Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Eiweißen bei der Oberflächenbesiedlung zuschauen

05.02.2013
Materialwissenschaftler der Universitäten in Jena und Boulder (USA) vertiefen Biophotonikprojekt

Ob Spinnenseide, Hühnerei oder als Bestandteil des Blutes: Eiweiße, sogenannte Proteine, sind die Hauptbausteine alles Lebendigen. Die Natur versteht es, mit diesen universellen Materialien komplexe Strukturen und Funktionen aufzubauen.

Aber auch dort, wo künstliche (synthetische) Materialien mit biologischen Systemen in Kontakt kommen, spielen Eiweiße eine Schlüsselrolle. Angelagerte (adsorbierte) Eiweiße bestimmen beispielsweise an Implantatoberflächen ganz wesentlich die Reaktion des Körpers und damit den Erfolg des Implantats.

In der Lebensmittelindustrie, bei Biogasanlagen für die Erzeugung regenerativer Energien oder bei der Trinkwasserverteilung sind Eiweiße auf Materialoberflächen ebenfalls von großer Bedeutung – allerdings als Problem. In diesen Anwendungen können sich beispielsweise Bakterien mittels Eiweißen an Materialoberflächen wie Wasserleitungen aus Kunststoff anheften, was z. B. – wie im vergangenen Sommer – zur Verbreitung von Coli-Bakterien in Trinkwasserverteilungssystemen führen kann.

„Das Verständnis und die Steuerung von Eiweiß-Adsorptionsprozessen an Materialoberflächen ist eine der zentralen Fragen der modernen Materialwissenschaft und der Biophysik”, ist Prof. Dr. Klaus D. Jandt von der Friedrich-Schiller-Universität Jena überzeugt. Um diese Adsorptionsprozesse besser zu verstehen und zu steuern, gehen der Inhaber des Lehrstuhls für Materialwissenschaft und sein Team neue Wege: Sie nutzen nanostrukturierte Materialoberflächen zur kontrollierten Anlagerung der Eiweiße.

Durch die winzigen Strukturen kann die Anordnung der Eiweiße auf den Materialoberflächen gezielt gesteuert und individuell beeinflusst werden. Die Vision der Jenaer Materialexperten: die Anlagerung der Eiweiße durch die Nanostrukturen so zu beeinflussen, dass weniger Bakterien an ihnen haften bleiben oder sich Körperzellen verstärkt – z. B. an Implantatoberflächen – ansiedeln. Für innovative Arbeiten zu diesem Themenkomplex ist Prof. Dr. Klaus D. Jandt und Dr. Thomas Keller im vergangenen Jahr der Thüringer Forschungspreis für angewandte Forschung verliehen worden.

Jetzt wollen die Jenaer Materialwissenschaftler noch einen Schritt weitergehen: „Um die Bewegung der Eiweiße auf den nanostrukturieren Materialoberflächen sichtbar zu machen, sind raffinierte biophotonische Methoden nötig,“ erläutert Prof. Jandt. Auf der Suche nach solchen Methoden sind die Jenaer Forscher an der University of Boulder im US-Bundesstadt Colorado fündig geworden. Dort wurde in der Gruppe von Prof. Daniel Schwartz die sogenannte MAPT (Mapping using Accumulated Probe Trajectories) entwickelt. Das ist eine biophotonische Methode, die die Anlagerungsprozesse der Eiweiße mit Licht-Fluoreszenz in ihrem zeitlichen Ablauf sichtbar macht. „Ein wesentliches Ergebnis unserer neuen Kooperation mit der University of Boulder ist, dass die Eiweiße sich auf der nanostrukturierten Materialoberfläche bewegen und dabei bestimmte Richtungen bevorzugen. Diese Erkenntnis wurde durch die MAPT-Methode ermöglicht“, sagt Prof. Jandt.

Der Deutsche Akademische Austauschdienst (DAAD) hat der Gruppe von Prof. Jandt nun ein neues Vorhaben bewilligt, das er mit mehr als 11.000 Euro fördert. Der projektbezogene Personenaustausch mit den USA (PPP-USA) vertieft die weitere Kooperation mit der University of Boulder und beginnt bereits in diesen Tagen. „Von diesem Projekt sollen vor allem unsere jungen Doktoranden profitieren, die sich bald auf den Weg in die USA machen werden“, sagt Prof. Jandt.

Kontakt:
Prof. Dr. Klaus D. Jandt
Institut für Materialwissenschaft und Werkstofftechnologie der Universität Jena
Löbdergraben 32, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 947730
E-Mail: k.jandt[at]uni-jena.de

Axel Burchardt | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-jena.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Beton - gebaut für die Ewigkeit? Ressourceneinsparung mit Reyclingbeton
19.04.2017 | Hochschule Konstanz

nachricht Gelatine statt Unterarm
19.04.2017 | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungen

200 Weltneuheiten beim Innovationstag Mittelstand in Berlin

26.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Wie digitale Technik die Patientenversorgung verändert

26.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Akute Myeloische Leukämie: Ulmer erforschen bisher unbekannten Mechanismus der Blutkrebsentstehung

26.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Naturkatastrophen kosten Winzer jährlich Milliarden

26.04.2017 | Interdisziplinäre Forschung

Zusammenhang zwischen Immunsystem, Hirnstruktur und Gedächtnis entdeckt

26.04.2017 | Biowissenschaften Chemie