Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kleine Röhrchen als Bio-Transporter

09.12.2005


Forscher klären zelluläre Aufnahmemechanismen für Kohlenstoffnanoröhren



Sie sehen aus wie winzigste Nadeln und haben das Potenzial, pharmazeutische Wirkstoffe gezielt in lebende Zellen einzuschleusen: Kohlenstoffnanoröhrchen sind lange dünne Röhren im Nanomaßstab, die aus einer (oder mehreren) Schichten graphitartig angeordneter Kohlenstoffatome bestehen. Pharmaka können chemisch an ihre Außenseite angeknüpft werden und gelangen dann zusammen mit den Nädelchen ins Zellinnere. Aber auf welchem Weg? Hongjie Dai und sein Team von der Stanford University haben die Aufnahmemechanismen für Nanoröhrchen mit unterschiedlicher "Fracht", etwa DNA und Proteine, systematisch unter die Lupe genommen.



Um maßgeschneiderte Nano-Transporter zu entwickeln, die ihre Fracht ordnungsgemäß abliefern, ist es wichtig zu wissen, auf welchem Wege sie die Zellmembran passieren. Moleküle können auf verschiedene Weise ins Zellinnere gelangen. Zunächst war zu unterscheiden, ob die Nanoröhrchen auf passivem oder aktivem Weg aufgenommen werden. Beim passiven Transport durchqueren Moleküle die Membran ohne Energieverbrauch. Unter den aktiven Mechanismen kommt im Fall der Nanoröhrchen die Endocytose in Betracht: Teile der Zellmembran schließen die Moleküle ein und befördern sie ins Zellinnere. Dieser Vorgang benötigt Energie in Form von ATP und ausreichend hohe Temperaturen. Dai und Kollegen kühlten Zellkulturen ab, andere Zellkulturen versetzten sie mit einem Hemmstoff, der die ATP-Produktion stoppt. In beiden Fällen waren die Zellen nicht mehr in der Lage, zugegebenen Nanoröhren aufzunehmen. "Wir schließen auf einen energieabhängigen endocytotischen Mechanismus," sagt Dai. Im Fall der Nanoröhrchen schienen den Forschern zwei der möglichen Endocytose-Wege besonders in Frage zu kommen: die caveolaevermittelte und die clathrinabhängige Endocytose. Caveolae sind kleine cholesterinreiche Einkerbungen der Zellmembran. Hier docken Moleküle aus dem Medium an, die Einkerbung stülpt sich immer weiter ein und schnürt sich zu einem Bläschen ab, das ins Zellinnere wandert. Mit Hilfe von Hemmstoffen störten die Forscher die Cholesterinverteilung in der Zellmembran und damit die Caveolae - die Aufnahme der Nanoröhrchen konnte so nicht unterbunden werden.

Bei der clatrinabhängigen Variante docken Moleküle aus dem Medium an spezielle Andockstellen auf der Außenseite der Zellmembran an. Auf der Innenseite sind Clathrin-Moleküle, Proteine in Form eines Dreibeins, an die Andockstellen geknüpft. Die Clathrin-Moleküle aggregieren zu einem zweidimensionalen Netzwerk, das sich nach innen wölbt und damit für eine Einstülpung der Membran sorgt. Wiederum entstehen Bläschen, die sich abschnüren und ins Zellinnere wandern. Zuckerhaltige oder kaliumfreie Medien zerstören Clathrinschichten. Wurden die Zellkulturen solchen Bedingungen ausgesetzt, waren sie nicht mehr in der Lage, die Nanoröhrchen aufzunehmen. Dai: "Dies spricht eindeutig für eine clathrinabhängige Endocytose von Kohlenstoffnanoröhrchen." Dieses Ergebnis steht im Widerspruch zu den Befunden einer anderer Gruppe, die einen nicht-endocytotischen Mechanismus vermutet. Die Ursachen der Diskrepanz sind noch zu klären.

Autor: Hongjie Dai, Stanford University (USA), http://www.stanford.edu/dept/chemistry/faculty/dai/

Angewandte Chemie: Presseinfo 47/2005

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69495 Weinheim, Germany.

Dr. Renate Hoer | idw
Weitere Informationen:
http://www.stanford.edu/dept/chemistry/faculty/dai/
http://presse.angewandte.de.

Weitere Berichte zu: Molekül Nanoröhrchen Zellinnere Zellmembran

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Weichenstellung für Axonverzweigungen
26.09.2018 | Max-Planck-Institut für Biochemie

nachricht Vielfalt im Gehirn – Wie Millionen unserer Nervenzellen einzigartig werden
26.09.2018 | Universität Basel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Weichenstellung für Axonverzweigungen

Unser Gehirn ist ein komplexes Netzwerk aus unzähligen verknüpften Nervenzellen. Diese haben lange verzweigte Fortsätze, sogenannte Axone, um die Anzahl der möglichen Interaktionen zu erhöhen. In Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern aus Portugal und Frankreich untersuchten Forscher am Max-Planck-Institut für Biochemie (MPIB) die Prozesse, die zu solch Zellverzweigungen führen. Sie fanden einen neuartigen Mechanismus, der die Verzweigung von Mikrotubuli, einem mechanischen Stabilisierungssystems in den Zellen, und somit der Axone auslöst. Wie die Forscher in Nature Cell Biology berichten, spielt die neu entdeckte Mikrotubuli-Dynamik eine Schlüsselrolle bei der neuronalen Entwicklung.

Von den Zweigen eines Baums bis hin zur Eisenbahnweiche – unsere Umwelt ist voller starrer verzweigter Objekte. Sie sind so allgegenwärtig in unserem Leben,...

Im Focus: Working the switches for axon branching

Our brain is a complex network with innumerable connections between cells. Neuronal cells have long thin extensions, so-called axons, which are branched to increase the number of interactions. Researchers at the Max Planck Institute of Biochemistry (MPIB) have collaborated with researchers from Portugal and France to study cellular branching processes. They demonstrated a novel mechanism that induces branching of microtubules, an intracellular support system. The newly discovered dynamics of microtubules has a key role in neuronal development. The results were recently published in the journal Nature Cell Biology.

From the twigs of trees to railroad switches – our environment teems with rigid branched objects. These objects are so omnipresent in our lives, we barely...

Im Focus: Kupfer-Aluminium-Superatom

Äußerlich sieht der Cluster aus 55 Kupfer- und Aluminiumatomen aus wie ein Kristall, chemisch hat er jedoch die Eigenschaften eines Atoms. Das hetero-metallische Superatom, das Chemikerinnen und Chemiker der Technischen Universität München (TUM) hergestellt haben, schafft die Voraussetzung für die Entwicklung neuer, kostengünstiger Katalysatoren.

Chemie kann teuer sein. Zum Reinigen von Abgasen beispielsweise benutzt man Platin. Das Edelmetall dient als Katalysator, der chemische Reaktionen...

Im Focus: Hygiene im Handumdrehen – mit neuem Netzwerk „CleanHand“

Das Fraunhofer FEP beschäftigt sich seit Jahrzehnten mit der Entwicklung von Prozessen und Anlagen zur Reinigung, Sterilisation und Oberflächenmodifizierung. Zur Bündelung der Kompetenzen vieler Partner wurde im Mai 2018 das Netzwerk „CleanHand“ zur Entwicklung von Systemen und Technologien für saubere Oberflächen, Materialien und Gegenstände ins Leben gerufen. Als Partner von „CleanHand“ präsentiert das Fraunhofer FEP im Rahmen der Messe parts2clean, vom 23.-25. Oktober 2018, in Stuttgart, am Stand der Fraunhofer-Allianz Reinigungstechnik (Halle 5, Stand C31), das Netzwerk sowie aktuelle Forschungsschwerpunkte des Institutes im Bereich Hygiene und Reinigung.

Besonders um die Hauptreisezeiten gehen vermehrt Testberichte und Studien über die Reinheit von europäischen Raststätten, Hotelbetten und Freibädern durch die...

Im Focus: Hygiene at your fingertips with the new CleanHand Network

The Fraunhofer FEP has been involved in developing processes and equipment for cleaning, sterilization, and surface modification for decades. The CleanHand Network for development of systems and technologies to clean surfaces, materials, and objects was established in May 2018 to bundle the expertise of many partnering organizations. As a partner in the CleanHand Network, Fraunhofer FEP will present the Network and current research topics of the Institute in the field of hygiene and cleaning at the parts2clean trade fair, October 23-25, 2018 in Stuttgart, at the booth of the Fraunhofer Cleaning Technology Alliance (Hall 5, Booth C31).

Test reports and studies on the cleanliness of European motorway rest areas, hotel beds, and outdoor pools increasingly appear in the press, especially during...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Fachkonferenz "Automatisiertes und autonomes Fahren"

25.09.2018 | Veranstaltungen

4. BF21-Jahrestagung „Car Data – Telematik – Mobilität – Fahrerassistenzsysteme – Autonomes Fahren – eCall – Connected Car“

21.09.2018 | Veranstaltungen

Forum Additive Fertigung: So gelingt der Einstieg in den 3D-Druck

21.09.2018 | Veranstaltungen

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

Intelligentes Order Management in einer einzigen Software

26.09.2018 | Informationstechnologie

Weichenstellung für Axonverzweigungen

26.09.2018 | Biowissenschaften Chemie

Biosolarzelle produziert Wasserstoff

26.09.2018 | Biowissenschaften Chemie

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