Angewandte Chemie

Cover image for Vol. 127 Issue 36

Chefredakteur: Peter Gölitz, Stellvertreter: Neville Compton, Haymo Ross

Online ISSN: 1521-3757

Associated Title(s): Angewandte Chemie International Edition, Chemistry - A European Journal, Chemistry – An Asian Journal, ChemistryOpen, ChemPlusChem, Zeitschrift für Chemie

Presse-Mitteilung

Angewandte Chemie 2009, ,
doi: 10.1002/ange.200903010

Nr. 45/2009

Hefe mit Schale

Ummantelung einzelner lebender Hefezellen mit Siliciumdioxid

Kontakt: Insung S. Choi, KAIST, Daejeon (Republik Korea)
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Biomimetic Encapsulation of Individual Cells with Silica

Unser Frühstücksei ist eine Besonderheit der Natur: eine einzelne Zelle, die von einer dünnen mineralischen Schicht geschützt wird. Abgesehen von einer Reihe winziger Strahlentierchen und Kieselalgen haben einzelne Zellen normalerweise keine harte Schale. Koreanische Forscher haben jetzt eine Strategie entwickelt, einzelne Zellen von Bäckerhefe, Saccharomyces cerevisiae, mit einer künstlichen Schale aus Siliciumdioxid zu versehen. Wie das Team um Insung S. Choi in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichtet, verdreifacht sich die Lebensdauer der so ummantelten Hefezellen, ihre Zellteilung wird dabei gezielt unterdrückt. Die Schale schützt die Zellen zudem gegen ungünstige äußere Bedingungen.


© Wiley-VCH

Während es in anderen Forschungsarbeiten zwar bereits gelungen war, Hefezellen mit einer mineralischen Phosphatschicht zu überziehen, ließen sich individuelle Zellen bisher nicht künstlich in Siliciumdioxid einkapseln. Inspiriert durch die natürliche Schalenbildung in Kieselalgen entwickelten die Forscher einen biomimetischen Prozess, mit dem sich einzelne Zellen unter milden physiologischen Bedingungen ummanteln lassen. Die Oberfläche von Kieselalgen ist von speziellen langkettigen Molekülen bedeckt, die viele positiv geladene Atomgruppen tragen und die Biomineralisation auslösen.

Die Forscher ahmen dies nach, indem sie die Zellmembranen der Hefezellen mit künstlichen Polymeren versehen, immer abwechselnd Schichten mit vielen positive Ladungen und Schichten mit vielen negativen Ladungen – insgesamt 21 Schichten. Werden die so behandelten Hefezellen in eine Lösung gegeben, die negativ geladenen Kieselsäure-Verbindungen enthält, lagern sich diese an die äußerste positiv geladene Schicht der Hefen an. Diese mineralisieren zu Siliciumdioxid und kapseln die Hefezellen vollständig ein.

Genetisch veränderte Hefen stellen wichtige pharmazeutische Wirkstoffe her. In der molekularbiologischen Forschung setzt man die sehr einfach kultivierbaren Hefen oft für grundlegende Untersuchungen zellulärer Vorgänge ein und nutzt sie für die Diagnostik menschlicher Erkrankungen. Schutz und verbesserte Lagerfähigkeiten durch eine Schale könnten hier neue Potenziale eröffnen. Zudem kann die Schale als Gerüst für chemische und biologische Eigenschaftsmodifizierungen dienen.

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