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Biologische Mikro- und Nanotechnologie

Objekte zu vermessen und zu manipulieren, die so klein sind, dass man sie selbst unter dem Mikroskop nicht mehr sehen kann: Das ermöglichen neue mikro- und nanotechnologische Methoden, die in unserer Forschungsgruppe entwickelt werden. Hochkomplexe biologische Maschinen von wenigen zehn bis hundert Nanometern Größe sind die Hauptakteure vieler Prozesse in lebenden Zellen. Parameter wie Größe, Masse oder Anzahl solcher Nanopartikel liefern wichtige Informationen, die dabei helfen können, zelluläre Prozesse besser zu verstehen und krankhafte Veränderungen zu erkennen. Mit konventionellen Methoden ist jedoch die genaue Bestimmung derartiger Eigenschaften, die in der makroskopischen Welt ganz selbstverständlich zugänglich sind, eine riesige Herausforderung.

Für solche Messungen auf kleinsten Skalen nutzen wir die hohe Empfindlichkeit mikro- und nanomechanischer Sensoren. Mit Hilfe von Mikroresonatoren – einer Art Stimmgabel, die kleiner ist als der Durchmesser eines Haars – gelingt es zum Beispiel, einzelne Bakterien mit einer Genauigkeit von etwa einem Prozent oder einem millionstel eines milliardstel Gramms zu wiegen. Nur mit einem Trick ist dies überhaupt möglich: Der kleine Resonator, der aussieht wie ein sehr kleines Sprungbrett, befindet sich in einem Vakuum und wird so kaum gedämpft. In seinem Innern eingeschlossen ist ein nur wenige Mikrometer breiter Kanal; passiert ein Partikel den Kanal, verschiebt sich dadurch die Resonanzfrequenz. Aus dieser Änderung der "Tonlage" kann die Masse sehr genau bestimmt werden.

Ein Ziel unserer Forschungsgruppe ist es, mit solchen physikalischen Messungen bis in den Bereich einzelner Moleküle vorzustoßen. Besonders spannend in diesem Gebiet ist neben wissenschaftlichen Erkenntnissen auch das Zusammenspiel unterschiedlicher Disziplinen, von Ingenieurwissenschaften und Physik bis zu hin zu Chemie und Biologie, die alle zur Entwicklung neuer Methoden beitragen und von deren Anwendung profitieren.


Pressemitteilungen & Neues aus der Forschung

Knackige Bilder von kalten Zellen

Forscher um Thomas Burg vom MPI für biophysikalische Chemie haben ein neues Immersionsobjektiv entwickelt, das die Beobachtung von Zellen mit dem Lichtmikroskop unter Kryobedingungen ermöglicht. Die Ergebnisse sollen dabei helfen, die fundamentalen Grenzen der hochauflösenden Lichtmikroskopie bei kryogenen Temperaturen zu erreichen. mehr

<p><strong>Neues Verbundprojekt für schnelleren Nachweis multiresistenter Keime</strong></p>

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert ein neues Verbundprojekt, das von Thomas Burg am MPI für biophysikalische Chemie und Mahavir Singh von der Firma LIONEX GmbH in Braunschweig koordiniert wird. Mit dem Vorhaben soll ein schnelles und empfindliches Nachweisverfahren für multiresistente Keime entwickelt werden, das in Krankenhäusern und Arztpraxen eingesetzt werden kann. Das Projekt wird mit 2,3 Mio. Euro vom BMBF gefördert. mehr


Jahrbuchbeitrag (2012)
Nanopartikel auf der Waage
Viele Fragen in Forschung und Technik beschäftigen sich mit der Untersuchung von Nanopartikeln synthetischen oder biologischen Ursprungs. Aufgrund ihrer Größe von weniger als hundert Nanometern entziehen sich diese Objekte oft konventionellen Charakterisierungsmethoden. Nanofluidische Resonatoren ermöglichen es seit wenigen Jahren, die Masse einzelner Nanopartikel in Flüssigkeit zu messen und deren Größenverteilung in komplexen Proben zu charakterisieren. Die Informationen helfen dabei, grundlegende Prozesse in Biophysik, Medizin, Biologie und Biotechnologie zu verstehen und zu kontrollieren. mehr
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