Bochumer Chemiker haben eine neue Methode entwickelt, MOFs (Metal-Organic Frameworks) herzustellen: Anstatt die Komponenten einfach zu mischen und dann reagieren zu lassen, tragen sie sie schichtweise auf eine Oberfläche auf und können so ganz neue und viel komplexere MOFs erzeugen. Neue metallorganische Koordiationspolymere<% image name="MOFs" %><p>
<small> Schema der neuartigen Synthese metallorganischer Käfigverbindungen durch abwechselndes Belegen einer organischen Oberfläche mit Kupferionen (Schritt 1) und COOH-funktionalisierten Liganden (Schritt 2). Ausgangspunkt ist eine organische, COOH-terminierte Oberfläche, die durch Adsorption eines entsprechenden Organothiols hergestellt wurde. Durch Wiederholen von Schritt 1 und Schritt 2 können beliebig dicke MOF-Schichten hergestellt werden. </small>
Normalerweise werden die MOF-Substanzen durch einfaches Mischen von 2 Ausgangssubstanzen und anschließende Behandlung mit höheren Temperaturen hergestellt - ähnlich wie beim Kuchenbacken. Jetzt wurde ein neues Syntheseverfahren erprobt, bei dem die Ausgangssubstanzen nicht gemischt werden, sondern ein Trägermaterial jeweils nacheinander in verschiedene Lösungen einzelner Substanzen eingetaucht wird. Das Wiederholen dieser Schritte ermöglicht die Herstellung sehr homogener Schichten in einem Lage-für-Lage-Verfahren.
Die strukturelle Qualität dieser Schichten ist sehr hoch. In einigen Fällen wird sogar die strukturelle Qualität der mit dem klassischen Verfahren erzielten Ergebnisse noch übertroffen. Noch wichtiger ist, dass das Verfahren die Herstellung ganz neuartiger MOFs ermöglicht. Mehr Komponenten und eine gezielte Anordnung der einzelnen Schichten rücken in den Bereich des Möglichen. Bis zu 100 Schichten können die Bochumer Chemiker heute übereinander auftragen. Die gesamte Schichtstärke beträgt dann etwa 100 nm, genug für die Beschichtung von Sensor-Oberflächen.
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<td><small> <b>Einen MOF</b> kann man sich vorstellen wie ein winziges Regalsystem, bei dem Bretter und Streben aus speziellen Molekülen bestehen. In die einzelnen Fächer lassen sich Stoffe einlagern, Gasmoleküle etwa. Interessanterweise passen in den MOF-gefüllten Tank mehr Moleküle als in den leeren: In den Regalfächern werden die Moleküle an die Bretter gebunden und rücken dadurch dichter aneinander heran. </small></td>
<td><small> Das macht die MOFs etwa für die Entwicklung wasserstoffbetriebener Brennstoffzellen-Autos interessant. In die einzelnen Regalfächer können aber auch Metall-Nanocluster eingebettet werden: So wird dann aus einer MOF-beschichteten Oberfläche ein Sensor. Das Anwendungsspektrum der porösen Materialien reicht von der saugkräftigen Babywindel bis hin zum leistungsstarken Katalysator oder zum effizienten Tank für Gase und Flüssigkeiten. </small></td>
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<small> O. Shekhah, H. Wang, S. Kowarik, F. Schreiber, M. Paulus, M. Tolan, Ch. Sternemann, F. Evers, D. Zacher, R. A. Fischer, and Ch. Wöll: Step-by-Step Route for the Synthesis of Metal-Organic Frameworks. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 15118-15119 </small>
Forscher um Ralph Bock vom Max-Planck-Institut für molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam haben einen Mechanismus identifiziert, nach dem Gene auch dann in Proteine übersetzt werden können, wenn die Zelle Dolmetscher einspart. Die kleine Base Uracil kann an einer entscheidenden Stelle mit allen anderen Basen paaren.Wenn die Zelle Dolmetscher einspart<% image name="Tabak_Chloroplasten" %><p>
Die Forscher haben dazu Chloroplasten von Tabakpflanzen so verändert, dass ihnen für den Einbau der Aminosäure Glycin nicht mehr die nach klassischer Ansicht mindestens 2 tRNAs zur Verfügung standen, sondern nur jeweils eine. Dabei konnten sie zeigen, dass die kleine Base Uracil (U) mit allen anderen Basen paaren kann und so eine Art molekularen Dietrich bildet.
Das hat zur Folge, dass Genome wesentlich kleiner und kompakter sein können, weil nicht alle tRNA-Moleküle vorhanden sein müssen. Die genetische Information wird dabei nach wie vor korrekt und ausreichend schnell übersetzt.
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<td><small> Von der DNA werden kurzlebige Abschriften hergestellt (Boten-RNA), an die tRNA-Moleküle binden können. An diese tRNA-Moleküle ist jeweils 1 spezielle Aminosäure gekoppelt. tRNA-Moleküle passen immer nur an bestimmte Stellen der Boten-RNA, die jeweils durch 3 Nukleotidbasen markiert sind. Die Basen heißen Adenin (A), Cytosin (C), Guanin (G) und Uracil (U). </small></td>
<td><small> Für die meisten der 21 Aminosäuren stehen nach den Regeln des genetischen Codes mehrere Basenkombinationen zur Verfügung. Der Einbau wird durch tRNAs vermittelt, welche die jeweilige Dreierkombination von Basen erkennen und dann den Aminosäurebaustein an der richtigen Stelle in das Protein einbauen. Dies geschieht durch die Paarung zweier jeweils passender Basen. C passt auf G und A auf U. </small></td>
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<small> Marcelo Rogalski, Daniel Karcher & Ralph Bock. Superwobbling facilitates translation with reduced tRNA sets. Nature Structural and Molecular Biology, 14.1.2008 </small>
Das erste re-animierte "<a href=http://link.brightcove.com/services/link/bcpid1365202579/bclid1155306408/bctid1373326160>bioartifizielle Herz</a>" wurde nun in <i>Nature Medicine</i> von Forschern der University of Minnesota beschrieben. Die Ergebnisse sind ein weiterer Schritt für neue Behandlungsformen jener 22 Mio Menschen weltweit, die mit einem Herzfehler leben.<% image name="ECG" %><p><p>
<small> Die neuen Forschungsergebnisse könnten die Knappheiten in der Herztransplantation und so auch den Bedarf an Abstoßungsreaktionen verhindernden Medikamente obsolet machen. </small>
Die Forscher entnahmen lösten von einem toten Rattenherzen mit bestimmten Detergenzien alle Zellen, bis nur noch die intakte Architektur, die Kammern, Pumpen und die Blutgefäße übrig blieben, um diese extrazellulare Matrix mit neuen Zellen zu bevölkern. Mit den vorhandenen Bausteine wurde also ein neues Organ gebaut.
Damit sollen transplantierbare Blutgefäße oder sogar gesamte Organe gezüchtet werden, die aus den je eigenen Zellen "gemacht" werden. Auf diese Weise könnten Leber, Nieren, Lunge sowie Bauchspeicheldrüse - theoretisch jedes Organ mit einer Blutversorgung - generiert werden.
Freilich ist das noch eine Vision, die noch weit entfernt ist von einem breiten Einsatz im Krankenhaus. Doris Taylor vom Centre for Cardiovascular Repair in Minnesota sieht allerdings nur mehr die Kosten als dafür beschränkend.
Taylor hat in ihren Versuchen unausgereifte Herzzellen verwendet. Bei dieser "Dezellularisation" werden eigene Stammzellen zum "Auffüllen" verwendet, die vom Körper weit weniger wahrscheinlich abgestoßen würden. Die Ergebnisse waren vielversprechend: 4 Tage nach der Dezellularisation wurden die ersten Kontraktionen beobachtet. 8 Tage später waren die Herzen pumpend, zumindest mit 2 % der Leistung eines erwachsenen Herzens.Erstes "bioartifizielles Herz" gezüchtet
Sein Prozessleitsystem <a href=http://www.siemens.com/pcs7>Simatic PCS 7</a> hat Siemens A&D um Hardwarekomponenten erweitert und mit einer Vielzahl neuer Funktionen ausgestattet. Die Funktionserweiterungen umfassen Neuerungen in allen Bereichen vom Engineering über Installation, Inbetriebnahme und Asset Management bis hin zum Betrieb. Siemens erweitert Prozessleitsystem Simatic PCS7 <% image name="Siemens_PCS7_Upgrade" %><p>
<small> Bei den Hardwarekomponenten des Systems sind die Controller in der Verarbeitungsleistung um 40 % gesteigert worden. Zusätzlich wurde das Angebot um eine neue Soft-Steuerung für Simatic PCS 7 Box, das Leitsystem für kleinere Applikationen, Pilotanlagen und Labore, ergänzt. </small>
Produktivitätssteigerungen bei der Projektierung verspricht das neue <b>Multiuser-Engineering</b>: Dabei nutzen mehrere Anwender gleichzeitig die Projektierungstools, was Projektierungs- und Inbetriebnahmezeiten verkürzt - ohne zusätzlichen administrativen Aufwand.
Eine <b>Anbindung von CAD/CAE-Tools</b> verbessert dabei die Übernahme von Daten aus dem Rohrleitungs- und Instrumentierungs-Schema. Dazu lassen sich nun die Ausgangsdaten der CAx-Tools direkt in das Engineeringsystem von Simatic PCS 7 übernehmen.
Neue <b>APC-Funktionen</b> (Advanced Process Control) lassen die Anlageneffizienz steigern und den Energie- und Rohstoffverbrauch optimieren – via PID-Optimierung, Model Predictive Control und Fuzzy-Steuerung über neuronale Netzwerke bis hin zu Control Performance Monitoring. Für den laufenden Betrieb wurde ein Advanced-Batch-Reporting-Paket entwickelt, mit dem auf Basis von MS SQL oder Crystal kundenspezifische Berichte im PDF-Format erstellt werden.
Forscher des Biozentrums der Uni Basel um Walter J. Gehring haben erstmals bestimmte lichtempfindliche Moleküle bei Quallen gefunden, die zuvor nur bei höheren Tieren bekannt waren: so genannte Opsine. Ihre Entdeckung eröffnet neue Einblicke in die Evolutionsgeschichte. Lichtempfindliche Moleküle bei Quallen entdeckt<% image name="Quallen" %><p>
<small> Zellen zur Lichtwahrnehmung in Augen höherer Tiere werden in ciliäre Sehzellen, die sich vor allem bei Wirbeltieren, und rhabdomerische Sehzellen, die sich bei Insekten finden, unterschieden. Sie unterscheiden sich in der Zellarchitektur sowie im Übertragungsweg des Lichtsignals. Die Unterschiede wurden bisher mit einer Zeitphase der Evolution in Verbindung gebracht, in der sich Wirbeltiere und Insekten auseinanderentwickelten. </small>
Quallen, entwicklungsgeschichtlich die ältesten Tiere mit komplexen Augen, verwenden überwiegend ciliäre Sehzellen, was aus ihrer Zellarchitektur hervorgeht. Es ist bekannt, dass sich Licht auf zahlreiche Aktivitäten im Verhalten von Quallen und Korallen auswirkt. Ein Beispiel dafür ist das massenhafte Laichen von Korallen im Great Barrier Reef. Die bei der Lichtwahrnehmung beteiligten Moleküle sind jedoch bisher nicht erforscht worden.
Nun wurden bei 2 verschiedenen Quallenarten nicht weniger als 20 lichtempfindlichen Moleküle (Opsine) entdeckt, nämlich bei Cladonema radiatum, die Augen besitzt, und Podocoryne carnea, die keine Augen hat. Die Forscher folgern daraus, dass sämtliche dieser Quallen-Opsine eng mit ciliären Opsinen verwandt sind. Die Opsine des ciliären und des rhabdomerischen Typs haben sich daher wahrscheinlich in einer sehr viel früheren Zeit auseinanderentwickelt, nämlich noch bevor sich die Trennung von Quallen und höheren Tieren wie Wirbeltieren und Insekten herausbildete.
In einer weiteren Studie entdeckten die Forscher, dass die Opsine von Quallen an verschiedenen Körperteilen gebildet werden. Bei der Analyse der Gen-Expression augenspezifischer Opsine stellten sie fest, dass sie für den Gesichtssinn in den Augen eine Rolle spielen. Dies ist der erste Hinweis überhaupt, dass Quallen genau wie höhere Tiere Opsine für die Lichtwahrnehmung einsetzen.
Zudem stellten die Wissenschaftler fest, dass einige der Opsine von Cladonema radiatum genetisch im Eierstock ausgebildet sind. Dies legt eine Rolle bei der zeitlichen Steuerung der Eiablage nahe, die stark mit dem Wechsel der Mondphasen zusammenhängt. Die Ergebnisse lassen damit auf ein neues Szenario in der Evolution der Photorezeptoren bei Tieren schließen und werfen ein neues Licht auf das Sehverhalten von Quallen und ihrer Verwandten.
<small> Hiroshi Suga, Volker Schmid, Walter J. Gehring; "Evolution and Functional Diversity of Jellyfish Opsins"; Current Biology 2008, 18: 51-55. </small>
