POWTECH 2013

POWTECH 2013 Nürnberg 23.–25.4.2013 Alles über Verfahrenstechnik undAnalytik imVerbundmit Technopharm Wenn kleine Partikel durch dün­ ne Kapillaren hindurchströmen, zeigen sie ein äußerst unge­ wöhnliches Orientierungsver­ halten. Dies hat jetzt eine For­ schungsgruppe um Prof. Dr. Ste­ phan Förster und Prof. Dr. Walter Zimmermann, Universität Bay­ reuth, entdeckt. Beteiligt waren Forscher der Universität Bay­ reuth, der Radboud University Nij­ megen, des Forschungszentrums DESY in Hamburg und des Max­ PlanckInstituts für Dynamik und Selbstorganisation in Göttingen. Für Spinnprozesse, die der Her­ stellung künstlicher Fasern die­ nen, oder für das Verständnis von Gefäßverengungen ist die Entdeckung von zentraler Be­ deutung. Stäbchen oder plätt­ chenförmige Partikel, die durch dünne Kapillaren hindurchströ­ men, orientieren sich normaler­ weise parallel zur Strömungs­ richtung. Falls eine Kapillare eine Verengung aufweist, ändert sich diese Orientierung nicht, bis die Partikel die engste Stelle erreicht haben. Doch sobald sich die Ka­ pillare wieder erweitert, orien­ tieren sich die Partikel senkrecht zur Strömungsrichtung und stel­ len sich quer. DieWissenschaftler haben dieses Phänomen nicht nur entdeckt, sondern können es auch erklären. Wie sie aufgrund theoretischer Berechnungen zei­ gen konnten, treten in dem sich erweiternden Kapillarabschnitt starke Dehnungskräfte senkrecht zur Strömungsrichtung auf. Die­ se Dehnungskräfte bewirken, dass sich die Partikel umorien­ tieren. Die theoretischen Be­ rechnungen wurden bestätigt durchMikroröntgenexperimente amDeutschen Elektronensynch­ rotron (DESY). Hier wurden an der Strahlungsquelle PETRA III hochintensive Röntgenstrahlen mit Durchmessern von nur zehn Mikrometern erzeugt. Wenn Partikel sich quer stellen Überraschende Orientierung in Kapillaren W issenschaftlern des Nationa­ len Forschungsprogramms „Intelligente Materialien“ ist es gelungen, Medikamente mittels eines magnetischen Nanoträgers kontrolliert freizusetzen. Dies er­ öffnet neue Möglichkeiten in der Entwicklung gezielter und effi­ zienter Methoden, die weniger Nebenwirkungen nach sich zie­ hen. Manche Medikamente sind von Natur aus toxisch, z. B. in der Krebsmedizin: entwickelt mit dem Ziel, erkrankte Zellen zu zerstören, greifen sie auch gesunde an. Wenn dieMedizin nur in der vom Krebs befallenen Körperregion wirkte, ließen sich die Nebenwir­ kungen einer Chemotherapie re­ duzieren. Forschende der Eidge­ nössischen Technischen Hoch­ schule Lausanne, des Adolphe­ MerkleInstituts der Universität Freiburg und des Universitäts­ spitals Genf haben eine Hürde in der Entwicklung eines solchen Medikaments genommen. Der Nanocontainer ist eine Fett­ schicht, die einen kugelförmigen Hohlraum mit einem Durchmes­ ser von 100 bis 200 nm um­ schließt, der etwa 100Mal kleiner ist als eine Zelle. Spezifische Mo­ leküle, die sich auf der Oberfläche des Liposoms befinden, machen es möglich, kranke Zellen anzu­ steuern und den Nanocontainer so zu tarnen, dass das Immun­ system ihn nicht als Fremdkörper erkennt und zerstört. Damit fehlt nur noch ein Mechanismus, der die Membran im richtigen Mo­ ment öffnet. Diesen nennen die Forscher SPION: superparamag­ netische EisenoxidNanopartikel. Integriert in der Fettschicht des Liposoms, erwärmen sich diese Partikel unter dem Einfluss ei­ nes externen magnetischen Fel­ des. Dadurch wird die Fettschicht durchlässig und das Medikament kann austreten. Vorerst haben die Forschenden die Brauchbarkeit ihrer Methode mit Liposomen nachgewiesen, die anstatt eines Medikaments Farbstoff enthiel­ ten. Die SPION erweisen sich da­ bei als ausgezeichnetes Kontrast­ mittel in der Magnetresonanz­ tomographie. So kann man sie verfolgen und den Freisetzungs­ mechanismus aktivieren, sobald sie am Zielort angekommen sind. Der Spion in der Pille Neue Methode zur gezielten Freisetzung von Medikamenten 3DModell eines 100 Nanometer großen Liposoms. In der Fettschicht sind die SPION als kleine Kugeln sichtbar. Foto: Adolphe Merkle Institut Aus dem Inhalt: Abwasser statt Phosphor Forscher entwickeln chemikalien­ freies Verfahren, mit dem rückge­ wonnene Salze direkt zu Dünger umgesetzt werden. | Seite 3 Flüssig und flüssig wird fest Forscher untersuchen chemische Prozesse mit atomarer Auflösung an Grenzflächen zwischen Flüs­ sigkeiten und machen eine über­ raschende Entdeckung. | Seite 7 Diamant als Baustoff Forscher am KIT setzen polykris­ tallinen Diamant für einen opti­ schen Schaltkreis ein. | Seite 8 Labor nicht nötig Wissenschaftler entwickeln Ver­ fahren für die kostengünstige Alternative zum Labor. | Seite 9 Branchennews Innovationen Grafik: KIT/CFN/Pernice Foto: Fraunhofer IGB Nürnberg Internationale Gastronomie in der Messestadt. | Seite 12 Messestadt Auflagengruppe A Streubilder, die bei Mikroröntgenexperimenten ent­ standen sind. Foto: LehrstuhlfürPhysikalischeChemie I,UniversitätBayreuth Foto: NuernbergMesse Foto: Rolf van Melis / pixelio.de

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