{"id":76486,"date":"2020-07-22T06:41:56","date_gmt":"2020-07-22T04:41:56","guid":{"rendered":"https:\/\/rss.nova-institut.net\/public.php?url=http%3A%2F%2Fwww.innovations-report.de%2Fhtml%2Fberichte%2Fbiowissenschaften-chemie%2Fgut-verpackt-die-architektur-ist-entscheidend-bio-metall-organische-hybride-mit-hoher-bioaktivitaet.html"},"modified":"2020-07-19T12:57:59","modified_gmt":"2020-07-19T10:57:59","slug":"gut-verpackt-die-architektur-ist-entscheidend-bio-metall-organische-hybride-mit-hoher-bioaktivitaet","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/gut-verpackt-die-architektur-ist-entscheidend-bio-metall-organische-hybride-mit-hoher-bioaktivitaet\/","title":{"rendered":"Gut verpackt \u2013 Die Architektur ist entscheidend: Bio-Metall-organische Hybride mit hoher Bioaktivit\u00e4t"},"content":{"rendered":"<p><strong>Gut abgeschirmt, dennoch hochaktiv dank gezielt eingestellter Nanoarchitektur: Der Einbau von Biomakromolek\u00fclen in ma\u00dfgeschneiderte Metall-organische Ger\u00fcststrukturen gelingt mittels Peptiden als Modulatoren. Wie Wissenschaftler in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, konnten sie so zudem eine \u201ek\u00fcnstliche Zelle\u201c mit der Funktion eines optischen Glucose-Sensors aufbauen.<\/strong><\/p>\n<p>Biomakromolek\u00fcle, z.B. Enzyme, steuern Reaktionen in Zellen mit sehr viel h\u00f6herer Effizienz, Spezifit\u00e4t und Selektivit\u00e4t als in k\u00fcnstlichen Systemen. Sollen sie zellfrei eingesetzt werden, etwa f\u00fcr einen Produktionsprozess, ben\u00f6tigen viele der empfindlichen Molek\u00fcle eine k\u00fcnstliche Umh\u00fcllung. Daf\u00fcr eignen sich Metall-organische Ger\u00fcste sehr gut (metal-organic frameworks, MOFs): gitterartige Strukturen aus Metallionen als \u201eKnotenpunkten\u201c und organischen Liganden als \u201eVerbindungsst\u00fccken\u201c. Biomolek\u00fcle lassen sich bei der selbstorganisierten Zusammenlagerung der MOFs einfach einschlie\u00dfen. Aufgrund der limitierten Zug\u00e4nglichkeit der Biomolek\u00fcle l\u00e4sst die Aktivit\u00e4t dieser Biohybride jedoch oft zu w\u00fcnschen \u00fcbrig.<\/p>\n<p>Das Team um Gangfeng Ouyang von der Sun-Yat-sen-Universit\u00e4t in Guangzhou (China), stellt jetzt eine einfache Strategie vor, mit der sich Biohybride zu Nanoarchitekturen mit hoher Aktivit\u00e4t ma\u00dfschneidern lassen. Der Schl\u00fcssel zum Erfolg liegt in der Zugabe bestimmter Peptide, die als \u201eModulatoren\u201c die Struktur beeinflussen.<\/p>\n<p>Als Modell-Biomolek\u00fcl w\u00e4hlten die Forscher Meerrettich-Peroxidase, ein Enzym, das Wasserstoffperoxid abbaut und z.B. f\u00fcr eine umweltfreundliche Oxidation aromatischer Amine technisch genutzt wird. Zinkionen dienten als Knotenpunkte und 2-Methyl-Imidazol als Verbindungsst\u00fccke f\u00fcr das Ger\u00fcst. Als Modulator setzen sie \u03b3-Poly-L-Glutamins\u00e4ure ein, ein nat\u00fcrliches, vielfach negativ geladenes Biopolymer, das an positive Gruppen der Peroxidase bindet und \u2013 in Konkurrenz dazu \u2013 Koordinationsverbindungen mit den Zinkionen eingeht. So werden Modulator und Peroxidase in das MOF mit eingebaut. Je nach Menge des Modulators entstehen verschiedene Morphologien: von dreidimensionalen Polyedern \u00fcber winzige \u201eSternchen\u201c aus verschr\u00e4nkten zweidimensionalen spindelf\u00f6rmigen Schichten von etwa 150 nm Dicke bis erneut zu dreidimensionalen, blumenartigen Strukturen. W\u00e4hrend die Enzymaktivit\u00e4t in den mikropor\u00f6sen 3D-Strukturen gering ist, zeigen sich die Enzyme in den 2D-MOFs fast so aktiv wie im freien Zustand. Der Grund sind die gro\u00dfen Poren und die vergleichsweise kurzen Kan\u00e4le der 2D-Strukturen \u2013 das Substrat gelangt rasch zu den Enzymen. Dabei sind die Enzyme gut gesch\u00fctzt gegen\u00fcber Protein-abbauenden Enyzmen, hohen Harnstoffkonzentration, erh\u00f6hten Temperaturen und einer Reihe organischer L\u00f6sungsmittel \u2013 vorteilhaft f\u00fcr eine technische Nutzung.<\/p>\n<p>Zudem gelang es den Forschern, eine \u201ek\u00fcnstliche Zelle\u201c zu konstruieren, die zellul\u00e4re Kaskaden der Signal\u00fcbertragung nachahmt und als Glucosesensor fungiert. Dazu bauten sie mehrere Komponenten in ein 2D-MOF ein: Glucoseoxidase (GOx) sowie Protein-gebundene fluoreszierende Goldnanocluster, die katalytisch Wasserstoffperoxid abbauen. Zugabe von Glucose setzt die Kaskade in Gang. Glucose wird von der GOx oxidiert, dabei entsteht Wasserstoffperoxid, das von den Goldnanoclustern mit einem Substrat umgesetzt wird, welches dabei blau wird. Parallel kommt es zu einer Oxidation der Goldnanocluster, wobei deren Fluoreszenz gel\u00f6scht wird. Beide optische Signale sind zur Glucose-Konzentration proportional und in zwei sich erg\u00e4nzenden Konzentrationsbereichen sensitiv.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Gut abgeschirmt, dennoch hochaktiv dank gezielt eingestellter Nanoarchitektur: Der Einbau von Biomakromolek\u00fclen in ma\u00dfgeschneiderte Metall-organische Ger\u00fcststrukturen gelingt mittels Peptiden als Modulatoren. Wie Wissenschaftler in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, konnten sie so zudem eine \u201ek\u00fcnstliche Zelle\u201c mit der Funktion eines optischen Glucose-Sensors aufbauen. Biomakromolek\u00fcle, z.B. Enzyme, steuern Reaktionen in Zellen mit sehr viel h\u00f6herer Effizienz, [&#8230;]<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"","nova_meta_subtitle":"","footnotes":""},"categories":[5572],"tags":[17221,13838,13540],"supplier":[344],"class_list":["post-76486","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-bio-based","tag-bioaktivitaet","tag-biomolekuele","tag-chemie","supplier-gesellschaft-deutscher-chemiker-e-v-gdch"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/76486","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=76486"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/76486\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=76486"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=76486"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=76486"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=76486"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}