Molecules

  • 8 applications of nanocoatings

    Waterproof coating

    Nanocoating is the result of an application where nano structures build a consistent network of molecules on a surface. This entails the chemical process where the surface can be designed to become (super) hydrophobic or hydrophilic for example. Nanocoating is a growing line and some of its applications are already in use whereas many more, with great potential, are being researched on. In this article we will look at the top 8 applications of nanocoating that is currently being used.

  • Bacteria supply their allies with munitions

    Vibrio cholerae bacteria (green) recycle T6SS proteins of the attacking sister cells (red) to build their own spear gun (light green intracellular structure). (Image: University of Basel, Biozentrum)

    Bacteria fight their competitors with molecular spear guns, the so-called Type VI secretion system. When firing this weapon they also unintentionally hit their own kind. However, as researchers from the University of Basel’s Biozentrum report in the journal Cell, the related bacteria strains benefit from coming under fire. They recycle the protein components of the spear guns and use these to build their own weapons.

  • Bioabbaubare Polymer-Beschichtung für Implantate

    Im mikroskopischen Fluoreszenzbild lassen sich die Strukturen aus Molekülen erkennen, die zu Testzwecken auf die bioabbaubare Beschichtung gedruckt wurden. Im mikroskopischen Fluoreszenzbild lassen sich die Strukturen aus Molekülen erkennen, die zu Testzwecken auf die bioabbaubare Beschichtung gedruckt wurden.  Bild: KIT

    Medizinische Implantate tragen oft Oberflächensubstrate, die Wirkstoffe abgeben oder auf denen Biomoleküle sowie Zellen besser haften können. Allerdings gab es bislang keine abbaubaren Gasphasenbeschichtungen für abbaubare Implantate wie chirurgische Nahtmaterialien oder Gerüste für die Gewebezucht. Eine Polymerbeschichtung, die im Körper wie ihr Träger abgebaut wird, stellen nun Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie in der Fachzeitschrift Angewandte Chemie vor. „Unsere neuen abbaubaren Polymerfilme könnten breite Anwendung für die Funktionalisierung und Beschichtung von Oberflächen finden, in den Biowissenschaften über die Medizin bis hin zur Lebensmittelverpackung“, so Professor Joerg Lahann, Co-Direktor des Instituts für Funktionelle Grenzflächen am Karlsruher Institut für Technologie. Gemeinsam in einem internationalen Team stellte er Polymerfilme her, die mit funktionellen Seitengruppen als „Verankerungspunkte“ für Moleküle ausgestattet waren, an die sie Fluoreszenzfarbstoffe und Biomoleküle andocken ließen.

  • Call for Abstracts: 3rd Euro Intelligent Materials

    © Christian-Albrechts-Universität Kiel (Germany)

    The 3rd European Symposium on Intelligent Materials will take place in Kiel (Germany) from 7th to 9th June 2017. Conference chairs are Christine Selhuber-Unkel and Eckhard Quandt from the Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (Germany).

  • Cancer Research - How Cells Die by Ferroptosis

    A Fibroblast Undergoing Ferroptosis. Source: Helmholtz Zentrum München

    Ferroptosis is a recently discovered form of cell death, which is still only partially understood. Scientists at the Helmholtz Zentrum München have now identified an enzyme that plays a key role in generating the signal that initiates cell death. Their findings, published in two articles in the journal ‘Nature Chemical Biology’, could now give new impetus to research into the fields of cancer, neurodegeneration and other degenerative diseases. The term ferroptosis was first coined in 2012. It is derived from the Greek word ptosis, meaning “a fall”, and ferrum, the Latin word for iron, and describes a form of regulated necrotic cell death in which iron appears to play an important role.

  • Die Geburt des Partikels

    Experiment, bei dem durch langsame Zugabe verschiedener Lösungen die Reaktion gestartet, kontrolliert und untersucht werden kann.

    Ein an der Universität Konstanz entwickeltes Experiment kann den Mechanismus der Partikelbildung ausgehend von gelösten molekularen Bausteinen aufzeigen

  • DNA repair: a new letter in the cell alphabet

    A complex tag for DNA-repair: 3D cartoon showing the linkage of ADP-ribose to the amino acid serine in a protein (turquoise). Max Planck Institute for Biology of Ageing

    Cells need to repair damaged DNA in our genes to prevent the development of cancer and other diseases. Our cells therefore activate and send “repair-proteins” to the damaged parts within the DNA. To do this, an elaborate protein language has evolved. Now scientists from the Max Planck Institute for Biology of Ageing have discovered the way a new letter of this alphabet is used in cells. This novel protein modification, called serine ADP-ribosylation, has been overlooked by scientists for decades. This finding reveals how important discoveries may be hidden in scientific “blind spots”. Results reveal how discoveries may be hidden in scientific “blind spots”.

  • Forscher sehen Biomolekülen bei der Arbeit zu

    Ein Cytochrom-Molekül  wurde mit einem magnetischen Etikett versehen (farbige Struktur rechts oben). Zusammen mit einem Bestandteil des Cytochroms (rot) konnte dann der Abstand bestimmt werden. © AG Schiemann/Uni Bonn

    Wissenschaftlern der Universität Bonn ist es gelungen, einem wichtigen Zellprotein bei der Arbeit zuzusehen. Sie nutzten dazu eine Methode, mit der man Strukturänderungen komplexer Moleküle messen kann. Das weiter entwickelte Verfahren erlaubt es, derartige Prozesse in der Zelle zu beobachten, also der natürlichen Umgebung. Die Forscher stellen zudem eine Art Werkzeugkasten zur Verfügung, der die Vermessung unterschiedlichster Moleküle erlaubt. Ihre Studie ist jetzt in der Zeitschrift „Angewandte Chemie International Edition“ erschienen. Wenn wir eine vorweihnachtliche Walnuss öffnen wollen, benutzen wir dazu in der Regel einen Nussknacker. Der besteht im einfachsten Fall aus zwei Schenkeln, die sich um ein Gelenk gegeneinander bewegen und so Druck auf die Schale ausüben können. Ganz simpel, eigentlich – um zu begreifen, wie so ein Nussknacker funktioniert, genügt es uns, ihn ein einziges Mal in Aktion zu sehen.

  • Herz-Bindegewebe unter Strom

    Wenige Nanometer breite Tunnel verbinden Muskel- und Nicht-Muskelzellen im Herzen. (Grün: Bindegewebszelle, Blau: Muskelzelle). Universitätsklinikum Freiburg

    Erstmals elektrische Kopplung von Muskel- und Nicht-Muskelzellen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Veröffentlichung in der Fachzeitschrift PNAS. Es wurde bereits lange vermutet, aber nie bewiesen: Im Herzen sind Muskelzellen und Nicht-Muskelzellen elektrisch miteinander verbunden. Das zeigen nun erstmals Forscherinnen und Forscher des Universitäts-Herzzentrums Freiburg · Bad Krozingen (UHZ). Im Labor schleusten sie in unterschiedliche Typen von Herzzellen Moleküle ein, die bei Spannungsänderungen aufleuchten. Diese Licht-Signale konnten die Forscher nicht nur in Muskelzellen, sondern auch im Bindegewebe des Herzens nachweisen, wie es beispielsweise bei der Vernarbung des Herzens verstärkt gebildet wird.

  • High-speed camera snaps bio-switch in action

    The riboswitch 'button' before, during and after coupling of the ligand (green), from left to right. Credit: Yun-Xing Wang and Jason Stagno, National Cancer Institute

    X-ray experiment opens new route to study biochemical reactions. With a powerful X-ray camera, scientists have watched a genetic switch at work for the first time. The study led by Yun-Xing Wang from the National Cancer Institute of the U.S. reveals the ultrafast dynamics of a riboswitch, a gene regulator that can switch individual genes on and off. The innovative technique used for this investigation opens up a completely new avenue for studying numerous fundamental biochemical reactions, as the team reports in a fast-track publication in the journal Nature.

  • Immune system reactions elucidated by mathematics

    Bacteria of the species Streptococcus pneumoniae colonising an endothelial cell. HZI/M. Rohde

    Using computer-based simulations and mouse experiments, HZI researchers disentangled the effects of proinflammatory signaling molecules on the post-influenza susceptibility to pneumococcal coinfection. A body infected by the influenza virus is particularly susceptible to other pathogens. Bacteria like Streptococcus pneumoniae, i.e. the pathogen causing pneumonia, find it easy to attack an influenza-modulated immune system and to spread widely. This can even be fatal in some cases. The reasons for the bacterial growth in the presence of a coinfection by influenza virus and bacteria is still debatable.

  • LZH initiates an innovations network on optogenetics

    Electrophysiological investigation of an optogenetically altered neuron cell line. Photo: LZH

    Within the framework of the BMBF initiative “Innovation forums for small and medium-sized enterprises (SMEs)”, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) is striving to set up a nationwide network on optogenetics. This network will pool the competencies of the relevant research fields in order to unlock the potential of light-controllable biomolecules in combination with up-to-date light technology. Especially in the area of biomedical sciences, there are promising approaches for new treatment methods, for example for neurological diseases.

  • Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

    Lichtinduzierte Synthese ermöglicht ein maßgeschneidertes Moleküldesign. Vergleichbar einer bunten Perlenkette platzieren sich Bauteile an die gewünschte Stelle. Grafik: KIT

    Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications.

  • Measuring entropy on a single molecule

    Scanning Tunneling Microscope schematic

    A scanning-tunneling microscope (STM), used to study changes in the shape of a single molecule at the atomic scale, impacts the ability of that molecule to make these changes – the entropy of the molecule is changed and, in turn, can be measured. The study is published in Nature Communications. Chemical reactions, especially in biological systems, oftentimes involve macromolecules changing their shape – their “configuration” – for instance, by rotation or translational movements. To study what drives or impedes molecular mobility in more detail chemists and physicists turn to simplified model systems such as individual molecules adhering to a surface. These can then be investigated at temperatures just a few degrees above absolute zero (-273 degrees Celsius) using, for instance, a scanning tunneling microscope (STM), which can probe numerous physical properties of surfaces at the atomic level.

  • Mit Nanopartikeln gegen Gefäßverengungen

    V. l. : Stifter Dr. J. Breunig; Dr. H. B. Sager; Stifterin U. Breunig; Prof. Dr. H. Oelert, Dt. Stiftung für Herzforschung; Prof. Dr. G. Hasenfuß, Dt. Gesellschaft für Innere Medizin (DGIM). Foto: DGIM/Andreas Henn

    Neuer Therapieansatz zur Infarkt-Vorbeugung: Uta und Jürgen Breunig-Forschungspreis für Dr. Hendrik B. Sager (Deutsches Herzzentrum München)

  • Molecular patterns of complex diseases

    Interaction Network of Genome, Proteome and Diseases. Source: Nature Communications / CC BY 4.0

    The Helmholtz Zentrum München has published results of the largest genome-wide association study on proteomics to date. An international team of scientists reports 539 associations between protein levels and genetic variants in ‘Nature Communications’. These associations overlap with risk genes for 42 complex diseases. Genome-wide association studies (GWAS) provide an opportunity to associate concentration changes in certain proteins or metabolic products with gene loci. Knowledge of these genes makes it possible to establish connections to complex diseases. Scientists utilize the fact that to date, hundreds of associations between genetic variants and complex diseases have been demonstrated. These associations are immensely important because they do help uncover the underlying molecular mechanisms.

  • Molecules change shape when wet

    The preferred structure of a crown ether changes when water molecules bind to it (dashed lines). © C. Pérez et al.

    Broadband rotational spectroscopy unravels structural reshaping of isolated molecules in the gas phase to accommodate water. In two recent publications in the Journal of Chemical Physics and in the Journal of Physical Chemistry Letters, researchers around Melanie Schnell from the Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter at CFEL and from the Hamburg Centre for Ultrafast Imaging (CUI) show that water promotes the reshaping of crown ethers and biphenyl molecules, two classes of chemically fascinating molecules. Crown ethers are key systems in catalysis, separation and encapsulation processes, while biphenyl-based systems are employed in asymmetric synthesis and drug design.

  • Multi-organ platform for risk assessment of nanomaterials - Fraunhofer IBMT in project HISENTS

    Logo HISENTS

    European scientists develop a multimodular microchip platform for predicting the behaviour of nanomaterials in the body. Nanomaterials are already part of everyday life in our modern society. New applications, along with continuously rising quantities being produced, have led to an increased exposure to nanomaterials for both people and the environment. Predicting the behaviour of nanomaterials in organisms and extensive risk assessments are currently difficult because we are missing prediction models.

  • Nanodiscs: kleine Scheiben ganz groß

    Schematische Darstellung der Extraktion von Membranproteinen aus einer biologischen Membran (oben) unter Bildung von Nanodiscs (unten).

    Biophysiker, Biologen und Chemiker der Technischen Universität Kaiserslautern haben eine neue Art von Polymer/Lipid-Nanopartikeln entwickelt, mit denen Membranproteine im Reagenzglas und dennoch unter fast natürlichen Bedingungen untersucht werden können. Membranproteine spielen viele essenzielle Rollen beim Stoff- und Informationsaustausch zwischen und innerhalb von Zellen. Fehlfunktionen dieser wichtigen Klasse von Biomolekülen führen oft zu schweren Krankheiten, weshalb Membranproteine sowohl in der Grundlagen- als auch in der Wirkstoffforschung intensiv erforscht werden. Eine große Hürde für in-vitro-Untersuchungen - also Studien im Reagenzglas unter genau kontrollierten Bedingungen - sind dabei die hohen Anforderungen, die Membranproteine an ihre Umgebung stellen. Da diese Moleküle sich in Wasser und ähnlichen polaren Flüssigkeiten nicht lösen lassen, sind Forscherinnen und Forscher auf sogenannte „membranmimetische“ Systeme angewiesen, die die natürliche Lipidumgebung mit einer wasserabweisenden Schicht zwischen zwei wasserzugänglichen Grenzflächen möglichst gut nachbilden.

  • Nanowires as Sensors in New Type of Atomic Force Microscope

    A nanowire sensor measures size and direction of forces. University of Basel, Department of Physics

    A new type of atomic force microscope (AFM) uses nanowires as tiny sensors. Unlike standard AFM, the device with a nanowire sensor enables measurements of both the size and direction of forces. Physicists at the University of Basel and at the EPF Lausanne have described these results in the recent issue of Nature Nanotechnology.