Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zellen unter Spannung

06.11.2019

Dresdner Forscher wollen die Bewegung von Zellen mathematisch untersuchen. Dies fördert die DFG mit einem Forschungsstipendium.

Professor Sebastian Aland von der HTW Dresden und Dr. Elisabeth Fischer-Friedrich vom Biotechnologischen Zentrum (BIOTEC) der TU Dresden erhalten ein dreijähriges Forschungsstipendium in Höhe von 400.000 Euro von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG).


Simulation der Dehnung, die in einer elastischen Kortexhülle nach uniaxialer Kompression erzeugt wird

Sebastian Aland


Aktive Kraftgeneratoren (Myosin), die Muster im Kortex einer zusammengedrückten, sich teilenden Zelle bilden

Elisabeth Fischer-Friedrich

Gemeinsam wollen die Wissenschaftler die „Viskoelastische Dynamik des Zellkortex“ untersuchen. „Als viskoelastisch bezeichnet man Materialien, deren Verhalten sowohl viskos (flüssig) als auch elastisch ist. Alltagsbeispiele sind zum Beispiel Zahnpasta oder Cremes, aber auch die Zellen unseres Körpers sind viskoelastisch.“, erläutert Sebastian Aland.

Um den Zellkortex, die Skelettstruktur, welche tierische Zellen umhüllt, besser zu verstehen, untersuchen die Physikerin und der Mathematiker, durch welche physikalischen Mechanismen sich chemische Muster im Zellkortex bilden.

Professor Aland: „Zellen stehen ständig unter mechanischer Spannung. Vergleichen sich das mit der elastischen Hülle eines Luftballons. Die Spannung wird deutlich spürbar, wenn man in den Luftballon sticht und er platzt. Bei Zellen entsteht diese Spannung allerdings nicht durch eine elastische Hülle, sondern durch Proteine im Zellkortex, die versuchen die Oberfläche der Zelle zusammenzuziehen. Durch gezielte Veränderungen der Proteinverteilung können Zellen beeinflussen, welche Bereiche ihrer Oberfläche sich zusammenziehen. Somit können sie bewusst ihre Form verändern, zum Beispiel, um sich bei der Zellteilung in zwei Hälften zu zerteilen.“

Der Professor für Simulation und Modellierung entwickelt mathematische Gleichungen, die das dabei stattfindende Wechselspiel zwischen der Strömung des Zellplasmas, der Zellform und den chemischen Prozessen auf der Zelloberfläche beschreiben. Das Zellinnere und der Zellkortex werden anschließend durch bewegte dreidimensionale Gitter repräsentiert, auf denen die entstandenen Gleichungen gelöst werden.

Das Projekt ist Teil der neuen DFG-Forschungsgruppe an der TU Dresden „Vector- and Tensor-Valued Surface PDEs”. Die Forschungsgruppe unter Leitung von Professor Axel Voigt (TU Dresden) wird neue Methoden entwickeln, um partielle Differentialgleichungen (PDE) mit Hilfe des Computers zu lösen.

Der Fokus liegt dabei auf Gleichungstypen, die auf gekrümmten Oberflächen definiert sind und tensor- oder vektorwertige Größen beschreiben. Durch solche Gleichungen lässt sich zum Beispiel die Mechanik der Verformung von tierischen Zellen beschreiben. Ziel ist es, durch ein besseres Verständnis biologischer Prozesse langfristig neue Entwicklungen in der Medizin, zum Beispiel in der Krebsforschung, voranzubringen.

Die DFG fördert Forschungsgruppen als Verbund herausragender Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die an einem Forschungsvorhaben auf internationalem Niveau arbeiten.

Professor Sebastian Aland ist seit 2017 an der HTW Dresden und entwickelt Methoden zur Modellierung und Simulation biologischer, physikalischer und chemischer Prozesse.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

HTW Dresden
Fakultät Informatik/Mathematik
Prof. Sebastian Aland
E-Mail: sebastian.aland@htw-dresden.de

Weitere Informationen:

http://www.htw-dresden.de
http://www.alandlab.de - Forschungsgruppe Prof. Aland

Constanze Elgleb | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Virtueller Roboterschwarm auf dem Mars
06.04.2020 | Technologie-Zentrum Informatik und Informationstechnik

nachricht Pflanzenbestimmung mit Flora Incognita App im März verzehnfacht
03.04.2020 | Technische Universität Ilmenau

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Belle II liefert erste Ergebnisse: Auf der Suche nach dem Z‘-Boson

Vor ziemlich genau einem Jahr ist das Belle II-Experiment angelaufen. Jetzt veröffentlicht das renommierte Journal Physical Review Letters die ersten Resultate des Detektors. Die Arbeit befasst sich mit einem neuen Teilchen im Zusammenhang mit der Dunklen Materie, die nach heutigem Kenntnisstand etwa 25 Prozent des Universums ausmacht.

Seit etwa einem Jahr nimmt das Belle II-Experiment Daten für physikalische Messungen. Sowohl der Elektron-Positron-Beschleuniger SuperKEKB als auch der...

Im Focus: Belle II yields the first results: In search of the Z′ boson

The Belle II experiment has been collecting data from physical measurements for about one year. After several years of rebuilding work, both the SuperKEKB electron–positron accelerator and the Belle II detector have been improved compared with their predecessors in order to achieve a 40-fold higher data rate.

Scientists at 12 institutes in Germany are involved in constructing and operating the detector, developing evaluation algorithms, and analyzing the data.

Im Focus: Wenn Ionen an ihrem Käfig rütteln

In vielen Bereichen spielen „Elektrolyte“ eine wichtige Rolle: Sie sind bei der Speicherung von Energie in unserem Körper wie auch in Batterien von großer Bedeutung. Um Energie freizusetzen, müssen sich Ionen – geladene Atome – in einer Flüssigkeit, wie bspw. Wasser, bewegen. Bisher war jedoch der präzise Mechanismus, wie genau sie sich durch die Atome und Moleküle der Elektrolyt-Flüssigkeit bewegen, weitgehend unverstanden. Wissenschaftler*innen des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung haben nun gezeigt, dass der durch die Bewegung von Ionen bestimmte elektrische Widerstand einer Elektrolyt-Flüssigkeit sich auf mikroskopische Schwingungen dieser gelösten Ionen zurückführen lässt.

Kochsalz wird in der Chemie auch als Natriumchlorid bezeichnet. Löst man Kochsalz in Wasser lösen sich Natrium und Chlorid als positiv bzw. negativ geladene...

Im Focus: When ions rattle their cage

Electrolytes play a key role in many areas: They are crucial for the storage of energy in our body as well as in batteries. In order to release energy, ions - charged atoms - must move in a liquid such as water. Until now the precise mechanism by which they move through the atoms and molecules of the electrolyte has, however, remained largely unknown. Scientists at the Max Planck Institute for Polymer Research have now shown that the electrical resistance of an electrolyte, which is determined by the motion of ions, can be traced back to microscopic vibrations of these dissolved ions.

In chemistry, common table salt is also known as sodium chloride. If this salt is dissolved in water, sodium and chloride atoms dissolve as positively or...

Im Focus: Den Regen für Hydrovoltaik nutzen

Wassertropfen, die auf Oberflächen fallen oder über sie gleiten, können Spuren elektrischer Ladung hinterlassen, so dass sich die Tropfen selbst aufladen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPI-P) in Mainz haben dieses Phänomen, das uns auch in unserem Alltag begleitet, nun detailliert untersucht. Sie entwickelten eine Methode zur Quantifizierung der Ladungserzeugung und entwickelten zusätzlich ein theoretisches Modell zum besseren Verständnis. Nach Ansicht der Wissenschaftler könnte der beobachtete Effekt eine Möglichkeit zur Energieerzeugung und ein wichtiger Baustein zum Verständnis der Reibungselektrizität sein.

Wassertropfen, die über nicht leitende Oberflächen gleiten, sind überall in unserem Leben zu finden: Vom Tropfen einer Kaffeemaschine über eine Dusche bis hin...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Aachener Werkzeugmaschinen-Kolloquium AWK’21 findet am 10. und 11. Juni 2021 statt

06.04.2020 | Veranstaltungen

Interdisziplinärer Austausch zum Design elektrochemischer Reaktoren

03.04.2020 | Veranstaltungen

13. »AKL – International Laser Technology Congress«: 4.–6. Mai 2022 in Aachen – Lasertechnik Live bereits früher!

02.04.2020 | Veranstaltungen

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

Belle II liefert erste Ergebnisse: Auf der Suche nach dem Z‘-Boson

07.04.2020 | Physik Astronomie

Festkörperphysik: Vorhersage der Quantenphysik experimentell nachgewiesen

07.04.2020 | Physik Astronomie

Wie Serotonin die Kommunikation im Gehirn ausbalanciert

07.04.2020 | Biowissenschaften Chemie

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