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Mit Quanten-Tricks die Rätsel topologischer Materialien lösen

Topologische Materialien sind technisch hochinteressant, aber schwer zu messen. Mit einem Trick der TU Wien wurde nun in China eine neue Untersuchungsmethode angewandt.

Elektronen sind nicht bloss kleine Kügelchen, die sich wie ein Gummiball durch ein Material bewegen. Aus den Gesetzen der Quantenphysik ergibt sich, dass sich Elektronen wellenartig verteilen. Diese Wellen können in manchen Materialien eine geometrisch recht komplizierte Form annehmen. In sogenannten „topologische Materialien“ gibt es Elektronen-Zustände, die für technische Anwendungen sehr interessant sein können, allerdings ist es ausgesprochen schwierig, diese Materialien und die dazugehörigen Elektronenzustände zu identifizieren.

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Impfstoffe chemikalienfrei produzieren

Impfstoffe herzustellen ist ein schwieriges Unterfangen: Bei den Tot-Impfstoffen müssen die Krankheitserreger abgetötet werden, ohne deren Struktur zu verändern. Bislang geschieht dies meist mit giftigen Chemikalien. Eine neuartige Technologie von Fraunhofer-Forscherinnen und -Forschern nutzt stattdessen Elektronenstrahlen – und ermöglicht erstmals, Tot-Impfstoffe chemikalienfrei, schnell und reproduzierbar anzufertigen.

Impfungen gegen Kinderlähmung, Diphtherie, Keuchhusten und Tetanus gehören seit Jahrzehnten zum Standard-Programm beim Kinderarzt. Bei vielen Vakzinen handelt es sich um Tot-Impfstoffe – die Krankheitserreger darin wurden also abgetötet und können dem Körper des Patienten somit nichts mehr anhaben. Eine Immunantwort lösen sie dennoch aus: Der Körper erkennt sie als fremd und startet die Immunreaktion, indem er entsprechende Antikörper ausbildet und sich vor der Krankheit schützt. Zur Herstellung der Impfstoffe werden die Krankheitserreger in grosser Zahl gezüchtet und durch Chemikalien abgetötet.

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Cholesterinsenker reduzieren braunes Fettgewebe

Statine, eine der am häufigsten verschriebenen Klasse von Medikamenten, reduzieren das für die Gesundheit vorteilhafte braune Fettgewebe, wie ETH-Wissenschaftler zeigen konnten. Dennoch dürften die Statine nun nicht verteufelt werden, betonen die Forschenden.Statine, eine der am häufigsten verschriebenen Klasse von Medikamenten, reduzieren das für die Gesundheit vorteilhafte braune Fettgewebe, wie ETH-Wissenschaftler zeigen konnten. Dennoch dürften die Statine nun nicht verteufelt werden, betonen die Forschenden.Statine, eine der am häufigsten verschriebenen Klasse von Medikamenten, reduzieren das für die Gesundheit vorteilhafte braune Fettgewebe, wie ETH-Wissenschaftler zeigen konnten. Dennoch dürften die Statine nun nicht verteufelt werden, betonen die Forschenden.

Fabio Bergamin

Ein Teil der erwachsenen Menschen besitzen nicht nur weisses, sondern auch braunes Fettgewebe. Letzteres hilft, Zucker und Fett in Wärme zu verwandeln. Wer braunes Fettgewebe hat, kann seine Körperwärme im Winter besser regulieren und leidet weniger häufig an Übergewicht und an Diabetes.

Ein internationales Team von Forschern unter der Leitung von Christian Wolfrum, Professor am Labor für translationale Ernährungsbiologie der ETH Zürich, hat nun herausgefunden, dass die Medikamentenklasse der Statine die Bildung von braunem Fettgewebe reduzieren. Statine senken den Cholesterinpegel im Blut und werden unter anderem zur Reduktion des Herzinfarktrisikos verschrieben. Sie gehören weltweit zu den am häufigsten verwendeten Medikamenten.

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Der Zelloberfläche ein Gesicht geben

ETH-Forscherinnen und -Forscher haben mithilfe von maschinellem Lernen erstmals Proteine auf der Oberfläche von Zellen umfassend untersucht und katalogisiert. Die Erkenntnisse ermöglichen einen neuen Ansatz in der Medikamentenforschung.

Peter Rüegg

Auf der Oberfläche von Zellen, verankert in der Zellmembran, befindet sich eine Vielzahl verschiedener Proteine, die für die Zelle lebenswichtige Funktionen ausüben. Sie sind Antennen in die Aussenwelt, die Signale senden und empfangen, dank derer Zellen miteinander kommunizieren können. Sie sind auch Schleusen für Moleküle und transportieren Stoffe in und aus der Zelle, und sie ermöglichen, dass sich Zellen an anderen Zellen oder Strukturen festhalten können.
Die Medizin interessiert sich sehr für Oberflächenproteine und nutzt sie, um Krankheiten zu behandeln. Rund zwei Drittel der bekannten Medikamente entfalten ihre Wirkung dadurch, dass sie passgenau an ein Oberflächenprotein andocken und eine zelluläre Signalkaskade in Gang setzen.

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