Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Künstliche Zellmembranen auf Knopfdruck

21.10.2014

Freiburger Wissenschaftler haben ein automatisiertes Verfahren entwickelt, um Membranen herzustellen

Freiburger Forscherinnen und Forscher haben erstmals ein automatisiertes Verfahren entwickelt, um künstliche Zellmembranen im Array-Format, das heißt in einer regelmäßigen zweidimensionalen Anordnung, herzustellen.


Der Mikrochip (links) und die 16 Mikroelektroden im Zentrum des Chips in Vergrößerung (rechts): Die gelben Linien zeigen den Elektrodenstrom kurz nach Ausbildung der Membranen.

Quelle: Arbeitsgruppe für Membranphysiologie und -Technologie

Die Membran-Arrays erleichtern die Analyse von Transport- und Signalproteinen, die sich in der Zellmembran befinden und für zahlreiche Lebensvorgänge entscheidend sind. An der Arbeit beteiligt waren die Teams um Dr. Gerhard Baaken vom Start-up-Projekt Ionera, einer Ausgründung der Universität Freiburg, und Prof. Dr. Jan C. Behrends, der die Arbeitsgruppe für Membranphysiologie und -Technologie am Physiologischen Institut der Albert-Ludwigs-Universität leitet.

Eine genaue Beschreibung der Methode haben die Forscher jetzt erstmals in der Fachzeitschrift „Small“ veröffentlicht.

Bei dem automatisierten Herstellungsverfahren verteilt ein magnetisch bewegter Teflonstab Lipide – die fettähnlichen Substanzen, aus denen Zellmembranen bestehen – in organischen Lösungsmitteln auf einem speziell präparierten Mikrochip, sodass sie diesen vollständig benetzen. Der Chip enthält eine bestimmte Anzahl von Mikrokammern, die mit Messelektroden ausgestattet sind.

Die Benetzung der Oberfläche führt dazu, dass sich Doppelschichtmembranen über den Kammern ausbilden, die dem grundsätzlichen Aufbau der Zellmembran entsprechen. Die Doppelschichtmembranen können dann elektrisch vermessen werden. Dank dieser Methode lassen sich Membranproteine effizienter als bisher untersuchen, sagt Baaken: „Das Gerät ‚Orbit-16‘, das eine Partnerfirma in Lizenz herstellt, erlaubt zusammen mit dem Mikrochip, den Ionera liefert, die Herstellung von 16 künstlichen Zellmembranen auf Knopfdruck.“

Dies sei ein massiver Fortschritt gegenüber der bisherigen, wenig verlässlichen manuellen Technik. „Durch die Automatisierung wurde die so genannte Bilayer-Methode erstmals von der ‚Voodoo-Ebene‘ auf den Stand einer beherrschten Technologie gehoben“, erläutert Behrends.

Membranen trennen das Innere einer Zelle vom Äußeren. Sie bestehen aus bestimmten Molekülen, die eine wasserliebende und eine wasserabweisende Komponente besitzen. In wässrigen Lösungen lagern sich diese so genannten amphiphilen Lipide spontan zu Lipid-Doppelschicht-Membranen von wenigen Nanometer Dicke zusammen.

Ihre wasserliebenden Anteile bilden dabei jeweils die Außenseiten und ihre wasserabweisenden Komponenten den Kernbereich der Barriere. Die Membran ist somit für wasserlösliche Teilchen wenig oder gar nicht durchlässig. Auch Zellmembranen sind im Prinzip so aufgebaut.

Für Transport und Signalfunktionen enthalten sie eine Vielzahl von Proteinen wie Ionenkanäle, Transporter- und Rezeptorproteine, die in künstlichen Membranen unter definierten Bedingungen untersucht werden können.

Originalpublikation: Juan M. del Rio Martinez, Ekaterina Zaitseva, Sönke Petersen, Gerhard Baaken, Jan C. Behrends (2014): Automated Formation of Lipid Membrane Microarrays for Ionic Single-Molecule Sensing with Protein Nanopores. Small. DOI: 10.1002/smll.201402016

Kontakt:
Prof. Dr. Jan C. Behrends
Physiologisches Institut
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203- 5146
E-Mail: jan.behrends@physiologie.uni-freiburg.de

Rudolf-Werner Dreier | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau
Weitere Informationen:
http://www.uni-freiburg.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Wackelpudding mit Gedächtnis – Verlaufsvorhersage für handelsübliche Lacke
15.12.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

nachricht Smarte Rollstühle, vorausschauende Prothesen
15.12.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Optisches Nanoskop ermöglicht Abbildung von Quantenpunkten

Physiker haben eine lichtmikroskopische Technik entwickelt, mit der sich Atome auf der Nanoskala abbilden lassen. Das neue Verfahren ermöglicht insbesondere, Quantenpunkte in einem Halbleiter-Chip bildlich darzustellen. Dies berichten die Wissenschaftler des Departements Physik und des Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel zusammen mit Kollegen der Universität Bochum in «Nature Photonics».

Mikroskope machen Strukturen sichtbar, die dem menschlichen Auge sonst verborgen blieben. Einzelne Moleküle und Atome, die nur Bruchteile eines Nanometers...

Im Focus: Optical Nanoscope Allows Imaging of Quantum Dots

Physicists have developed a technique based on optical microscopy that can be used to create images of atoms on the nanoscale. In particular, the new method allows the imaging of quantum dots in a semiconductor chip. Together with colleagues from the University of Bochum, scientists from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute reported the findings in the journal Nature Photonics.

Microscopes allow us to see structures that are otherwise invisible to the human eye. However, conventional optical microscopes cannot be used to image...

Im Focus: Vollmond-Dreierlei am 31. Januar 2018

Am 31. Januar 2018 fallen zum ersten Mal seit dem 30. Dezember 1982 "Supermond" (ein Vollmond in Erdnähe), "Blutmond" (eine totale Mondfinsternis) und "Blue Moon" (ein zweiter Vollmond im Kalendermonat) zusammen - Beobachter im deutschen Sprachraum verpassen allerdings die sichtbaren Phasen der Mondfinsternis.

Nach den letzten drei Vollmonden am 4. November 2017, 3. Dezember 2017 und 2. Januar 2018 ist auch der bevorstehende Vollmond am 31. Januar 2018 ein...

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

Veranstaltungen

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

23.01.2018 | Veranstaltungen

Gemeinsam innovativ werden

23.01.2018 | Veranstaltungen

Leichtbau zu Ende gedacht – Herausforderung Recycling

23.01.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Lebensrettende Mikrobläschen

23.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

3D-Druck von Metallen: Neue Legierung ermöglicht Druck von sicheren Stahl-Produkten

23.01.2018 | Maschinenbau

CHP1-Mutation verursacht zerebelläre Ataxie

23.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics