Biowissenschaften Chemie

FAU-Forschende entwickeln Sensor, um Wasserstoff sichtbar zu machen. Unsichtbares Wasserstoffgas für das bloße Auge sichtbar machen, um Gefahren durch Brände und Explosionen zu verhindern: Diese Idee haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Departments Chemie und Pharmazie und des Lehrstuhls für Thermische Verfahrenstechnik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) verwirklicht. Das Ergebnis sind sogenannte Suprapartikel, winzig kleine Partikel, die ihre Farbe verändern, sobald sich Wasserstoffgas in ihrer Umgebung befindet. Die Ergebnisse der Forschungsarbeit wurde in der Fachzeitschrift Advanced Functional Materials* veröffentlicht. Mit erneuerbarer Energie…

Astrozyten bilden im zentralen Nervensystem grosse Netzwerke miteinander verbundener Zellen. Werden diese Verbindungen im Gehirn erwachsener Mäuse unterbrochen, können die Tiere keine räumlichen Informationen mehr speichern. Das Astrozyten-Netzwerk ist somit essenziell für räumliches Lernen und Gedächtnisbildung, wie Neurowissenschaftler der Universität Zürich zeigen. Im Gehirn arbeiten Neuronen und Astrozyten zusammen, um Informationen zu verarbeiten sowie komplexes Verhalten und kognitive Fähigkeiten zu ermöglichen. Astrozyten haben viele Funktionen: So kontrollieren sie etwa die Blut-Hirn-Schranke, versorgen das Nervengewebe mit Nährstoffen und unterstützen dessen Reparatur….

Ein Forschungsteam der Uni Jena entdeckt einen bislang unbekannten Stoffwechselweg in Pilzen, der das Ergebnis konvergenter Evolution ist. Es fand heraus, dass die Pilze bestimmte Naturstoffe, die Anthrachinone, produzieren und dafür einen ganz eigenen Stoffwechselweg entwickelt haben. Was Vorteile bringt, setzt sich langfristig durch. So lässt sich – stark vereinfacht – das Prinzip der Evolution formulieren, nach dem sich Organismen ihrer Umgebung bestmöglich anpassen. Und dabei führen Anpassungsprozesse in unterschiedlichen Organismengruppen oft zu ganz ähnlichen oder identischen Ergebnissen, wenn es…

Kranke durch gesunde Zellen ersetzen: Das ist eines der wichtigsten Ziele der regenerativen Medizin. Besonders viel Hoffnung setzen Forschende auf das Konzept der Zellumprogrammierung, bei dem sie einen bestimmten Zelltyp in einen anderen verwandeln. Forschende von Helmholtz Munich haben es geschafft, die Effizienz der Zellumprogrammierung deutlich zu verbessern. Der neue Ansatz birgt großes Potenzial für Zellersatztherapien. Ausgereifte menschliche Zellen haben eine besondere Einschränkung: Sie können nur neue Zellen des eigenen Typus hervorbringen. Eine Hautzelle kann beispielsweise niemals eine Muskelzelle bilden,…

Die Phosphoinosit 3-Kinase, kurz PI3K, ist eine Gruppe von Lipid-Kinasen, die Schlüsselfunktionen im Körper, etwa bei der Zellteilung, ausüben. Während die Klasse I PI3-Kinase-α gut erforscht ist, ist über die Klasse II dieser Lipid-Kinase-Familie bisher wenig bekannt. Nun konnten Forscher vom Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP) deren Struktur und Funktionsweise aufklären. Erste Resultate sind wegweisend für die Entwicklung neuartiger Blutplättchenhemmer. Zudem erhärtet sich der Verdacht, dass die Hemmung der Klasse II Kinase PI3KC2α die Angiogenese von Tumoren stoppen könnte. Die…

Heidelberger Wissenschaftler identifizieren molekulare Mechanismen, die die Schmerzverarbeitung und Schmerzempfindlichkeit beeinflussen. Zur Entstehung von chronischen Schmerzen trägt ein epigenetischer Faktor bei ebenso wie ein Organischer Anionen-Transporter (OAT1), dessen Funktion im Nervensystem bislang unbekannt war. Den zugrundeliegenden molekularen Mechanismus hat ein Team von Wissenschaftlern unter Leitung von Dr. Daniela Mauceri am Interdisziplinären Zentrum für Neurowissenschaften (IZN) der Universität Heidelberg identifiziert. Wie die Forscher im Versuch mit Mäusen nachweisen konnten, beeinflusst der epigenetische Faktor – er trägt die Bezeichnung HDAC4 – die…

Die Gallenblase schützt sich vor Infektionen, indem spezialisierte Zellen rechtzeitig Substanzen aufspüren, die von bakteriellen Erregern ausgeschüttet werden; die Zellen sondern dann Stoffe ab, die Abwehrreaktionen der Gallenblase hervorrufen. Dieses Szenario schließt eine mittelhessische Forschungsgruppe aus Experimenten, mit denen sie erstmals untersucht hat, welche Funktion die Bürstenzellen der Gallenblase bei der Verteidigung ge-gen Bakterien erfüllt. Das Team um Professor Dr. Burkhard Schütz von der Philipps-Universität Marburg und Professor Dr. Wolfgang Kummer von der Justus-Liebig-Universität Gießen berichtet im Fachblatt „Science Immunology“…

Biologinnen und Biologen der ETH Zürich haben in zwei Bakterienarten speerähnliche molekulare Injektionssysteme entdeckt und erstmals deren Struktur beschrieben. Die Nanomaschinen dienen den Mikroben für die Wechselwirkung unter Zellen und könnten dereinst als Werkzeuge in der Biomedizin nützlich sein. Viele Bakterien besitzen ausgeklügelte molekulare Injektionsapparate, mit denen sie teils wunderliche Dinge bewerkstelligen. Über eine solche aus Proteinen zusammengesetzte Nanomaschine etwa impft ein Bakterium einer Wurmlarve bestimmte Moleküle ein, was die Verwandlung der Larve in einen ausgewachsenen Wurm auslöst. Andere Bakterien…

Fluoreszenzbildgebung mit kurzwelligem Infrarotlicht hat das Potenzial, die Präzision und Sicherheit in der Krebschirurgie deutlich zu erhöhen. Bislang gibt es hierfür jedoch nur sehr wenige klinisch einsetzbare Farbstoffe. Ein internationales Forscherteam unter Leitung von Wissenschaftlern am National Cancer Institute (Bethesda, Maryland, USA) und am Helmholtz Zentrum München hat nun zwei neue Fluoreszenzfarbstoffe für den Kurzwelleninfrarot-Bereich und ein zugehöriges Bildgebungssystem entwickelt. Damit eröffnet sich erstmals die Möglichkeit, während einer Operation bestimmte Strukturen – wie den Tumor, das umliegende gesunde Gewebe sowie…

Spezielle Schale schützt antarktische Muschel vor Vereisung. Flugzeugflügel, die nicht vereisen, oder Solarzellen, die auch im Winter Strom erzeugen – eisfreie Oberflächen sind für viele Anwendungen wichtig. Ein Wissenschaftlerteam um Konrad Meister, Professor an der University of Alaska Southeast und Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Polymerforschung, hat nun eine antarktische Muschelart untersucht, die sich dem Vereisungsprozess mit Hilfe ihrer Schalenoberfläche entgegenstellt. Durch ihre spezielle Struktur haften dünne Eisschichten schlecht und werden von der Strömung leicht abgespült. Die Entdeckung könnte langfristig bei…

Polymer-Hydrogele sichern vertrauliche Informationen. Die Entwicklung hoch sicherer, aber einfacher, kostengünstiger Verschlüsselungstechnologien zur Verhinderung von Datenlecks und Fälschungen ist ausgesprochen herausfordernd. In der Zeitschrift Angewandte Chemie stellt ein Forschungsteam jetzt eine „Doppelverriegelung“ vor, die auf thermoresponsiven Polymer-Hydrogelen basiert und Information so verschlüsselt, dass sie nur in einem spezifischen Temperatur- und Zeitfenster gelesen werden kann. Neben digitalen spielen physikalische Verschlüsselungsmethoden eine wichtige Rolle. Deren Dekodierung basiert typischerweise auf externen Reizen wie Licht oder Wärme. Mehrfache Reize bieten mehr Sicherheit, machen aber…

Öffnung neuer Wege in der Züchtung. Mehr als 20 Jahre nach der Entschlüsselung des menschlichen Genoms haben Forschende der Ludwig-Maximilians-Universität München und des Max-Planck-Instituts für Pflanzenzüchtungsforschung in Köln zum ersten Mal das hochkomplexe Genom der Kartoffel komplett entschlüsselt. Diese technisch anspruchsvolle Studie, veröffentlicht in Nature Genetics, legt die biotechnologische Grundlage, um die Züchtung von robusteren Sorten zu beschleunigen. Wenn man heute auf einem Wochenmarkt Kartoffeln kauft, ist es nicht unwahrscheinlich, dass man mit einer Sorte nach Hause geht, die es…

Enzyme beschleunigen als Biokatalysatoren viele chemische Reaktionen. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forschende nun Enzyme in metallorganische Käfige (MOFs) eingelagert. Erstmals demonstrierten sie dann, dass die Stabilisierung durch diese Gerüststrukturen sogar für einen Einsatz der Enzyme in einem kontinuierlich betriebenen Reaktor ausreicht. Ebenfalls neu: Die in MOFs eingelagerten Enzyme lassen sich nicht nur in wässrigen, sondern auch in organischen Lösungsmitteln verwenden. Die Forschenden berichten in der Zeitschrift Angewandte Chemie (DOI: 10.1002/anie.202117144) Sie gelten als wahre Multifunktionstalente: Enzyme beschleunigen…

Forschende des Instituts für Umweltchemie des Küstenraumes von Helmholtz-Zentrum Hereon untersuchten in Zusammenarbeit mit dem Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH), der Universität Hamburg, der Hochschule für Angewandte Wissenschaften (HAW) sowie der Universität Aachen (RWTH) die zeitliche Veränderung der Schadstoffbelastung in der Nordsee. Dabei zeigte sich: Vor allem seit den letzten 100 Jahren belastet ein mannigfaltiger Chemiecocktail die Umwelt. Sie fanden auch heraus, dass ein Rückgang der Belastung nach Verbot von Substanzen sich erst Jahrzehnte später in der Umwelt abzeichnet….

Chemiker der Universität Jena haben einen neuen Rekord aufgestellt: Sie entdeckten eine fluoreszierende Aluminium-Verbindung, die die höchste bisher bekannte Quantenausbeute aufweist: Für nahezu jedes Lichtteilchen, das darauf einstrahlt, wird eines von der Substanz abgestrahlt. Davon könnten Anwendungen, etwa in der LED-Technik, profitieren. „Diese Entdeckung war buchstäblich Serendipity – ein reiner Glücksfund“, erklärt Robert Kretschmer, Juniorprofessor für Anorganische Chemie der Katalyse der Friedrich-Schiller-Universität Jena. „Eigentlich wollten wir mit der Substanz Katalyse betreiben. Aber meinem Team fiel sehr schnell auf, dass die…

Forschende der ETH Lausanne und des Paul Scherrer Instituts PSI haben die chemische Zusammensetzung und die Herkunft sowohl natürlicher als auch menschengemachter Aerosole in einem Gebiet untersucht, das sich von Russland bis Kanada erstreckt. Ihre Ergebnisse liefern einzigartige Erkenntnisse, die der Wissenschaftsgemeinde helfen, den Klimawandel in der Arktis besser zu verstehen und wirksame Massnahmen zur Verringerung der Verschmutzung zu entwickeln. Möglich wurde diese Arbeit durch die Kooperation von Forschenden aus drei Kontinenten. Die winzigen, in der Luft schwebenden Partikel namens…