Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Quantenpunkte lassen Eiweißfasern leuchten

04.03.2011
Materialwissenschaftler der Universität Jena erschaffen neues biophotonisches Hybridmaterial

In der Natur findet sie seit Milliarden von Jahren statt: die Selbstorganisation von Molekülen. Aus einfachen Bausteinen entstehen „wie von selbst“ komplexe, geordnete Strukturen. Die treibende Kraft für dieses Phänomen ist physikalischer Natur: Die sogenannten Van-der-Waals-Kräfte zwingen die Moleküle, sich zu ordnen.


Extrem dünne Eiweiß-Fasern aus Fibronektin lassen sich durch die Kombination mit Quantenpunkten zum Leuchten bringen. Foto: AG Jandt/FSU

Materialwissenschaftler der Friedrich-Schiller-Universität Jena nutzen jetzt die Selbstorganisationsfähigkeiten von Molekülen, um aus dem Eiweiß Fibronektin Nanofasern zu erzeugen. Im menschlichen Körper nimmt Fibronektin eine Reihe wichtiger Funktionen wahr: Es dient als „Kittsubstanz“ zwischen Köperzellen und spielt eine entscheidende Rolle bei der Blutgerinnung.

„Auch beim Gewebewachstum auf Implantaten ist Fibronektin ein wichtiger Faktor“, erläutert Prof. Dr. Klaus D. Jandt vom Institut für Materialwissenschaft und Werkstofftechnologie (IMT) der Universität Jena. Wie der Materialwissenschaftler und sein Team jetzt in der aktuellen Ausgabe der britischen Fachzeitschrift „Soft Matter“ berichten, ist es ihnen gelungen, extrem dünne und lange Eiweiß-Fasern aus Fibronektin zu erzeugen und diese durch die Kombination mit sogenannten Quantenpunkten zum Leuchten zu bringen.

Das so entstandene neue Hybridmaterial sei beispielweise dafür geeignet, Prozesse an Grenzflächen zwischen künstlichen Materialien und lebenden Zellen sichtbar zu machen oder als Baustein für neue Implantatmaterialien, erläutert Prof. Jandt sein Interesse an diesen neuartigen Strukturen.

Die von den Jenaer Materialwissenschaftlern hergestellten Fasern sind nur etwa zwei Nanometer (zwei Millionstel Millimeter) dick – das entspricht einem 25.000stel der Dicke eines menschlichen Haares. In ihren Experimenten konnten die Forscher erstmals die Selbstorganisation von Fibronektin zu Nanofasern in Lösung beobachten. In einem anschließenden Schritt haben sie sogenannte Quantenpunkte so verändert, dass sich diese entlang der Nanofasern fest anhefteten. Dabei handelt es sich um winzige Materialstrukturen z. B. aus Halbleitern, die definierte optische und elektronische Eigenschaften haben und etwa als Sonden eingesetzt werden. So wie an den Fibronektin-Nanofasern: Bestrahlt mit Laser-Licht beginnen die Quantenpunkte zu leuchten und machen die Nanofasern indirekt sichtbar. „Wie eine beleuchtete Straße bei Nacht, die man aus dem Flugzeug beobachtet“, beschreibt Prof. Jandt das Phänomen. „Unsere Ergebnisse unterstreichen das hohe Potenzial, das diese neuen biophotonischen Hydbridmaterialien als Baustein in der Materialwissenschaft und als photonische Sonden in der Biophysik haben“.

Originalpublikation:
Gang Wei, Thomas F. Keller, Jiantao Zhang and Klaus D. Jandt: Novel 1-D biophotonic nanohybrids: protein nanofibers meet quantum dots, Soft Matter 2011 DOI: 10.1039/c0sm01037e

Die Publikation ist nachzulesen unter: http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticlePDF/2011/SM/C0SM01037E

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

Dr. Ute Schönfelder | Uni Jena
Weitere Informationen:
http://www.uni-jena.de
http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticlePDF/2011/SM/C0SM01037E

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Quantenmechanik ist komplex genug – vorerst …
21.04.2017 | Universität Wien

nachricht Tief im Inneren von M87
20.04.2017 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

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...

Im Focus: Wonder material? Novel nanotube structure strengthens thin films for flexible electronics

Reflecting the structure of composites found in nature and the ancient world, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have synthesized thin carbon nanotube (CNT) textiles that exhibit both high electrical conductivity and a level of toughness that is about fifty times higher than copper films, currently used in electronics.

"The structural robustness of thin metal films has significant importance for the reliable operation of smart skin and flexible electronics including...

Im Focus: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Forschungsexpedition „Meere und Ozeane“ mit dem Ausstellungsschiff MS Wissenschaft

24.04.2017 | Veranstaltungen

3. Bionik-Kongress Baden-Württemberg

24.04.2017 | Veranstaltungen

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Phoenix Contact übernimmt Spezialisten für Netzleittechnik

24.04.2017 | Unternehmensmeldung

Phoenix Contact beteiligt sich an Berliner Start-up Unternehmen für Energiemanagement

24.04.2017 | Unternehmensmeldung

Phoenix Contact übernimmt Spezialisten für industrielle Kommunikationstechnik

24.04.2017 | Unternehmensmeldung