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Dresdner Chemiker haben funktionsfähigen, natürlichen Ionenkanal in künstlicher Umgebung integriert

11.04.2000 - (idw) Technische Universität Dresden

Analytica (11. Bis 14. April 2000) in München
Türen der Körperzellen öffnen sich außerhalb des Menschen
Dresdner Chemiker haben weltweit als Erste einen funktionsfähigen, natürlichen Ionenkanal in künstlicher Umgebung integriert

Wer sich mit dem Hammer aus Versehen auf den linken Daumen schlägt, schreit sofort auf. In Sekundenschnelle melden die Nervenbahnen dem Gehirn Schmerzen. Der elektrische Impuls - das Schmerzgefühl - wird von Nervenzelle zu Nervenzelle weitergegeben. Ionenkanäle quasi als Verbindungstüren zwischen den einzelnen menschlichen Zellen spielen dabei eine wesentliche Rolle. Dockt an die Ionenkanäle ein ganz spezifisches Molekül an - wie ein passender Schlüssel, der ins Türschloß gesteckt wird - dann öffnen sich die Kanäle, und die elektrisch geladenen Teilchen (Ionen) können von einer Nervenzelle zur nächsten fließen. Nach diesem Prinzip wird beispielsweise der Impuls "Schmerz im linken Daumen" im Körper von Zelle zu Zelle weitergeleitet. Während einer Operation blockieren hingegen Narkotika die Funktion der Ionenkanäle und verhindern deren Öffnung. Schließlich sollen die entstehenden Schmerzen nicht weitergeleitet werden und der Patient eine schmerzfreie Operation erhalten.

Natürliche Ionenkanäle sind also hervorragende Sensoren, die sich gezielt schalten lassen. Um diese Wirkungsweise praktisch für die Pharmakologie, die Toxikologie, die Neurologie oder den Bereich der technischen Aktoren zu nutzen, ist es erforderlich, die biologischen Spezifikationen - nur ein spezifisches Molekül öffnet einen Ionenkanal - auf künstliche Systeme zu übertragen.
Den Durchbruch für diese Methode hat Professor Reiner Salzer vom Institut für Analytische Chemie an der Technischen Universität Dresden erreicht: In seiner Arbeitsgruppe gelang es erstmalig, einen natürlichen Ionenkanal, der vom Kooperationspartner Professor Alfred Maelicke (Universität Mainz) aus einem Zitterrochen isoliert wurde, unter Erhalt seiner Funktionsfähigkeit in eine zellwandähnliche Schicht zu integrieren. Diese Schicht (Lipiddoppelschicht) wurde dabei zwischen zwei Polymerstücken, die im Sonderforschungsbereich 287 "Reaktive Polymere in homogenen Systemen" entstanden sind, aufgespannt. Salzer: "Wir sind auf dem offenen Markt weltweit die Ersten, die diese voll funktionsfähige Technik anbieten können." Der Nachweis des sich Öffnens und Schließens des eingebauten natürlichen Ionenkanals wurde durch Anwendung der Patch-Clamp-Meßmethode geführt.

Die Verknüpfung polymerer und biologischer Materialien bildet die Grundlage für die Entwicklung einer neuen Generation von Biosensoren, die sich durch hohe mechanische und thermische Stabilität und gute technische Handhabbarkeit auszeichnen. Der praktische Einsatz solcher Sensorbausteine ermöglicht unter anderem vielleicht in naher Zukunft bei der Wirkstoffuntersuchung in der Pharmaforschung, Tierversuche auf ein Minimum zu reduzieren.

Die Ergebnisse der ersten Etappen auf dem Weg zu diesen Biosensoren zeigt Professor Reiner Salzer das erste Mal auf der Fachmesse "Analytica" in München (11. bis 14. April 2000), Gemeinschaftsstand "Forschungsland Sachsen", Halle B3, Stand 203/302, Telefon (0 89) 94 94 85 02.

Informationen: TU Dresden, Institut für Analytische Chemie, Professor Reiner Salzer, Telefon (03 51) 4 63-26 31, Fax (03 51) 4 63-71 88, e-mail: reiner.salzer@chemie.tu-dresden.de,
Dr.-Ing. Gerald Steiner, Telefon (03 51) 4 63-25 07,
e-mail: gerald.steiner@chemie.tu-dresden.de

Dresden, April 2000
Birte Urban, Telefon (03 51) 4 63-69 09
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