Anzeige
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 | Quelle: EurekAlert!
Weitere Informationen: www.northwestern.edu
Weitere Berichte zu: Artificial pump > biological function > chemical engineering > CHEMISTRY > Geometries > Materials Science > Microcompartments
Printing Tiny Batteries
19.06.2013 | Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering at Harvard
Eine neue Generation von Wrap-Folien: 3M Envision Print Wrap Folie 480Cv3
18.06.2013 | 3M Deutschland GmbH
- Biologisches Fermentierungsverfahren konvertiert CO und CO2 zu Ethanol und anderen Basis-Chemikalien
- Prozess nutzt Energieinhalt von Stahlwerksabgasen
- Kooperation über zehn Jahre zur weiteren Entwicklung und Vermarktung integrierter Umweltlösungen für die weltweite Stahlindustrie
Siemens Metals Technologies und LanzaTech haben ein zehnjähriges Kooperationsabkommen zur Entwicklung und Vermarktung von integrierten Umweltlösungen für die weltweite Stahlindustrie geschlossen.
Im Zentrum der Zusammenarbeit steht das von LanzaTech entwickelte Fermentierungsverfahren, mit dem kohlenstoffreiche Abgase in der Stahlindustrie zu Bioethanol und anderen Basis-Chemikalien konvertiert werden können. Siemens und LanzaTech werden ...
All unsere Zellen tragen einen Mantel aus Zuckermolekülen, sogenannten Glykanen. Wissenschaftler der ETH Zürich und der Empa haben nun entdeckt, dass Glykane die Anordnung von Wasserteilchen über weite Distanzen rearrangieren.
Glykoproteine sind ein wichtiger Teil unseres Körpers: Diese Zucker-Protein Hybridmoleküle bilden die schützende Schleimschicht, die unsere Lungen und unseren Magen auskleiden. Sie sind Bestandteil der Flüssigkeit, die unsere Gelenke schmiert, und sie bedecken all unsere Zellen, wobei der Zuckerteil, die Glykane, wie ein Miniaturwald aus Antennen nach aussen zeigen.
Forschende ...
Die europäischen Länder haben sich verpflichtet, die CO2-Emissionen zu reduzieren. Im Bereich der Individualtransportsysteme bieten rein elektrisch angetriebene Fahrzeuge – gefahren mit regenerativ erzeugtem Strom – eine Chance dafür.
Eine der großen Herausforderungen hin zur Elektromobilität ist die Batterie. Noch ist die Reichweite gering und das Gewicht hoch. Aufgrund der niedrigen Energiedichte werden die Batteriepakete auch in den nächsten Jahren noch groß und schwer sein, selbst wenn bei den Li-Ionen-Zellen die erhofften weiteren Fortschritte erzielt werden. Neue Werkstoffkonzepte zur ...
Derzeit laufen am Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF die 16. IFF-Wissenschaftstage. Mit der 10. Fachtagung »Digital Engineering zum Planen, Testen und Betreiben technischer Systeme« liegt einer der Schwerpunkte auf den neuesten Digital-Engineering-Technologien.
Digital Engineering bietet alle Möglichkeiten, um heute schneller von der Idee zum fertigen Produkt zu gelangen. »Vor allem in der Planungs- und in der Entwurfsphase ist das Digital Engineering fest etabliert«, erklärt Professor Michael Schenk, Institutsleiter des Fraunhofer IFF.
»Doch darüber hinaus ist die technologiebasierte Qualifizierung als ein zentraler Baustein ...
Einige Pestizide, die derzeit in Europa und Australien im Einsatz sind, können die regionale Artenvielfalt von wirbellosen Tieren in Fließgewässern um bis zu 42 Prozent reduzieren. Das berichten Forscher in den “Proceedings” der US-Akademie der Wissenschaften (PNAS).
Mikhail A. Beketov und Matthias Liess vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) in Leipzig analysierten gemeinsam mit Ben Kefford von der Technischen Universität Sydney und Ralf B. Schäfer vom Institut für Umweltwissenschaften Landau die Auswirkungen von Pestiziden wie Insektiziden und Fungiziden auf den regionalen Artenreichtum von Wirbellosen in Fließgewässern und verwendeten ...
Anzeige
Anzeige

19.06.2013 | Ökologie Umwelt- Naturschutz
19.06.2013 | Biowissenschaften Chemie
Langzeitexperiment zum Klimawandel in Sachsen-Anhalt
19.06.2013 | Ökologie Umwelt- Naturschutz
DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - August 2013
19.06.2013 | Veranstaltungsnachrichten
Euro Hybrid Materials and Structures 2014
19.06.2013 | Veranstaltungsnachrichten
Demografie-Forschung auf dem Rhein
19.06.2013 | Veranstaltungsnachrichten