idw – Informationsdienst Wissenschaft

Nachrichten, Termine, Experten

Grafik: idw-Logo
Grafik: idw-Logo

idw - Informationsdienst
Wissenschaft

Science Video Project
idw-Abo

idw-News App:

AppStore

Google Play Store



Instanz:
Teilen: 
18.07.2006 13:24

Jenaer Chemiker spazieren durch die molekulare Landschaft

Susanne Liedtke Abteilung Hochschulkommunikation/Bereich Presse und Information
Friedrich-Schiller-Universität Jena

    Wissenschaftler der Universität Jena auf der Suche nach neuen Wirkstoffen gegen Infektionen

    Jena (18.07.06) Neue Medikamente gegen Bakterien sind heute wichtiger denn je. Immer mehr Krankheitserreger erweisen sich als unempfindlich gegen bisher angewandte Arzneimittel. Um neue wirksame Therapien zu entwickeln, ist es allerdings unerlässlich, die möglichen Angriffspunkte für die Wirkstoffe auf der Oberfläche der die Infektion verursachenden Bakterienzellen zu kennen. Diesem Ziel sind Physikochemiker der Universität Jena einen entscheidenden Schritt näher gekommen.

    Prof. Dr. Jürgen Popp und seine Mitarbeiterin Ute Neugebauer kombinieren dazu in Zusammenarbeit mit einer Arbeitsgruppe um Dr. Volker Deckert vom Dortmunder Institute for Analytical Sciences (ISAS) die Raman-Spektroskopie mit einem Rasterkraft-Mikroskop. Damit erhalten sie gleichzeitig chemische und räumliche Informationen über die Bakterienoberfläche mit einer Auflösung von wenigen Nanometern (Ein Nanometer entspricht einem Milliardstel Meter. Der Durchmesser eines Haares ist im Vergleich dazu etwa 50.000 Mal größer). So können die beiden Wissenschaftler untersuchen, welche chemischen Strukturen sich auf der Oberfläche befinden und wie sie angeordnet sind. Da solche Strukturen mögliche Angriffsstellen für Arzneiwirkstoffe darstellen, sind diese Informationen von großem Wert. Die Ergebnisse der Jenaer Physikochemiker sind in der jüngsten Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift "ChemPhysChem" erschienen.

    Als Untersuchungsbeispiel diente Popp und Neugebauer der Mikroorganismus Staphylococcus epidermidis, der natürlicherweise auf unserer Haut und unseren Schleimhäuten lebt. Zum Problem wird dieser Keim für Menschen, deren Immunsystem geschwächt ist, zum Beispiel nach einer Operation. Besonders häufig treten Staphylococcus epidermidis-Infektionen an Implantaten wie künstlichen Herzklappen und Gelenken oder Herzschrittmachern auf.

    Die Hülle der Bakterien stellt einen komplizierten Aufbau aus Zucker- und Eiweißmolekülen dar. Um deren Anordnung genau studieren zu können, benötigten die Jenaer Forscher keine Markierungen oder ähnliches, sondern konnten sich ganz auf die Sensitivität ihrer TERS (Tip-enhanced Raman spectroscopy; zu deutsch: Spitzen-verstärkte Raman-Spektroskopie) genannten Methode verlassen. "Noch stehen wir mit diesen Arbeiten relativ am Anfang, aber wenn wir das Verfahren weiterentwickelt haben, wird es möglich sein, quasi auf der Bakterienoberfläche spazieren zu gehen und sich die molekulare ,Landschaft' dort anzuschauen", beschreibt Prof. Popp, der auch Direktor des Institutes für Physikalische Hochtechnologie auf dem Beutenberg ist, die weiteren Ziele des Projektes und ergänzt: "Außerdem werden wir in der Lage sein, die Wechselwirkungen der Krankheitserreger mit den Zellen des Menschen und den Wirkstoffen der Arzneimittel zu untersuchen."

    Die Raman-Spektroskopie beruht auf der Wechselwirkung von Licht und Materie: Bestrahlt man Moleküle mit Licht, so wird dieses in ganz charakteristischer Weise gestreut. Man erhält so Informationen über die Schwingungen eines Moleküls, deren Streuungsmuster eine Art Fingerabdruck liefern, der eindeutig dem Molekül zuzuordnen ist. Das Rasterkraft-Mikroskop wiederum erlaubt die mechanische Abtastung von Oberflächen. Es besteht aus einer sehr feinen Spitze auf einer Blattfeder. Diese Spitze wird über die zu untersuchende Oberfläche gezogen und dabei wird die Verzerrung der Blattfeder, die die Oberflächenstrukturen widerspiegelt, optisch mit Hilfe eines Laserstrahls registriert. Dies reicht aus, um sogar einzelne Atome abbilden zu können. Damit hat das Rasterkraft-Mikroskop neben dem Rastertunnel-Mikroskop die höchste Auflösung aller mikroskopischen Techniken.

    "Wir haben diese beiden Methoden erstmals zur Untersuchung komplexer biologischer Systeme miteinander kombiniert", erläutert Popp. Diese Verknüpfung erlaube es, die "Landschaft" Bakterienoberfläche nicht nur auf Hügel und Täler hin zu untersuchen, sondern auch, ihre genaue chemische Zusammensetzung zu analysieren. "Wir klären damit die zwei entscheidenden Fragen -,Was' und ,Wo' - in einem Arbeitsschritt", so Popp.

    Ansprechpartner:
    Dipl.-Chem. Ute Neugebauer / Prof. Dr. Jürgen Popp
    Institut für Physikalische Chemie der Universität Jena
    Helmholtzweg 4, 07743 Jena
    Tel.: 03641 / 948351
    Fax: 03641 / 948302
    E-Mail: ute.neugebauer[at]uni-jena.de / juergen.popp[at]uni-jena.de

    Originalpublikation:
    Neugebauer et al, On the Way to Nanometer-Sized Information of the Bacterial Surface by Tip-Enhanced Raman Spectroscopy, ChemPhysChem 2006, 7, 1428-1430


    Weitere Informationen:

    http://www.ipc.uni-jena.de


    Bilder

    Merkmale dieser Pressemitteilung:
    Biologie, Chemie, Ernährung / Gesundheit / Pflege, Informationstechnik, Mathematik, Medizin, Physik / Astronomie
    überregional
    Forschungsergebnisse
    Deutsch


     

    Hilfe

    Die Suche / Erweiterte Suche im idw-Archiv
    Verknüpfungen

    Sie können Suchbegriffe mit und, oder und / oder nicht verknüpfen, z. B. Philo nicht logie.

    Klammern

    Verknüpfungen können Sie mit Klammern voneinander trennen, z. B. (Philo nicht logie) oder (Psycho und logie).

    Wortgruppen

    Zusammenhängende Worte werden als Wortgruppe gesucht, wenn Sie sie in Anführungsstriche setzen, z. B. „Bundesrepublik Deutschland“.

    Auswahlkriterien

    Die Erweiterte Suche können Sie auch nutzen, ohne Suchbegriffe einzugeben. Sie orientiert sich dann an den Kriterien, die Sie ausgewählt haben (z. B. nach dem Land oder dem Sachgebiet).

    Haben Sie in einer Kategorie kein Kriterium ausgewählt, wird die gesamte Kategorie durchsucht (z.B. alle Sachgebiete oder alle Länder).