Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

New Geometries: Researchers Create New Shapes of Artificial Microcompartments

13.12.2012
As in nature, various shapes could be more efficient for specific functions

In nature, biological functions are often carried out in tiny protective shells known as microcompartments, structures that provide home to enzymes that convert carbon dioxide into energy in plant cells and to viruses that replicate once they enter the cell.

Most of these shells buckle into an icosahedron shape, forming 20 sides that allow for high interface with their surroundings. But some shells — such as those found in the single-celled Archaea or simple, salt-loving organisms called halophiles —break into triangles, squares, or non-symmetrical geometries. While these alternate geometries may seem simple, they can be incredibly useful in biology, where low symmetry can translate to higher functionality.

Researchers at Northwestern University have recently developed a method to recreate these shapes in artificial microcompartments created in the lab: by altering the acidity of their surroundings. The findings could lead to designed microreactors that mimic the functions of these cell containers or deliver therapeutic materials to cells at specific targeted locations.
“If you want to design a very clever capsule, you don’t make a sphere. But perhaps you shouldn’t make an icosahedron, either,” said Monica Olvera de la Cruz, Lawyer Taylor Professor of Materials Science and Engineering, Chemistry, and (by courtesy) Chemical and Biological Engineering at Northwestern’s McCormick School of Engineering and one of the paper’s authors. “What we are beginning to realize is maybe these lower symmetries are smarter.”

To create the new shell geometries, the researchers co-assembled oppositely charged lipids with variable degrees of ionization and externally modified the surrounding electrolyte. The resulting geometries include fully faceted regular and irregular polyhedral, such as square and triangular shapes, and mixed Janus-like vesicles with faceted and curved domains that resembled cellular shapes and shapes of halophilic organisms.
The research was conducted by three McCormick faculty members: Olvera de la Cruz, Lawyer Taylor Professor of Materials Science and Engineering, Professor of Chemistry, and (by courtesy) Chemical and Biological Engineering; Michael J. Bedzyk, professor of materials science and engineering and (by courtesy) physics and astronomy; and Samuel I. Stupp, Board of Trustees Professor of Materials Science and Engineering, Chemistry, and Medicine.

A paper about the research, “Molecular Crystallization Controlled by pH Regulates Mesoscopic Membrane Morphology,” was published November 27 in the journal ACS Nano.

Other authors of the paper include lead co-authors Cheuk-Yui Leung, Liam C. Palmer, and Bao Fu Qiao; Sumit Kewalramani, Rastko Sknepnek, Christina J. Newcomb, and Megan A. Greenfield, all of Northwestern; and Graziano Vernizzi of Siena College.

Megan Fellman | EurekAlert!
Further information:
http://www.northwestern.edu

More articles from Materials Sciences:

nachricht New material for digital memories of the future
19.10.2017 | Linköping University

nachricht Electrode materials from the microwave oven
19.10.2017 | Technical University of Munich (TUM)

All articles from Materials Sciences >>>

The most recent press releases about innovation >>>

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

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Im Focus: Neutron star merger directly observed for the first time

University of Maryland researchers contribute to historic detection of gravitational waves and light created by event

On August 17, 2017, at 12:41:04 UTC, scientists made the first direct observation of a merger between two neutron stars--the dense, collapsed cores that remain...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Aufräumen? Nicht ohne Helfer

19.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neue Biotinte für den Druck gewebeähnlicher Strukturen

19.10.2017 | Materialwissenschaften

Forscher studieren molekulare Konversion auf einer Zeitskala von wenigen Femtosekunden

19.10.2017 | Physik Astronomie