Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Gelbes Leuchten: Neuer Kunststoff signalisiert Beschädigung

23.06.2009
Forschern der Universität Basel ist es gelungen, ein Material aus Polymeren und fluoreszierenden Proteinen herzustellen, das mikroskopische Risse und Schäden visuell selber anzeigen kann. Das könnte dazu beitragen, katastrophales Materialversagen zu verhindern - zum Beispiel bei Flugzeugteilen oder bei Implantaten. Die Forschungsresultate aus dem Departement Chemie wurden im Fachmagazin "Angewandte Chemie" veröffentlicht.

Bei der Herstellung des Hybridmaterials machten sich die Forscher den Fluoreszenz-Resonanzenergietransfer (FRET) zwischen fluoreszierenden Proteinen zunutze. Dies ist ein physikalischer Prozess, bei dem Energie zwischen zwei nur wenige Nanometer auseinander liegenden fluoreszierenden Proteinen übertragen wird.

Da sich bereits kleinste Veränderungen im Abstand zwischen den Molekülen auf die fluoreszierenden Eigenschaften des Proteinpaars auswirken, hat sich FRET in den Naturwissenschaften als optisches Analysewerkzeug etabliert, mit dem sich Abstände im Nanometerbereich messen lassen.

Dr. Nico Bruns vom Departement Chemie der Universität Basel und Mitarbeiter der University of California in Berkeley haben zwei verschiedene leuchtende Proteine in ein drittes, sogenanntes Thermosom-Protein eingebunden und in einem Abstand zueinander platziert, der die Energieübertrag von einem fluoreszierenden Protein auf das andere erlaubt. Anschliessend wurde dieser Proteinkomplex in einen Kunststoff eingebettet. Der Clou dabei ist, dass der hergestellte Proteinkomplex eine Sollbruchstelle aufweist, die genau zwischen den beiden fluoreszierenden Proteinen verläuft.

Solange sich die beiden Proteine - ein cyan-fluoreszierendes Protein und ein gelb-fluoreszierendes Protein - im vorgegebenen Abstand befinden, geben sie ein gelbliches Licht ab, da FRET stattfindet und Energie vom blauen Cyan-Protein auf das gelb-fluoreszierenden Protein übertragen wird. Dadurch leuchtet diese stärker.

Dieser Prozess wird unterbrochen, wenn sich das Polymer verfestigt. Dabei treten feinste mechanische Spannungen auf, die sich auf den Proteinkomplex übertragen. Die beiden Thermosom-Hälften driften dann auseinander, der Abstand der beiden Leucht-Proteine verändert sich und mit ihm die Farbe der Fluoreszenz zu blau. Sobald aber der Kunststoff beschädigt wird und Risse entstehen, entspannt sich der Proteinkomplex um einen Riss herum in seine natürliche Form. Dann findet wiederum FRET statt, was die Farbe der Fluoreszenz im Bereich der Beschädigung von blau zurück zu gelb ändert.

Den Forscher ist es gelungen, mit dem Wechsel der Fluoreszenz im Hybridmaterial mikroskopische Risse unter dem Mikroskop sichtbar zu machen. Nun wollen sie die Methode verfeinern, um damit bereits eine einsetzende Rissbildung im Nanometerbereich aufzuspüren, bevor sie sich zu Mikrorissen und schliesslich zu strukturzerstörenden Brüchen ausweiten kann.

Originalbeitrag
Nico Bruns, Katarzyna Pustelny, Lisa M. Bergeron, Timothy A. Whitehead, and Douglas S. Clark
Mechanical Nanosensor Based on FRET within a Thermosome: Damage-Reporting Polymeric Materials

Angew. Chem. 2009 | DOI: 10.1002/anie.200900554

Weitere Auskünfte
Dr. Nico Bruns, Departement Chemie der Universität Basel, Tel. +41 (0)61 267 38 35, E-Mail: nico.bruns@unibas.ch

Reto Caluori | idw
Weitere Informationen:
http://www.unibas.ch
http://www3.interscience.wiley.com/journal/122368586/abstract

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Keramik ohne Brennofen
28.02.2017 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

nachricht Forscherin entwickelt elektronische Textilstruktur für Medizinprodukte
17.02.2017 | Hochschule Niederrhein - University of Applied Sciences

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Mit Künstlicher Intelligenz das Gehirn verstehen

Wie entsteht Bewusstsein? Die Antwort auf diese Frage, so vermuten Forscher, steckt in den Verbindungen zwischen den Nervenzellen. Leider ist jedoch kaum etwas über den Schaltplan des Gehirns bekannt.

Wie entsteht Bewusstsein? Die Antwort auf diese Frage, so vermuten Forscher, steckt in den Verbindungen zwischen den Nervenzellen. Leider ist jedoch kaum etwas...

Im Focus: Wie Proteine Zellmembranen verformen

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor Oliver Daumke vom MDC erforscht. Er und sein Team haben nun aufgeklärt, wie sich diese Proteine auf der Oberfläche von Zellen zusammenlagern und dadurch deren Außenhaut verformen.

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor...

Im Focus: Safe glide at total engine failure with ELA-inside

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded after a glide flight with an Airbus A320 in ditching on the Hudson River. All 155 people on board were saved.

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded...

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Nebennierentumoren: Radioaktiv markierte Substanzen vermeiden unnötige Operationen

28.02.2017 | Veranstaltungen

350 Onlineforscher_innen treffen sich zur Fachkonferenz General Online Research an der HTW Berlin

28.02.2017 | Veranstaltungen

23. VDMA-Arbeitsberatung „Engineering und Konstruktion“ am 2. März 2017 an der TH Wildau

28.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Antarktis – Weltraum – Düsseldorf: der lange Weg der Flechten

28.02.2017 | Biowissenschaften Chemie

Keramik ohne Brennofen

28.02.2017 | Materialwissenschaften

Lichtpakete im Kreisverkehr

28.02.2017 | Physik Astronomie