Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kleine Klumpen im Körper: wie Nanopartikel auf Proteine reagieren

15.02.2016

Wissenschaftler des INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien fanden heraus, dass das Protein Hämoglobin das Zusammenklumpen einzelner Gold-Nanopartikel beeinflusst.

James Bond ist überall zu orten. Das hat er den Nanosensoren zu verdanken, die im Film „Spectre“ über eine Injektion den Weg in Bonds Blutbahn finden. Auch in der echten Welt wird an dieser Vision gearbeitet. Gerade im Blutkreislauf sollte keine unkontrollierte Verklumpung von Partikeln auftreten, damit feine Adern nicht verstopft werden.

Wissenschaftler des INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien fanden nun heraus, dass das Protein Hämoglobin das Zusammenklumpen einzelner Gold-Nanopartikel beeinflusst.

Wenn sich Nanopartikel einander nähern und anziehen, werden daraus entweder große Flocken, die mit dem bloßen Auge sichtbar sind, oder jedes Nanopartikel bleibt für sich alleine. Das war bisher die Meinung der Forscher – ganz oder gar nicht.

Dass dies nicht die einzigen Möglichkeiten sind, zeigten die Forscher vom INM: Sie entdeckten, dass auch ein Zwischenzustand möglich ist – Nanopartikel, die sich zu mikroskopisch kleinen, nicht sichtbaren Anhäufungen zusammenlagerten.

Die Ergebnisse ihrer Arbeit veröffentlichten die Forscher des INM und der Universität Bayreuth jüngst im Journal ACS NANO.

„Gerade für die Medizin sind diese Ergebnisse interessant“, meint Tobias Kraus, Physikochemiker am INM. Denn Nanopartikel würden heute zum Beispiel verwendet, um Medikamente zielgenau an ihren Wirkungsort zu bringen. „Dies ist nur möglich, wenn die Partikel nicht verklumpen, auch nicht zu mikroskopisch kleinen Partikeln. Nur dann können sie sich zum Beispiel durch die feinen Verästelungen der Blutgefäße bewegen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass besondere Vorsicht geboten ist, da theoretisch verklumpte Nanopartikel vorliegen können, obwohl man es nicht sieht “, sagt Kraus.

In ihrer Studie stellten die Wissenschaftler fest, dass das Konzentrationsverhältnis von Gold-Nanopartikeln und Hämoglobin ausschlaggebend dafür ist, ob große Flocken oder mikroskopisch winzige Anhäufungen entstehen.

In Mischungen mit hohen Konzentrationen an Nanopartikeln und wenig Hämoglobin sowie in Mischungen mit sehr wenigen Partikeln und viel Hämoglobin entstanden mikroskopisch winzige Verklumpungen. Bei anderen Konzentrationsverhältnissen verklumpten die Partikel komplett und bildeten sichtbare, dunkle Flocken.

Für ihre mikroskopischen Untersuchungen nutzen die Wissenschaftler Licht, Röntgenstrahlen und Elektronen. Damit konnten sie sowohl die Struktur der mikroskopisch winzigen Klumpen, als auch die Struktur der großen Flocken aufzeigen.

Originalpublikation:
Sebastian T. Moerz, Annette Kraegeloh, Munish Chanana, Tobias Kraus, „Formation mechanism for stable hybrid clusters of proteins and nanoparticles”; ACS Nano 9 (2015) 7, 6696-6705; DOI: 10.1021/acsnano.5b01043

Ihr Experte:
Dr. Tobias Kraus
INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien
Leiter Strukturbildung
Stellv. Leiter InnovationsZentrum INM
Tel: 0681-9300-389
tobias.kraus@leibniz-inm.de

Das INM erforscht und entwickelt Materialien – für heute, morgen und übermorgen. Chemiker, Physiker, Biologen, Material- und Ingenieurwissenschaftler prägen die Arbeit am INM. Vom Molekül bis zur Pilotfertigung richten die Forscher ihren Blick auf drei wesentliche Fragen: Welche Materialeigenschaften sind neu, wie untersucht man sie und wie kann man sie zukünftig für industrielle und lebensnahe Anwendungen nutzen? Dabei bestimmen vier Leitthemen die aktuellen Entwicklungen am INM: Neue Materialien für Energieanwendungen, Neue Konzepte für medizinische Oberflächen, Neue Oberflächenmaterialien für tribologische Systeme sowie Nano-Sicherheit und Nano-Bio. Die Forschung am INM gliedert sich in die drei Felder Nanokomposit-Technologie, Grenzflächenmaterialien und Biogrenzflächen.
Das INM - Leibniz-Institut für Neue Materialien mit Sitz in Saarbrücken ist ein internationales Zentrum für Materialforschung. Es kooperiert wissenschaftlich mit nationalen und internationalen Instituten und entwickelt für Unternehmen in aller Welt. Das INM ist ein Institut der Leibniz-Gemeinschaft und beschäftigt rund 210 Mitarbeiter.

Weitere Informationen:

http://www.leibniz-inm.de

Dr. Carola Jung | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Berichte zu: Hämoglobin INM Klumpen Nanopartikel Proteine

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Sauerstoffreiche Seen als Quelle für Methan identifiziert
05.12.2019 | Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)

nachricht Wie sich Blüten an ihre Bestäuber anpassen
05.12.2019 | Universität Wien

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: Bis zu 30 Prozent mehr Kapazität für Lithium-Ionen-Akkus

Durch Untersuchungen struktureller Veränderungen während der Synthese von Kathodenmaterialen für zukünftige Hochenergie-Lithium-Ionen-Akkus haben Forscherinnen und Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und kooperierender Einrichtungen neue und wesentliche Erkenntnisse über Degradationsmechanismen gewonnen. Diese könnten zur Entwicklung von Akkus mit deutlich erhöhter Kapazität beitragen, die etwa bei Elektrofahrzeugen eine größere Reichweite möglich machen. Über die Ergebnisse berichtet das Team in der Zeitschrift Nature Communications. (DOI 10.1038/s41467-019-13240-z)

Ein Durchbruch der Elektromobilität wird bislang unter anderem durch ungenügende Reichweiten der Fahrzeuge behindert. Helfen könnten Lithium-Ionen-Akkus mit...

Im Focus: Neue Klimadaten dank kompaktem Alexandritlaser

Höhere Atmosphärenschichten werden für Klimaforscher immer interessanter. Bereiche oberhalb von 40 km sind allerdings nur mit Höhenforschungsraketen direkt zugänglich. Ein LIDAR-System (Light Detection and Ranging) mit einem diodengepumpten Alexandritlaser schafft jetzt neue Möglichkeiten. Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Atmosphärenphysik (IAP) und des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT entwickeln ein System, das leicht zu transportieren ist und autark arbeitet. Damit kann in Zukunft ein LIDAR-Netzwerk kontinuierlich und weiträumig Daten aus der Atmosphäre liefern.

Der Klimawandel ist in diesen Tagen ein heißes Thema. Eine wichtige wissenschaftliche Grundlage zum Verständnis der Phänomene sind valide Modelle zur...

Im Focus: Auxetische Membranen - Paradoxes Ersatzgewebe für die Medizin

Ein Material, das dicker wird, wenn man daran zieht, scheint den Gesetzen der Physik zu widersprechen. Der sogenannte auxetische Effekt, der auch in der Natur vorkommt, ist jedoch für eine Vielzahl von Anwendungen interessant. Eine neue, vor kurzem im Fachblatt «Nature Communications» veröffentlichte Studie der Empa zeigt nun, wie sich das erstaunliche Materialverhalten weiter steigern lässt – und sogar für die Behandlung von Verletzungen und Gewebeschäden genutzt werden kann.

Die Natur macht es vor: Ein Kälbchen, das am Euter der Mutterkuh Milch saugt, nutzt eine faszinierende physikalische Eigenschaft der Kuhzitze: Diese besteht...

Im Focus: Meteoritengestein ist "bessere Diät"

Archaeon kann Meteoritengestein aufnehmen – und sich davon ernähren

Das Archaeon Metallosphaera sedula kann außerirdisches Material aufnehmen und verarbeiten. Das zeigt ein internationales Team um Astrobiologin Tetyana...

Im Focus: The coldest reaction

With ultracold chemistry, researchers get a first look at exactly what happens during a chemical reaction

The coldest chemical reaction in the known universe took place in what appears to be a chaotic mess of lasers. The appearance deceives: Deep within that...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

QURATOR 2020 – weltweit erste Konferenz für Kuratierungstechnologien

04.12.2019 | Veranstaltungen

Die Zukunft der Arbeit

03.12.2019 | Veranstaltungen

Intelligente Transportbehälter als Basis für neue Services der Intralogistik

03.12.2019 | Veranstaltungen

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

Bis zu 30 Prozent mehr Kapazität für Lithium-Ionen-Akkus

05.12.2019 | Energie und Elektrotechnik

Schweizer Weltraumteleskop CHEOPS: Raketenstart voraussichtlich am 17. Dezember 2019

05.12.2019 | Physik Astronomie

Höchster deutscher Forschungspreis geht nach Freiburg

05.12.2019 | Förderungen Preise

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