verbindungen erstellt. Eine der Modellverbindungen diente ihm dann als Ausgangspunkt für empirische und quantenchemische Studien mit dem Ergebnis, ganz genaue Informationen über den Ablauf des Leuchtens zu erhalten. „Die 2-Coumaranone ermöglichen es, einfache und kostengünstige chemische Modelle für unterschiedlichste Anwendungen zu erzeugen“, so der Nachwuchschemiker.

Industrieunternehmen bereits interessiert

Neben einfacher und günstiger Herstellung aus Grundchemikalien liegt der Vorteil dieser neuen Verbindungsklasse in einer bis um das Zehnfache höheren Quantenausbeute, als bei bisherigen Systemen. Deshalb zählen die 2-Coumaranone zu den hellsten chemilumineszenten Verbindungen. Das heißt, dass es möglich ist, nicht nur mehr sondern auch sensitiver Licht zu detektieren als mit jenen Systemen, die bisher in den analytischen Abteilungen medizinischer Einrichtungen zum Einsatz kommen. Solche chemischen Reaktionen, bei denen Licht statt Wärme frei wird, finden vor allem bei Immunassays Verwendung. Das sind Methoden zur Erkennung von Antigenen, etwa bei Krebs- oder HIV-Erkrankungen. Mit dem System von Stefan Schramm können bereits kleinste Spuren nachgewiesen und so Krankheiten noch früher identifiziert werden. Die Firma Berthold Technologies, Sponsor der japanischen Konferenz, hat bereits Interesse an Schramms Forschung signalisiert. „Wir sind zu Gesprächen eingeladen“, so Beckert, der das besondere Engagement seines Doktoranden lobt: „Stefan Schramm hat stark interdisziplinär gearbeitet, Tage und Nächte im Labor verbracht und ist zudem auch international sehr aktiv.“ Neben zahlreichen internationalen Konferenzen absolvierte er u. a. einen Forschungsaufenthalt an der New York University Abu Dhabi. Dabei ergab sich die Möglichkeit, als Postdoc bei einem der renommiertesten Wissenschaftler auf diesem Forschungsgebiet tätig zu werden. Die Doktorarbeit, die es zum Ende des Sommersemesters zu verteidigen gilt, sei zudem bereits jetzt herausragend gut.

Kennengelernt haben sich Schramm und der Professor für Organische Chemie übrigens nicht erst mit Beginn des Chemiestudiums. Als einer der Juroren des Schülerwettbewerbs „Jugend forscht“ stieß Beckert 2009 auf den Abiturienten, der mit seinem Projekt „Lässt sich Benzol aus Naturstoffen darstellen?“ den zweiten Platz erreichte und sich schon damals mit dem Thema „Von der Natur lernen“ auseinandersetzte. Dafür hatte Schramm sogar seit seinem 14. Lebensjahr ein kleines heimisches Labor. „Es freut uns immer wieder, wenn solche naturwissenschaftlich interessierten Schülerinnen und Schüler zu uns an die Universität kommen. Noch mehr freut es mich aber, dass Stefan Schramm seine Zukunft auch weiterhin in der universitären Lehre sieht. Dafür ist er bestens geeignet“, betont Beckert. Und bei all dem Engagement ist es deshalb auch nicht verwunderlich, dass die 1.500 US-Dollar, die mit dem „Marlene DeLuca Award“ verbunden sind, wieder in Schramms Forschung fließen.

Hintergrund:
Der „Marlene DeLuca Award“ wird zu Ehren von Marlene DeLuca vergeben, die Pionierleistungen in der Biolumineszenz- und Chemilumineszenzforschung vollbracht hat. Einer ihrer Beiträge war die erste Klonierung des Glühwürmchen-Luziferase-Gens. Berthold Technologies vergibt diesen Preis traditionell während der Konferenz der International Society for Bioluminescence and Chemiluminescence (ISBC), die alle zwei Jahre stattfindet.

Kontakt:
Prof. Dr. Rainer Beckert, Stefan Schramm
Institut für Organische Chemie und Makromolekulare Chemie der Universität Jena
Humboldtstraße 10, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 948230
E-Mail: rainer.beckert[at]uni-jena.de; stefan.schramm[at]uni-jena.de

Weitere Informationen:

http://www.uni-jena.de

Bianca Wiedemann | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Förderungen Preise:

nachricht Bund fördert Entwicklung sicherer Schnellladetechnik für Hochleistungsbatterien mit 2,5 Millionen
06.12.2016 | Technische Universität Clausthal

nachricht Fraunhofer WKI koordiniert vom BMEL geförderten Forschungsverbund zu Zusatznutzen von Dämmstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen
05.12.2016 | Fraunhofer-Institut für Holzforschung - Wilhelm-Klauditz-Institut WKI

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Förderungen Preise >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einzelne Proteine bei der Arbeit beobachten

08.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

Intelligente Filter für innovative Leichtbaukonstruktionen

08.12.2016 | Messenachrichten

Seminar: Ströme und Spannungen bedarfsgerecht schalten!

08.12.2016 | Seminare Workshops