Membranes

A membrane is a selective barrier; it allows some things to pass through but stops others. Such things may be molecules, ions, or other small particles. Biological membranes include cell membranes (outer coverings of cells or organelles that allow passage of certain constituents); nuclear membranes, which cover a cell nucleus; and tissue membranes, such as mucosae and serosae. Synthetic membranes are made by humans for use in laboratories and industry (such as chemical plants). The influent of an artificial membrane is known as the feed-stream, the liquid that passes through the membrane is known as the permeate, and the liquid containing the retained constituents is the retentate or concentrate.

  • A hydrophobic membrane with nanopores for highly efficient energy storage

    A hydrophobic membrane with nanopores for highly efficient energy storage | Lab set-up of a redox flow battery with the hydrophobic membrane (grey device at the bottom of the image) and two electrolyte reservoirs (bottles with yellow liquid). Image: Philipp Scheffler / DWI

    Storing fluctuating and delivering stable electric power supply are central issues when using energy from solar plants or wind power stations. Here, efficient and flexible energy storage systems need to accommodate for fluctuations in energy gain. Scientists from the Leibniz Institute for Interactive Materials (DWI), RWTH Aachen University and Hanyang University in Seoul now significantly improved a key component for the development of new energy storage systems.

  • 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.

  • Neue Nano-Membran senkt Wasserverbrauch in Lebensmittelindustrie

    Eine Nylonmembran, die dank Nanotechnologie ebenso kostengünstig wie effizient Bakterien und Rückstände in Flüssigkeiten filtriert und so dazu beiträgt, die Wasserverschwendung in der Lebensmittelindustrie um zwei Drittel zu reduzieren. Die Entdeckung entspringt zwei Forschungsprojekten des Labors Food Pilot Lab der Freien Universität Bozen, veröffentlicht im Journal of Food Engineering, der weltweit führenden Wissenschaftszeitschrift im Lebensmittelsektor.

  • Neue Wege in der zellulären Signalverarbeitung entdeckt

    Tübinger Forscher erkennen Sender- und Empfängereigenschaften eines altbekannten Membranproteins

  • New mechanism activates the immune system against tumour cells

    New mechanism activates the immune system against tumour cells | The new function of STAT1 can be a decisive factor for immune therapy of cancer says Veronika Sexl. Michael Bernkopf/Vetmeduni Vienna

    Only when cancer cells escape the surveillance by the immune system can a tumour grow. It is currently one challenge in cancer research to activate the body's natural defences to eliminate tumour cells. Veronika Sexl, head of the Institute of Pharmacology and Toxicology at the University of Veterinary Medicine Vienna, has now discovered with her team a surprising new function for the signalling molecule STAT1 in immune cells. This previously unknown feature could pave the way to a new therapeutic approach to immunological cancer therapy. The study results were published in the journal ‘OncoImmunology’.

  • Nuclear Pores Captured on Film

    Using an ultra fast-scanning atomic force microscope, a team of researchers from the University of Basel has filmed “living” nuclear pore complexes at work for the first time. Nuclear pores are molecular machines that control the traffic entering or exiting the cell nucleus. In their article published in Nature Nanotechnology, the researchers explain how the passage of unwanted molecules is prevented by rapidly moving molecular “tentacles” inside the pore.

  • Physiker beobachten weltweit erstmals, wie Nano-Goldpartikel durch Zellmembranen wandern

    Lipidbeschichtete, hydrophobe Gold-Nanopartikel durchqueren eine Doppellage, die als künstliche Zellmembran angesehen werden kann. Grafik: Vladimir Baulin

    Die OECD berichtete jüngst (Link s.u.), dass Nanopartikel in mehr als 1300 kommerziellen Produkten enthalten sind, deren potenziell toxische Wirkung ausgeblendet wird. Die Mechanismen, wie diese Partikel durch menschliches Gewebe wandern, sind noch weitestgehend unverstanden. Ein Team aus spanischen und saarländischen Physikern konnte nun weltweit erstmals in Echtzeit beobachten, wie eine bestimmte Art von Nanopartikeln durch eine künstliche Zellwand wandert. Damit haben sie den Grundstein für weitere Forschungen gelegt, die im sicheren Umgang mit den winzigen Teilchen helfen sollen. Die Studie ist am 2. November in der Fachzeitschrift Science Advances erschienen.

  • Rekordverdächtige Polymermembranen: Fünffache Leistungssteigerung durch sanfte Behandlung

    Rekordverdächtige Polymermembranen Fünffache Leistungssteigerung durch sanfte Behandlung | Wissenschaftler im Institut für Polymerforschung haben ein neues Verfahren für Membranmaterialien entwickelt. Das neue Material zeigt eine fünffach höhere Permeabilität. Photo: Christian Schmid/HZG

    Im Institut für Polymerforschung am Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG) entwickeln die Wissenschaftler maßgeschneiderte Membranmaterialien auf Grundlage thermisch umgelagerter Polymere. Kürzlich gelang es den Forschern die Polymere statt bei 450 Grad Celsius bei 250 Grad herzustellen. Ein Durchbruch, denn dadurch besitzen die neuen Materialien eine fünffach höhere Wirkung bei gleichzeitig verdoppelter Synthesesrate. Außerdem ist das neue Polymer für Membranen weniger spröde. Die Polymerforscher stellen ihre Arbeiten zu den neuen Materialien erstmals am 29. Juli 2016 in der Fachzeitschrift Science Advances vor.

  • Spintronik: Effizientes Materialsystem für die wärmeunterstützte Datenspeicherung

    Die Membran besitzt Poren im Abstand von 105 Nanometern, die als Haftstellen für die magnetischen Domänenwände wirken. Bild: HZB

    Ein HZB-Team hat Dünnschichten aus Dysprosium-Kobalt über einer nanostrukturierten Membran an BESSY II untersucht. Sie zeigten, dass eine Erwärmung auf nur 80 Grad Celsius ausreicht, um die Magnetisierung von winzigen Nano-Regionen neu auszurichten. Dies ist weit weniger als bislang für die wärmeunterstützte magnetische Datenspeicherung (Heat Assisted Magnetic Recording) nötig war.

  • Sweetening neurotransmitter receptors and other neuronal proteins

    Many neuronal proteins have atypical glycosylation profiles consistent with the virtual absence of an important organelle, the Golgi apparatus, in neuronal processes. Max Planck Institute for Brain Research

    Researchers discover a “sugar-code” for neuronal membrane proteins. To rapidly carry information throughout the body, neurons form intricate networks by sending long protrusions to physically contact other neurons, sometimes meters away from where their main body (hence called the cell body) is located. These tree-like protrusions are either called axons if they are used to send information or dendrites if they receive information from other neurons.

  • Tailor-Made Membranes for the Environment

    Transmission electron microscope image of the membrane, provided by the Ernst Ruska-Centre. The two phases for proton and electron conduction are marked in colour. Forschungszentrum Jülich

    Jülich, 30 November 2016 – The combustion of fossil energy carriers in coal and gas power plants produces waste gases that are harmful to the environment. Jülich researchers are working on methods to not only reduce such gases, but also utilize them. They are developing ceramic membranes with which pure hydrogen can be separated from carbon dioxide and water vapour. The hydrogen can then be used as a clean energy carrier, for example in fuel cells. The researchers have now been able to increase the efficiency of these membranes to an unprecedented level. Their research results were published in Scientific Reports.

  • Untersuchung einfacher Modellzellen klärt Mechanismen der Verformung: Die Mechanik der Zelle

    Lebende Zellen müssen sich aktiv verformen können, sonst könnten sie sich beispielsweise nicht teilen. An der Technischen Universität München (TUM) haben der Biophysiker Professor Andreas Bausch und sein Team ein synthetisches Zellmodell entwickelt, um grundlegende Gesetzmäßigkeiten dieser Zellmechanik zu erforschen.