Nanotechnologie ermöglicht Einblick in zelluläre P

Nanotechnologie ermöglicht Einblick in zelluläre Prozesse
Wirksamkeit neuer Medikamente mit Quantum Dots erfassbar

Göttingen (pte, 5. März 2004 16:49) - Mit Hilfe von Halbleiter-Nanokristallen ist es Göttinger Forschern gelungen, die Übermittlung von Steuersignalen für die Gene in einer Zelle im Film festzuhalten. Dieser innovative Schritt soll bei der Entwicklung neuer Krebsmedikamente zu besseren und vor allem auch zu rascheren Ergebnissen führen, berichtet die Max-Plack-Gesellschaft (MPG) www.mpg.de heute, Freitag.

Gemeinsam mit zwei Forschergruppen der argentinischen Universidad de Buenos Aires ist den deutschen Forschern gelungen Quantenpunkte, das sind etwa ein zehn Millionstel Millimeter große Halbleiterkristalle, die Quantum Dots (QDs) genannt werden, als winzige Marker zu benutzen. Damit können einzelne Gene, Nukleinsäuren, Proteine oder auch kleine Moleküle sichtbar gemacht und in Zellen verfolgt werden. Unter Einwirkung von Laserlicht leuchten die QDs in verschiedenen Farben auf. "Die auf diese Weise entstehenden QD-Komplexe binden an ihr Zielmolekül und können, abhängig von ihrer Größe, in allen Farben und bis zu 1000fach heller leuchten als Fluoreszenzfarbstoffe", berichtet die MPG.

Dem Forschungsteam ist es dabei gelungen, zum ersten Mal die Signalübermittlung innerhalb der so genannten erbB-Rezeptorenfamilie, der Zielsubstanz vieler Krebsmedikamente, sichtbar zu machen. "Gleichzeitig ist es zum ersten Mal überhaupt gelungen, die von Wachstumsfaktoren abhängige Kommunikation einer Zelle mit ihrer Umgebung in bewegten Bildern festzuhalten", so die Wissenschaftler. "Die Untersuchungen am lebenden Objekt ergaben völlig neue Einsichten in zelluläre Prozesse und Interaktionen, die sich bisher nur an fixierten, also toten Zellen studieren ließen", erklärt Forschungsleiter Thomas Jovin, Direktor der Abteilung Molekulare Biologie am Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie. Das Verständnis der Signalübertragungen in der Zelle sei essenziell für die Entwicklung von Therapien. Die Wissenschaftler haben über ihre Forschungsarbeit im Fachmagazin Nature Biotechnology berichtet. (Ende)

Extrem fein, dabei unglaublich stark: Garn aus Nanoröhrchen

Forscher überwinden Hürden auf dem Weg zu neuem Nanowerkstoff


Extrem haltbare Kevlar-Fasern bekommen Konkurrenz. Nanoröhrchen aus Kohlenstoff können theoretisch ein Vielfaches an Belastung aushalten und bisher unerreicht weit gespannte Brücken oder bessere, schusssichere Westen ermöglichen. Britischen Forschern von der Cambridge University gelang nun ein weiterer Schritt auf dem langen Weg, auch in der Praxis die nur wenige Millionstel Millimeter dicken Röhrchen zu nutzbaren Fasern zu winden. Über ihr Verfahren berichten sie in einer Online-Veröffentlichung der Fachzeitschrift Science.

Ohne jeden Zusatz von Lösungsmitteln und damit potenziell umweltfreundlich konnten die Forscher einzelne Röhrchen unmittelbar nach deren Herstellung zu einem extrem feinen Garn verwinden. Aus einer heißen Dampfphase eines Ethanol-Gemischs lagerten sich die Kohlenstoffatome exakt geordnet und unterstützt durch das Katalysator-Material Ferrocen zu Nanoröhrchen zusammen. So entstehen einzelne Fasern, die durch eine Drehung direkt zu einem Garn zusammengerollt werden können.

Zwar reicht die Festigkeit dieses Nanogarns, das prinzipiell Längen von Zentimetern erreichen kann, noch nicht an die einer herkömmlichen Kohlefaser heran, doch dieses Problem könnte mit einer Methode, entwickelt von Forschern der Technischen Hochschule im schweizerischen Lausanne, gelöst werden. Die Arbeitsgruppe um Laszlo Forro schweißte einzelne Röhrchen fester als jemals zuvor zu einer kompakten Faser zusammen. Im Fachblatt "Nature Materials" beschrieben die Wissenschaftler vor Kurzem, wie sie ganze Bündel einwandiger Röhrchen mithilfe schneller, energiereicher Elektronen, wie sie der Spitze eines Elektronenmikroskops entspringen, miteinander verbanden.

Angeregt durch die Elektronen brachen an vielen Stellen chemische Bindungen erst auf, um dann neue, festere Brücken mit den Kohlenstoff-Atomen der benachbarten Röhrchen zu bilden. Diese kovalenten Bindungen verhindern sehr viel effektiver als die zuvor wirkenden schwachen van-der-Waals-Kräfte, dass die Röhrchen aneinander entlanggleiten. Mit diesen Ergebnissen scheint es wahrscheinlich, dass Fasern aus Nanoröhrchen den zweiten potenziellen Markt dieses neuen Werkstoffs neben den Verbundwerkstoffen eröffnen werden.

Jan Oliver Löfken