Mikroskopie: Nicht mehr im Trüben fischen
Mit geschlossenen Augen kann man Legosteine ertasten, aber nicht ihre Farbe bestimmen. Ähnliches gilt für die Suche nach speziellen Molekülen auf einer Oberfläche. Jetzt gibt es eine neue Methode, mit der gezielt nach Molekülen geangelt werden kann.
© Arizona State University (Ausschnitt)
Der Blick auf eine glatte Fläche unter dem Mikroskop offenbart ihre Ecken und Kanten. Mit einem Rasterkraftmikroskop (AFM) lassen sich sogar einzelne Atome und Moleküle erkennen, die auf ihr kleine Hügel bilden. Um solch winzige Strukturen sichtbar zu machen, tastet das AFM mit einer filigranen Spitze immer wieder auf die Oberfläche, während es diese in Zeilen abfährt. Es spürt so, an welchen Stellen sich Hindernisse befinden und wie groß sie sind. Auf diese Weise kann es eine Art molekulare Landkarte aufzeichnen – etwa so, wie sich mit geschlossenen Augen durch Tasten Legosteine in einem Zimmer finden lassen.
Will man allerdings nicht nur wissen, wo die Legosteine liegen und welche Form sie haben, sondern auch ihre Farbe herausfinden, genügt es, die Augen zu öffnen. Wenn es um Moleküle geht, so ist es nicht ganz so einfach, neben ihrer Größe auch ihre chemische Natur zu bestimmen. Aus diesem Grund experimentieren Wissenschaftler um Stuart Lindsay von der Arizona State University seit einigen Jahren mit einer Art Angel, die auf den Fang von bestimmten Molekülen spezialisiert ist – womit sie nun Erfolg zu haben scheinen.
Die Molekülangel besteht aus der Spitze eines Rasterkraftmikroskops, an die eine nur sechs Nanometer lange Angelschnur aus einem Polymer befestigt ist. Als "Köder" befestigten die Forscher einen Antikörper, der nur an ein spezielles Protein (Antigen Histon H3) auf der untersuchten Oberfläche andocken kann. Tastet das AFM nun an der Stelle, an der das gesuchte Molekül sitzt, bindet das Antigen an den Antikörper und behindert so die Spitze bei ihrer Tastbewegung – wodurch der genaue Ort des Moleküls bestimmt werden kann. Bewegt sich die Mikroskopspitze weiter, so löst sich die Bindung wieder. Damit lässt sich wie mit einem herkömmlichen AFM auch die Umgebung des gesuchten Moleküls kartieren.
Mit dieser Technik soll es bald möglich sein, einzelne Moleküle bei biologischen Prozessen zu verfolgen, wie zum Beispiel bei der Reaktion von Zellkomponenten auf bestimmte Chemikalien. "Man könnte etwas sehr Komplexes, wie etwa eine menschliche Zelle mit all den verschiedenen Rezeptoren, nehmen und Fragen über ihre lokale Chemie stellen", so Lindsay. "Dies wird uns zu dem grundlegenden Verständnis verhelfen, das zur Entwicklung neuartiger Medikamente benötigt wird."
Will man allerdings nicht nur wissen, wo die Legosteine liegen und welche Form sie haben, sondern auch ihre Farbe herausfinden, genügt es, die Augen zu öffnen. Wenn es um Moleküle geht, so ist es nicht ganz so einfach, neben ihrer Größe auch ihre chemische Natur zu bestimmen. Aus diesem Grund experimentieren Wissenschaftler um Stuart Lindsay von der Arizona State University seit einigen Jahren mit einer Art Angel, die auf den Fang von bestimmten Molekülen spezialisiert ist – womit sie nun Erfolg zu haben scheinen.
Die Molekülangel besteht aus der Spitze eines Rasterkraftmikroskops, an die eine nur sechs Nanometer lange Angelschnur aus einem Polymer befestigt ist. Als "Köder" befestigten die Forscher einen Antikörper, der nur an ein spezielles Protein (Antigen Histon H3) auf der untersuchten Oberfläche andocken kann. Tastet das AFM nun an der Stelle, an der das gesuchte Molekül sitzt, bindet das Antigen an den Antikörper und behindert so die Spitze bei ihrer Tastbewegung – wodurch der genaue Ort des Moleküls bestimmt werden kann. Bewegt sich die Mikroskopspitze weiter, so löst sich die Bindung wieder. Damit lässt sich wie mit einem herkömmlichen AFM auch die Umgebung des gesuchten Moleküls kartieren.
Mit dieser Technik soll es bald möglich sein, einzelne Moleküle bei biologischen Prozessen zu verfolgen, wie zum Beispiel bei der Reaktion von Zellkomponenten auf bestimmte Chemikalien. "Man könnte etwas sehr Komplexes, wie etwa eine menschliche Zelle mit all den verschiedenen Rezeptoren, nehmen und Fragen über ihre lokale Chemie stellen", so Lindsay. "Dies wird uns zu dem grundlegenden Verständnis verhelfen, das zur Entwicklung neuartiger Medikamente benötigt wird."
Wenn Sie inhaltliche Anmerkungen zu diesem Artikel haben, können Sie die Redaktion per E-Mail informieren. Wir lesen Ihre Zuschrift, bitten jedoch um Verständnis, dass wir nicht jede beantworten können.