Mehr Durchblick durch Biomotoren und Quantenpunkte
Forscher aus Dresden und Würzburg schieben Grenzen klassischer Mikroskope hinaus
Dresden/Würzburg, 30. April 2018. Indem sie Biotechnologie und Quantenphysik kombinierten, haben Wissenschaftler aus Dresden und Würzburg die optischen Grenzen klassischer Mikroskope hinausgeschoben: Sie haben damit Strukturen sichtbar gemacht, die weniger als fünf Nanometer (Millionstel Millimeter) groß sind.
Transportsysteme biologischer Zellen abgekupfert
Zwar können Physiker, Chemiker und Biologen auch heute schon solche Strukturen sichtbar machen. Dafür sind aber aufwendige und teure Apparaturen notwendig. Um dafür auch klassische Lichtmikroskope verwenden zu können, haben die Forscher um Professor Bert Hecht von der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) und Professor Stefan Diez vom „B Cube“-Zentrum der Technischen Universität Dresden die Transportsysteme im Innern menschlicher Zellen eingespannt: Kleine Röhrensysteme (Mikrotubuli) sind dort eine Art Schienennetz für Motor-Proteine, die Wirk- und Nährstoffe durch die Zellen kutschieren.
Dieses Prinzip haben die Forscher umgekehrt: „Die Motorproteine werden auf der Oberfläche der Proben fixiert und reichen die Mikrotubuli über sich hinweg – sozusagen ein ‚Stagediving‘ mit Biomolekülen“, erklärte Heiko Groß, Doktorand in der Arbeitsgruppe von Prof. Hecht. Die Quantenpunkte, die als optische Sonden dienen, werden dabei an die Mikrotubuli gebunden und bewegen sich mit ihnen mit.
Diese sensorgespickten Mikrotubuli schicken sie massenweise über die Proben – im konkreten Fall ein nanostrukturierte und blau beleuchtete Goldprobe. Eine Kamera am Mikroskop registriert dann, an welchen Stellen die Quantenpunkte anschlugen und damit eine Unebenheit im Gold fanden. So haben die Forscher die Nanostrukturen sichtbar gemacht. Ihre Methode haben sie nun im Fachmagazins „Nature Nanotechnology“ vorgestellt.
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