Gerade ist das von der Europäischen Union (EU) mit rd. 3 Millionen Euro geförderte Projekt „Smart Electronic Olfaction for Body Odor Diagnostics“ – kurz SMELLODI – gestartet. Die beteiligten Partnerinstitute aus Deutschland, Israel und Finnland sowie das Dresdner Startup SmartNanotubes Tech ... mehr
Jenaer Forscher sind einzelnen Viren auf der Spur
Wissenschaftlern des Instituts für Photonische Technologien (IPHT), der Universität Jena, des Institute for Analytical Sciences (ISAS) in Dortmund sowie des Robert-Koch-Instituts in Berlin konnten erstmalig ein Virus mittels spitzenverstärkter Raman-Spektroskopie (tip enhanced Raman spectroscopy - TERS) nachweisen. Die Methode soll zukünftig zur Identifikation von Einzelviren genutzt werden. Nahezu jeder Organismus kann von Viren befallen werden. Hochansteckende Krankheiten wie Vogelgrippe oder SARS werden durch Viren verursacht und auch Krebserkrankungen werden zunehmend mit Viren in Verbindung gebracht (z. B. Gebärmutterhalskrebs). Doch auch Pflanzen werden von Viren befallen, z. B. vom Tabak-Mosaik-Virus. Dieser infiziert vor allem Tabak-Pflanzen, verursacht aber auch bei anderen Nutz- und Zierpflanzen große ökonomische Schäden. Weil er für den Menschen ungefährlich ist und damit keine besonderen Schutzmassnahmen getroffen werden müssen, ist er ein Standarduntersuchungsobjekt für Biologen und Biochemiker. Klassische Virusnachweise basierend auf mikrobiologischen Methoden sind meist komplex und zeitaufwendig und nicht geeignet für den direkten Nachweis eines einzelnen Viruspartikel. Eine leistungsstarke Methode zur Detektion von Einzelviren stellt die Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) dar. Mit ihr ist die Zuordnung einzelner Viruspartikel aufgrund ihrer morphologischen Feinstruktur zu einer bestimmten Virusfamilie jedoch nicht zu einer Art möglich. Untersuchungen von Einzelbakterien mit Hilfe der Raman-Spektroskopie konnten die Arbeitsgruppen von Prof. Dr. Jürgen Popp am Institut für Physikalische Chemie der Uni Jena und am IPHT bereits erfolgreich etablieren. Dabei wird ein hochspezifischer spektroskopischer Fingerabdruck des Bakteriums erstellt. Dieses Verfahren haben die Wissenschaftler nun erfolgreich mit der Rasterkraftmikroskopie (atomic force microscopy - AFM) kombiniert und konnten somit auch das im Vergleich mit Bakterien etwa hundertmal kleinere Tabak-Mosaik-Virus (bereitgestellt vom Robert-Koch-Institut Berlin) untersuchen."Bisher konnte man nur große Konzentrationen von Viren oder aufgereinigten Bestandteilen untersuchen. Nur so war eine genügend große spektroskopische Signalstärke sicherzustellen" betont Dana Cialla, Doktorandin bei der Jenaer Biochip Initiative, einer engen Koopertaion zwischen Uni Jena und IPHT. "Es ist uns nun gelungen einzelne Viren zu lokalisieren und Nukleinsäuren (RNA)- oder Eiweiß-Schwingungen der Virushülle aufzunehmen", sagt Cialla. Dazu wird der Virus mit der silberbeschichteten AFM-Spitze (tip) abgerastert und ein Höhenprofil aufgenommen. Durch anschließende Positionierung der metallischen Spitze an der Oberfläche des Virus wird ein Laserstrahl auf diese fokussiert. Durch die Wechselwirkung von Analytmolekülen mit der Metalloberfläche werden die Schwingungssignale verstärkt und das veränderte Laserlicht detektiert und ausgewertet. Diese Methode stellt eine Abwandlung der oberflächenverstärkten Raman-Spektroskopie (surface enhanced Raman spectroscopy - SERS) dar. Die jeweiligen Anteile der Schwingungen können bestimmten Virusbausteinen zugeordnet werden, so z. B. den Eiweißbausteinen der Virushülle. Diese sind schraubenförmig um die Nukleinsäure, welche entscheidend für die Vermehrung des Virus ist, angeordnet. Viren schnell und eindeutig zu identifizieren ist sowohl in den Lebenswissenschaften, als auch in der Medizin oder der Lebensmittelkontrolle eine Grundvoraussetzung für anschließende Therapien oder Desinfektionen. Die weitere Entwicklung und Optimierung der leistungsstarken TERS-Methode zur Einzelvirendiagnostik wird zukünftig durch eine noch engere Zusammenarbeit der Arbeitsgruppe um Dr. Volker Deckert (ISAS) und der Abteilung Spektroskopie/Mikroskopie von Prof. Dr. Jürgen Popp (IPHT) erfolgen. Die präzise molekulare Identifizierung von Krankheitserregern sowie eine schnelle Diagnostik sind Ziele der Biophotonikforschung, die einen entscheidenden Schwerpunkt am IPHT darstellt.
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Künstliche Intelligenz für eine bessere Diagnostik
Lichtbasierte Verfahren werden zunehmend für analytische Fragestellungen in den Bereichen Gesundheit, Umwelt, Medizin und Sicherheit eingesetzt. Insbesondere die Raman-Spektroskopie ist hierfür eine geeignete Methode. Die dabei erhobenen Messdaten sind komplexe molekulare Fingerabdrücke. Kü ... mehr
Mit künstlicher Intelligenz zu neuen Naturstoffen
Sie sind entzündungshemmend, können Krankheitskeime abwehren oder unterbinden sogar das Wachstum von Krebszellen – Wirkstoffe aus der Natur. Mehr als ein Drittel aller heute verfügbaren Medikamente basieren auf solchen sekundären Naturstoffen, wie sie in zahlreichen Pflanzen, Bakterien und ... mehr
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German Life Science Award 2015 verliehen
Der German Life Science Award 2015 geht zu gleichen Teilen an Dr. Irene Coin (39), Institut für Biochemie der Universität Leipzig, und Dr. Bernhard Renard (34), Nachwuchsgruppe Bioinformatik, Robert Koch-Institut, Berlin. Sie erhalten den mit 50.000 Euro dotierten Wissenschaftspreis für ihr ... mehr
Laboratorien aus Würzburg, Berlin und Mainz untersuchen die Genregulation spezialisierter T-Zellen
T-Zellen spielen für das Immunsystem eine ganz wesentliche Rolle. Unterschiedliche T-Zellen nehmen dabei verschiedene Aufgaben in der Immunabwehr wahr. Versagt dieses Abwehrsystem, kann es zu Krankheiten wie Allergien und Autoimmunerkrankungen kommen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DF ... mehr
Der Lehr- und Forschungsschwerpunkt Biosystemtechnik/Bioinformatik der Technischen Fachhochschule Wildau ist Mitglied im Konsortium des Projektes "Biologische Gefahrenlagen: Risikobewertung, ultraschnelle Detektion und Identifizierung von bioterroristisch relevanten Agenzien" (BiGrudi). Dab ... mehr
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News
„Elektronische Suchhunde“ sollen Container kontrollieren
Das Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften (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 Flüchtling ... mehr
Eine Hülle aus Proteinen, ein wenig Erbgut und ein paar Enzyme: Viren sind so einfach gebaut, dass sie nicht einmal eindeutig den Lebewesen zugerechnet werden können. Nachweisen kann man die winzigen Krankheitserreger in der Regel nur mit indirekten Methoden - für gewöhnliche Lichtmikroskop ... mehr
Neuronen-Netzwerk auf dem Mikrochip entlarvt Giftstoffe
Mit einer neuen Methode können Wissenschaftler des ISAS schnell und einfach nach Stoffen mit neurotoxischer Wirkung suchen. Dazu nutzen sie ein Netzwerk aus Nervenzellen auf einem Mikrochip. Wissenschaftler vom Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften (ISAS) haben eine schnelle Scre ... mehr
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News
Weniger Blut, mehr Informationen
Notfallpatienten brauchen schnell Hilfe, besonders wenn das Immunsystem sich gegen den eigenen Körper richtet wie bei einer Sepsis. Ein Minilabor, das schon aus wenigen Tropfen Blut die benötigten Infos für eine passende Therapie gewinnen kann, ist das Ziel des EU-Projektes Hemospec. Das In ... mehr
Die Krebsdetektive - Metastasen mit Licht aufspüren
Metastasen sind der wahre Schrecken bei Krebserkrankungen. Schon von kleinen Tumoren können sich Zellen ablösen, die sich über das Lymph- oder Blutsystem im Körper verteilen und zusätzliche Organe befallen. Bei vielen Neupatienten finden Ärzte zunächst nur die Metastasen und müssen für die ... mehr
Punkt für Punkt zum Gesamtbild: Forscherteam entwickelt bahnbrechendes Mikroskopieverfahren
In deutlich weniger Zeit und mit deutlich geringerem Aufwand als bisher gelingen mit einer in der Gruppe des Jenaer Mikroskopie-Experten Prof. Dr. Rainer Heintzmann entwickelten Auswertungssoftware Bilder aus lebenden Zellen. Seit holländische Brillenmacher um 1680 mit den ersten einfachen ... mehr
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