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News & Pressemitteilungen 2012
(Ältere News: 2011 | 2010 | 2009 | 2006 - 2008)
Nanodrähte für kleinste Schaltkreise
Das ISAS beteiligt sich an einer DFG-Forschergruppe zu atomaren Drähten.
Am 1. Dezember startet die DFG-Forschergruppe FOR1700, die sich die systematische Untersuchung von metallischen Nanodrähten als Grundlage für neue elektronische Bauteile zum Ziel gesetzt hat. Beteiligt an der Forschergruppe ist auch das Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften (ISAS).
Die Computertechnologie folgt seit Jahrzehnten einer Prognose, die Gordon Moore, Mitbegründer der Firma Intel, im Jahr 1965 aufstellte: Alle eineinhalb bis zwei Jahre wird sich die Zahl der Transistoren auf einem Computerchip verdoppeln, behauptete er damals. Bislang lag er damit weitgehend richtig, doch um das so genannte Moore’sche Gesetz zu erfüllen, müssen die Schaltkreise auf den Chips immer kleiner werden. „Die Computertechnologie, so wie wir sie heute kennen, wird zwangsläufig irgendwann an ihre Grenzen stoßen“, erklärt Professor Norbert Esser, Leiter des Forschungsbereichs Material- und Grenzflächenanalytik am ISAS. „Dann brauchen wir ganz neue elektronische Bauteile.“
Einer der Hoffnungsträger für solche Bauteile sind die so genannten metallischen Nanodrähte: Winzige Strukturen aus Metallatomen, die sich hintereinander anordnen und so eine Kette von mehreren hundert Nanometern Länge, aber nur einem halben Nanometer Breite bilden. Diese kleinsten aller Drähte können sehr ungewöhnliche physikalische Eigenschaften zeigen. Zum Beispiel können derart kleine Strukturen die Ladung der Elektronen und ihren Spin, also die Drehung der Elektronen um ihre eigene Achse, unabhängig voneinander durch den Nanodraht leiten. Beim Ladungstransport wird ein Elektron von Atom zu Atom weitergereicht, so dass die winzigen Drähte wie ihre großen Gegenstücke Strom in eine Richtung transportieren. Andererseits können die Elektronen, selbst wenn sie nicht durch den Draht wandern, ihre Spin-Richtung verändern und damit sozusagen in einen anderen Zustand „umklappen“. „Diese Eigenschaft könnte man nutzen, um elektronische Bauelemente zu entwickeln, die auf Spin statt auf Ladung basieren“, meint Norbert Esser. Solche Bauteile wären nicht nur viel kleiner, sondern auch viel schneller als herkömmliche Transistoren.
Bis die ersten Schalter auf Basis von Nanodrähten einsatzbereit sind, ist es allerdings noch ein weiter Weg, denn viele mögliche Eigenschaften der winzigen Strukturen sind bislang nur mit theoretischen Modellen simuliert worden. Diese Modelle gehen von eindimensionalen Strukturen aus – als würden die Drähte frei im Raum schweben – und zeigen, dass solche freie Drähte prinzipiell instabil sind. In der Realität stehen die Drähte natürlich immer in Wechselwirkung mit ihrer Umgebung, etwa mit dem Substrat, auf dem sie aufgebracht sind, und diese Umgebung stabilisiert sie. „Die große Frage für uns ist deshalb: Wie müssen wir unsere Vorstellungen von eindimensionalen Drähten anpassen, damit sie die Wirklichkeit beschreiben?“, erklärt Esser.
FOR1700 ist aufgeteilt in sieben Teilprojekte; das ISAS wird sich vor allem mit der Frage beschäftigen, wie die Atome im Nanodraht angeordnet sind, wie also die atomare Struktur aussieht, und wie leitfähig die Drähte tatsächlich sind. Um diesen Fragen auf den Grund zu gehen, nutzen die Wissenschaftler der AG Nanostrukturen optische Methoden , die ihnen berührungslose Analysen ermöglichen. Zum Einsatz kommen Raman-Spektroskopie sowie Reflexions-Anisotropie-Spektroskopie, kurz RAS. „Ein Teilaspekt unseres Projektes ist es auch, diese Methoden als Standard-Prüfmethoden für die Herstellung von Nanodrähten zu etablieren“, so Esser.
Hintergrundinfos:
Die Forschergruppe FOR1700 startet am 1. Dezember 2012 und wird zunächst für drei Jahre gefördert; nach einer Zwischenbegutachtung sind weitere drei Jahre Förderung möglich. Koordiniert wird die Forschergruppe von der Leibniz-Universität in Hannover.
An FOR1700 sind folgende Einrichtungen beteiligt: Leibniz-Universität Hannover; Friedrich-Schiller-Universität Jena; Universität Duisburg-Essen; Universität Würzburg; Technische Universität Berlin; Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg; Universität Paderborn; Universität Osnabrück; Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften – ISAS – e.V.; Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft.
Weitere Informationen zu FOR1700 unter www.atomicwires.de.
Das ISAS ist in das Teilprojekt E3 eingebunden (Surface optical spectroscopy of phonon and electron excitations in quasi-one dimensional metallic nanostructures), in dem es mit der Universität Heidelberg kooperiert. Für die ersten drei Jahre erhält das Institut etwa 317.000 Euro Fördermittel.
Das ISAS ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft, die 86 selbständige Forschungseinrichtungen verbindet. Deren Ausrichtung reicht von den Natur-, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Raum- und Sozialwissenschaften bis zu den Geisteswissenschaften. Leibniz-Institute bearbeiten gesellschaftlich, ökonomisch und ökologisch relevante Fragestellungen. Sie betreiben erkenntnis- und anwendungsorientierte Grundlagenforschung. Sie unterhalten wissenschaftliche Infrastrukturen und bieten forschungsbasierte Dienstleistungen an. Die Leibniz-Gemeinschaft setzt Schwerpunkte im Wissenstransfer in Richtung Politik, Wissenschaft, Wirtschaft und Öffentlichkeit. Leibniz-Institute pflegen intensive Kooperationen mit den Hochschulen – unter anderem in Form der Wissenschaftscampi –, mit der Industrie und anderen Partnern im In- und Ausland. Sie unterliegen einem maßstabsetzenden transparenten und unabhängigen Begutachtungsverfahren. Aufgrund ihrer gesamtstaatlichen Bedeutung fördern Bund und Länder die Institute der Leibniz-Gemeinschaft gemeinsam. Die Leibniz-Institute beschäftigen rund 16.500 Personen, darunter 7.700 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Der Gesamtetat der Institute liegt bei 1,4 Milliarden Euro.
Weitere Informationen unter www.leibniz-gemeinschaft.de.
Verantwortlich für den Text: Tinka Wolf, Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften – ISAS – e.V.
Der Abdruck der Pressemitteilung ist kostenfrei unter Nennung der Quelle. Über ein Belegexemplar würden wir uns freuen.
Kontakt:
Tinka Wolf
Referentin für Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Tel: 0231 1392 234
Mobil: 0176 24607906
Mail: tinka.wolf(at)isas.de
Prof. Dr. Norbert Esser
AG Nanostrukturen
Tel: 030 6392 3543
Mail: norbert.esser(at)isas.de
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Die Entschlüsselung der Blutplättchen
Mit einer umfassenden Analyse des Blutplättchen-Proteoms sorgen die AG Systemanalyse und die Nachwuchsgruppe Signaltransferprozesse derzeit für Aufsehen unter Thrombozytenforschern. Die Wissenschaftler haben in einer einzigen Studie etwa 4000 verschiedene Blutplättchen-Proteine und mehr als 2500 Phosphorylierungsstellen identifiziert; außerdem konnten sie für etwa 3700 der 4000 Proteine die Anzahl der Kopien pro Zelle bestimmen. Die Studie wurde am 11. Oktober im Fachmagazin "Blood" veröffentlicht.
Blutplättchen oder Thrombozyten sind eine spezielle Art von Blutzellen, die für die Blutgerinnung und damit auch für die Wundheilung verantwortlich sind. Ihre Fähigkeit, Blut verklumpen zu lassen, macht sie aber auch gefährlich: Sie können Blutgerinnsel erzeugen und Blutgefäße verstopfen und sind somit entscheidend in die Entstehung von Thrombosen und Herzkreislauferkrankungen involviert. Letztere gelten als die weltweit häufigste Todesursache: laut einer Studie der Weltgesundheitsorganisation WHO starben im Jahr 2008 mehr als 17 Millionen Menschen an einer Erkrankung des Herz-Kreislaufsystems, was einer Rate von 30 Prozent aller Todesfälle weltweit entspricht. Es ist daher ein wichtiges Ziel der biomedizinischen Forschung, die Funktionen von Thrombozyten besser zu verstehen.
Das Proteom – also die Gesamtheit aller in einer Zelle enthaltenen Proteine – kann über Funktion und Fehlfunktion der Zelle Auskunft geben, wenn es vollständig bekannt ist. Bislang jedoch waren in Thrombozyten erst 2000 Proteine identifiziert. Die neue Studie dagegen deckt etwa 85 Prozent des Blutplättchen-Proteoms ab und zeigt zudem auf, welches Protein in welcher Menge vorliegt. Die Autoren eines Kommentars zu der Studie, der in derselben Ausgabe des Magazins "Blood" erschienen ist, loben die "beeindruckende, nahezu vollständige quantitative Analyse" und sprechen von "einem wichtigen und entscheidenden Schritt" in diesem Forschungsbereich.
Wie gründlich die ISAS-Wissenschaftler und ihre Kooperationspartner gearbeitet haben, zeigt sich an der Bewertung der Rohdaten durch die "Global Proteome Machine" (GPM), einer Website, die solche Daten auswertet und benotet. Mitte Oktober wurde der Datensatz der Thrombozyten-Studie zum "Datensatz der Woche" ernannt und als "sehr gut" bewertet. Es war bereits das zweite Mal in Folge, dass ein Datensatz der Forscher diese Auszeichnung erhielt: Anfang Oktober wurden bereits die Daten aus einer anderen Studie ("Integral Quantification Accuracy Estimation for Reporter Ion-based Quantitative Proteomics (iQuARI).", J Proteome Res., 2012 Oct 5) zum "Datensatz der Woche" ernannt und dabei sogar mit der Höchstnote "Exzellente Daten (leading the field)" bewertet.
Weiterführende Links:
> Studie in "Blood" (nur mit Anmeldung)
> Zugehöriger Kommentar in "Blood"
> The Global Proteome Machine (GPM)
Kooperationspartner:
- Institut für Klinische Biochemie und Pathobiochemie, Universitätsklinikum Würzburg
- Center for Thrombosis and Haemostasis, Universitätsklinikum der Johannes Gutenberg-Universität Mainz
- Department of Medical Protein Research, Vlaams Instituut voor Biotechnologie (VIB), Ghent, Belgium
- Department of Biochemistry, Ghent University, Belgium
- Medizinisches Proteom-Center (MPC), Ruhr-Universität Bochum
"Elektronische Suchhunde" sollen Container kontrollieren
Das ISAS beteiligt sich an einem EU-Projekt zum Aufspüren von Menschen in Frachtcontainern.
"Dutzende Tote in Frachtcontainer gefunden": Schreckensmeldungen dieser Art tauchen immer wieder in den Medien auf. Für gewöhnlich sind es Flüchtlinge, die von Schleusern in die Container gepfercht und in andere Länder verschifft werden. Nicht selten enden solche Reisen tödlich.
Um Flüchtlinge in Frachtcontainern künftig schneller – und vor allem lebend – zu finden, hat ein internationales Forscherkonsortium nun ein EU-Projekt mit dem Kurztitel DOGGIES (für "Detection of Olfactory traces by orthoGonal Gas identification technologIES") ins Leben gerufen. An dem Konsortium ist auch das ISAS beteiligt: Dr. Wolfgang Vautz aus der AG Systemanalyse in Dortmund steuert seine Erfahrungen im Bereich der "elektronischen Suchhunde" bei.
In einem früheren EU-Projekt haben Vautz und seine Kollegen bereits Methoden erforscht, um Verschüttete in Katastrophengebieten aufzuspüren – mit einem Gerät, das, ähnlich wie ein echter Suchhund, anhand von bestimmten Molekülen in der Luft erkennen kann, wo ein lebender Mensch unter den Trümmern liegt. "DOGGIES verfolgt einen ähnlichen Ansatz", erklärt Vautz, "nur dass wir diesmal keine verschütteten Personen suchen, sondern versteckte Personen."
Der "elektronische Suchhund" ist eine von mehreren Methoden, mit denen das DOGGIES-Projektteam arbeiten will. Für das Gerät nutzt Wolfgang Vautz die sogenannte Ionenmobilitätsspektrometrie (IMS): Dabei wird den untersuchten Molekülen zunächst eine Ladung zugefügt (Ionisierung), so dass sie mit Hilfe eines elektrischen Feldes beschleunigt und durch ein sogenanntes Driftgas geleitet werden können. Je nach Größe, Masse und Form werden sie in diesem Gas voneinander getrennt: Kleinere Moleküle kommen schneller voran, größere brauchen länger. Anhand der Driftgeschwindigkeit können die Wissenschaftler erkennen, mit welchen Stoffen sie es zu tun haben.
Dank ihrer langjährigen Erfahrung mit IMS konnten die Forscher bereits ein Muster von elf Substanzen identifizieren, die sich in der Atemluft von Menschen befinden. Anhand dieses Musters können sie Menschen aufspüren – die Voraussetzung dafür ist allerdings ein tragbares Gerät, das sich überall einsetzen lässt und schnelle Analysen liefert.
Für das DOGGIES-Projekt wollen Vautz und seine Kollegen das Muster der "Lebenszeichen" nun erweitern und vor allem an die speziellen Gegebenheiten in Frachtcontainern anpassen – denn die sind oft mit Gasen gefüllt, um die Waren zu schützen oder frisch zu halten. "Damit die Methode zuverlässig funktioniert, müssen wir wissen, mit welchen Gasen wir es zu tun haben und wie das IMS darauf reagiert", erklärt der Wissenschaftler.
Hauptaufgabe des ISAS wird es daher sein, verschiedenste Substanzen und Substanzkombinationen durchzutesten und das IMS auf seine neue Aufgabe einzustellen. Dabei kooperiert das Institut eng mit der G.A.S. Gesellschaft für analytische Sensorsysteme, die vor einigen Jahren als Ausgründung aus dem ISAS hervorgegangen ist und den tragbaren Prototyp des Gerätes bauen will.
Das DOGGIES-Projekt ist im Juni gestartet. Es wird drei Jahre lang mit insgesamt 3,5 Millionen Euro gefördert und vom III-V Lab in Frankreich koordiniert; beteiligt sind 13 europäische Firmen und Forschungseinrichtungen.
Hintergrundinfos:
Das ISAS ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft, zu der zurzeit 87 Forschungsinstitute und wissenschaftliche Infrastruktureinrichtungen für die Forschung sowie zwei assoziierte Mitglieder gehören. Die Ausrichtung der Leibniz-Institute reicht von den Natur-, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Sozial- und Raumwissenschaften bis hin zu den Geisteswissenschaften. Leibniz-Institute arbeiten strategisch und themenorientiert an Fragestellungen von gesamtgesellschaftlicher Bedeutung. Bund und Länder fördern die Institute der Leibniz-Gemeinschaft daher gemeinsam. Die Leibniz-Institute beschäftigen etwa 16.800 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, davon sind ca. 7.800 Wissenschaftler, davon wiederum 3.300 Nachwuchswissenschaftler. Weitere Informationen unter www.leibniz-gemeinschaft.de.
Die Forschungsarbeiten werden gemäß der Finanzhilfevereinbarung Nr. 285446 im Zuge des Siebten Rahmenprogramms der Europäischen Union (RP7/2007-2013) gefördert.
Der volle Titel des Projekts lautet „Detection of Olfactory traces by orthoGonal Gas identification technologIES“, Akronym: DOGGIES.
Verantwortlich für den Text: Tinka Wolf, Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften – ISAS – e.V.
Der Abdruck der Pressemitteilung ist kostenfrei unter Nennung der Quelle. Über ein Belegexemplar würden wir uns freuen.
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Tinka Wolf
Referentin für Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Tel: 0231 1392 234
Mobil: 0176 24607906
Mail: tinka.wolf(at)isas.de
Dr. Wolfgang Vautz
AG Systembiologie
Tel: 0231 1392 169
Mail: wolfgang.vautz(at)isas.de
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ISAS-Jahresbericht 2011 jetzt online
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Familienfreundliche Wissenschaft: ISAS erhält das Zertifikat zum audit berufundfamilie
- Regina Fehring, Gleichstellungsbeauftragte des ISAS (5. von rechts) nahm das Zertifikat bei der Zeremonie in Berlin entgegen.
Das Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften (ISAS) wurde am 11. Juni 2012 für seine familienbewusste Personalpolitik ausgezeichnet. In einer Festveranstaltung in Berlin erhielt es das Zertifikat zum audit berufundfamilie, das von der berufundfamilie gGmbH – einer Initiative der Gemeinnützigen Hertie-Stiftung – erteilt wird. Das ISAS zählt zu den 152 Arbeitgebern dieses Zertifizierungsjahres, die das Zertifikat zum audit berufundfamilie zum ersten Mal erhalten.
Allein in NRW sind bereits 189 Unternehmen und Institutionen mit dem audit berufundfamilie bzw. audit familiengerechte hochschule zertifiziert, in Berlin weitere 57. Insgesamt tragen in Deutschland aktuell rund 1.000 Arbeitgeber das Zertifikat, darunter 490 Unternehmen, 379 Institutionen und 129 Hochschulen.
Mit dem audit berufundfamilie bekennt sich das ISAS zu einer familienbewussten Personalpolitik, die den MitarbeiterInnen weitere Möglichkeiten verschafft, um Beruf und Familie unter einen Hut zu bringen. Das ist besonders in den Naturwissenschaften eine schwierige Aufgabe, denn Forschung ist kein Nine-to-Five-Job. Das schlägt sich unter anderem in einer geringen Anzahl weiblicher Wissenschaftler mit Leitungsaufgaben nieder: Obwohl immer mehr junge Frauen eines der so genannten MINT-Fächer (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften, Technik) studieren, schaffen es nur wenige von ihnen später bis an die Spitze einer Forscherkarriere. Auch das ISAS hat mit dem Mangel an weiblichen Spitzenforscherinnen zu kämpfen.
„Angesichts der demographischen Entwicklung und des niedrigen Frauenanteils in der Wissenschaft ist es für Forschungseinrichtungen wie das ISAS zwingend notwendig, unsere Arbeitsplätze so familiengerecht wie möglich zu gestalten“, erklärt Prof. Albert Sickmann, Vorstandsvorsitzender des Instituts. Er ist selber im vergangenen Jahr Vater geworden und weiß um die Schwierigkeiten, mit denen junge Familien gerade im Bereich der Forschung zu kämpfen haben.
Dabei hat das ISAS die Grundbedingungen für familienfreundliches Arbeiten bereits umgesetzt: Schon heute gibt es ein flexibles Arbeitszeitmodell und verschiedene Möglichkeiten für Elternzeitregelungen. Doch das Institut will noch einen Schritt weitergehen und eine familienfreundliche Unternehmenskultur etablieren. Dazu wurde ein Maßnahmenkatalog vereinbart, in dem unter anderem noch bessere Kommunikationsstrukturen und eine familiengerechte Arbeitsstruktur festgeschrieben sind.
Das audit, das unter der Schirmherrschaft von Bundesfamilienministerin Dr. Kristina Schröder und Bundeswirtschaftsminister Dr. Philipp Rösler steht, ist das strategische Managementinstrument, das Arbeitgeber darin unterstützt, Unternehmensziele und Mitarbeiterinteressen in eine tragfähige, wirtschaftlich attraktive Balance zu bringen. Es wird von den führenden deutschen Wirtschaftsverbänden BDA, BDI, DIHK und ZDH empfohlen.
Für den Erhalt des Qualitätssiegels hatte sich das ISAS einem eingehenden Auditierungsverfahren unterzogen, in dem der Status quo der bereits angebotenen Maßnahmen zur besseren Balance von Beruf und Familie erfasst und angepasst wurde. Mit verbindlichen Zielvereinbarungen sorgt das audit dafür, dass Familienbewusstsein in der Unternehmenskultur noch tiefer verankert wird.
Hintergrundinfos:
Das ISAS ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft, zu der zurzeit 87 Forschungsinstitute und wissenschaftliche Infrastruktureinrichtungen für die Forschung sowie zwei assoziierte Mitglieder gehören. Die Ausrichtung der Leibniz-Institute reicht von den Natur-, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Sozial- und Raumwissenschaften bis hin zu den Geisteswissenschaften. Leibniz-Institute arbeiten strategisch und themenorientiert an Fragestellungen von gesamtgesellschaftlicher Bedeutung. Bund und Länder fördern die Institute der Leibniz-Gemeinschaft daher gemeinsam. Die Leibniz-Institute beschäftigen etwa 16.800 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, davon sind ca. 7.800 Wissenschaftler, davon wiederum 3.300 Nachwuchswissenschaftler.
Weitere Informationen unter www.leibniz-gemeinschaft.de.
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Tinka Wolf
Referentin für Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Tel: 0231 1392 234
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Zell-Entwicklung auf Knopfdruck
- Schematische Darstellung einer Polymerbürste. Oben: Nur die Molekülketten der abstoßenden Polymerart sind ausgestreckt, die Partikel bleiben auf Abstand. Unten: Die Umgebungsbedingungen wurden verändert, die Molekülketten der anziehenden Polymerart strecken sich und die Partikel können an ihr haften bleiben. Grafik: ISAS, alle Rechte frei
Forscher wollen schaltbare Polymerbürsten für die Stammzellforschung entwickeln
Oberflächen, die auf Kommando ihre Eigenschaften ändern – das klingt zunächst nach einer netten Spielerei. Doch ein amerikanisch-deutsches Forscherteam mit Beteiligung des Leibniz-Instituts für Analytische Wissenschaften (ISAS) hat große Pläne für die so genannten „schaltbaren Polymerbürsten“: Sie wollen smarte Oberflächen entwickeln, die eines Tages in der Stammzellforschung eingesetzt werden können, um Zellen zu stimulieren und ihre Entwicklung zu kontrollieren. Dazu haben die Wissenschaftler ein Projekt bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) eingeworben, das Anfang Mai gestartet ist. Am 4. Mai traf sich das Konsortium zu einem Kick-off-Meeting.
Die schaltbaren Bürsten bestehen aus langkettigen Molekülen – so genannten Polymeren –, die auf einer Oberfläche befestigt sind und wie die Borsten einer Bürste nebeneinander stehen. Je nach Art des Polymers können sie verschiedene Stoffe binden oder abstoßen, und sie können ihre Eigenschaften verändern, wenn sich die Umgebungsbedingungen verändern. So gibt es zum Beispiel pH-empfindliche Polymere, die in saurer Umgebung eine wasserabweisende Form annehmen und bei steigendem pH-Wert auf „wasserliebend“ umschalten. Diese einfachen Polymerbürsten wurden bereits vor einigen Jahren entwickelt und seither intensiv untersucht. „Mit ihnen kann man zum Beispiel Proteine binden und auf Kommando wieder von der Oberfläche lösen. Denkbare Anwendungen dafür wären etwa einfache Biosensoren“, meint Dr. Karsten Hinrichs vom ISAS, der für die optische Analyse der Polymerbürsten zuständig ist.
Doch das Potenzial, das in der Entwicklung steckt, ist mit solchen Anwendungen noch lange nicht ausgeschöpft. Das Wissenschaftlerteam (neben dem ISAS sind beteiligt: die Clarkson University in Potsdam, New York, die Clemson University in Clemson, South Carolina, die University of California in Davis, Kalifornien, die TU Dresden, die Universität Göttingen sowie das Leibniz-Institut für Polymerforschung in Dresden) will komplexe Bürsten entwickeln, die zwischen mehr als nur zwei Zuständen umschalten können. Dank einer Mischung aus verschiedenen Polymeren, die gezielt bestimmte Moleküle anbieten können, sollen Oberflächen entstehen, die die einzelnen Stufen der Stammzellentwicklung unterstützen und stimulieren. Die Polymere könnten im richtigen Moment die Substanzen an der Oberfläche präsentieren, die für den nächsten Entwicklungsschritt der Zellen benötigt werden. „Das würde es uns auch erlauben, die zeitlichen Effekte von Wachstumsfaktoren auf die Stammzell-Differenzierung zu untersuchen“, erklären die Forscher.
Ein erster Schritt in Richtung komplexer Polymerbürsten ist bereits gemacht: Die Wissenschaftler haben eine so genannte binäre Bürste mit zwei verschiedenen Polymertypen entwickelt, die nicht einfach nur von wasserliebend auf wasserabweisend umschaltet, sondern dabei graduell reguliert werden kann. So können sie kontrollieren, wie stark Moleküle an der Bürste haften.
In den kommenden Jahren will das Team nun mit verschiedenen Polymermaterialien experimentieren, die auf unterschiedliche Stimuli reagieren, um die Bürsten umzuschalten: etwa mit Temperatur, Magnetfeld oder elektrischen Signalen. Außerdem soll mit den unterschiedlichen Polymeren getestet werden, wie man die benötigten Wachstumsfaktoren am besten binden und an der Oberfläche exponieren kann. Ergänzt werden diese Experimente durch kinetische Studien und theoretische Modelle. Die beteiligten Arbeitsgruppen bilden ein interdisziplinäres Netzwerk: Während das Leibniz-Institut für Polymerforschung (IPF), die Clemson University und die Clarkson University die verschiedenen Bürstensysteme entwickeln und die Universität Göttingen die theoretischen Modelle erstellt, übernimmt das ISAS die Analyse der Oberflächen mit Hilfe von Eigenentwicklungen im Bereich der Infrarotspektroskopie und -ellipsometrie, mit denen die Bürsten in wässriger Umgebung untersucht werden können.
Anfang Mai haben die Arbeiten im Rahmen des Projekts „Switchable Polymer Interfaces for Bottom-up Stimulation of Mammalian Cells“ begonnen. Das Projekt wird drei Jahre lang gefördert und vom IPF in Dresden koordiniert.
Hintergrundinfos:
Bereits veröffentlichte Forschungsergebnisse zu den Polymerbürsten sind zu finden in:
Hoy, O.; Zdyrko, B.; Lupitsky, R.; Sheparovych, R.; Aulich, D.; Wang, J.; Bittrich, E.; Eichhorn, K.; Uhlmann, P.; Hinrichs, K.; Müller, M.; Stamm, M.; Minko, S.; Luzinov, I.: Synthetic Hydrophilic Materials with Tunable Strength and a Range of Hydrophobic Interactions (Advanced Functional Materials 2010, 20, 2240-2247)
Hinrichs, K.; Aulich, D.; Ionov, L., Esser N., Eichhorn K.-J., Motornov, M.; Stamm, M. and Minko S.: Chemical and Structural Changes in pH-Responsive Mixed Polyelectrolyte Brush Studied by Infrared Ellipsometry (Langmuir 2009, 25,1445-1452)
Aulich, D.; Hoy, O.; Luzinov, I.; Brücher, M.; Hergenröder, R.; Bittrich, E.; Eichhorn, K.-J.; Uhlmann, P.; Stamm, M.; Esser, N.; Hinrichs, K.: In situ studies on the switching behavior of ultrathin poly(acrylic acid) polyelectrolyte brushes in different aqueous environments (Langmuir 26 (2010) 12926-12932)
Das ISAS und der Projektkoordinator IPF sind Mitglieder der Leibniz-Gemeinschaft, zu der zurzeit 87 Forschungsinstitute und wissenschaftliche Infrastruktureinrichtungen für die Forschung sowie zwei assoziierte Mitglieder gehören. Die Ausrichtung der Leibniz-Institute reicht von den Natur-, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Sozial- und Raumwissenschaften bis hin zu den Geisteswissenschaften. Leibniz-Institute arbeiten strategisch und themenorientiert an Fragestellungen von gesamtgesellschaftlicher Bedeutung. Bund und Länder fördern die Institute der Leibniz-Gemeinschaft daher gemeinsam. Die Leibniz-Institute beschäftigen etwa 16.800 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, davon sind ca. 7.800 Wissenschaftler, davon wiederum 3.300 Nachwuchswissenschaftler.
Weitere Informationen unter www.leibniz-gemeinschaft.de.
Kontakt:
Tinka Wolf
Referentin für Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Tel: 0231 1392 234
Mail: presse(at)isas.de
PD Dr. Karsten Hinrichs
Leiter der AG In-situ-Spektroskopie
Tel: 030 6392 3541
Mail: karsten.hinrichs(at)isas.de
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Ein NMR für das ISAS
- Der mannshohe Tank enthält den Magneten, die Probenkammer und den Detektor des NMR
Der Forschungsbereich Material- und Grenzflächenanalytik am ISAS hat ein neues Großgerät bekommen: Das NMR-Spektrometer (Kernspinresonanz-Spektrometer) wird derzeit in den Laborräumen am ISAS City in Dortmund installiert.
Das NMR ist eine der bedeutendsten Anschaffungen des ISAS in den vergangenen Jahren. Es soll die methodischen Kompetenzen am Institut abrunden und wird den Wissenschaftlern ganz neue Forschungsmöglichkeiten eröffnen. Im Gegensatz zu vielen anderen Methoden, wie etwa Messungen mit Röntgenstrahlen, kann das Gerät nämlich – unter anderem – zwei der wichtigsten Elemente in biologischen Molekülen detektieren: Wasserstoff und Kohlenstoff. Daher soll es vor allem für Projekte an der Schnittstelle zwischen Material- und Biowissenschaften eingesetzt werden, etwa zur Untersuchung von Biomolekülen an Oberflächen: ein Thema, das sowohl in der Biomedizin (Implantate, künstliches Gewebe) als auch in der Materialwissenschaft (Bio-Sensoren, neue Materialien) von großem Interesse ist. Außerdem soll das NMR in verschiedenen anderen Projekten dazu genutzt werden, die Struktur und Dynamik von Molekülen aufzuklären.
Der Magnet des NMR-Spektrometers wiegt gut 800 Kilogramm und steht daher auf schwingungsdämpfenden Standfüßen. In dem mannshohen Tank stecken ein supraleitender Magnet, die Probenkammer und der Detektor; gekühlt wird mit Helium und Stickstoff.
(Ältere News: 2011 | 2010 | 2009 | 2006 - 2008)