Biomaterialien. Vorlesung Sommersemester 2009 HTW Dresden
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- Christina Schuler
- vor 8 Jahren
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1 Vorlesung Sommersemester 2009 HTW Dresden
2 - in der Nanotechnologie - 1. Einführung 2. Zelluläre Maschinen und die ingenieurtechnische Verwendung 3. DNA basierte Nanotechnologie - Ein Beispiel für zukünftige BioNEMS Dr.rer.nat. Jörg Opitz Teile dieser Vorlesung basieren auf gemeinsamen Vorlesungen an TU Dresden mit Professor Dr. Wolfgang Pompe
3 in der Nanotechnologie Einführung 1. Einführung Biologisches Konzept Biomolekulare Template/ Kompartments Biomimetische Materialentwicklung Genomik/Proteomik Zelluläre Mechanismen u. Maschinen Seite 3
4 Einführung - Gesundheit A. Gesundheit Volkskrankheit: Bandscheibendefekte In vivo- Test eines Bandscheibenimplantates in einem Schafmodell Implantation eines HARMS-Käfigs (Ti), gefüllt mit spongiösem Material Seite 4
5 Einführung - Informationstechnologie B. Informationstechnologie Transistor eines modernen Mikroprozessors < 100nm Polygate Metallische Leitbahn eines modernen Mikroprozessors ~ 50nm Diffusionsbarriere Seite 5
6 Einführung - Informationstechnologie B. Informationstechnologie 10 Nanometerbarriere Molekulare Elektronik Seite 6
7 Einführung - Informationstechnologie B. Informationstechnologie 1) Selbstassemblierung des Templates 2) Positionierung der Schaltelemente 3) Abscheidung des Metalls Schaltkreisaufbau mit Biomelekülen Seite 7
8 Einführung - Informationstechnologie B. Informationstechnologie 1) Konstruktion von DNA Templatstrukturen - Integration von DNA in Arrays von Mikroelektroden - Aufbau von komplexen DNA Templatstrukturen (Konstruktion von DNA Kreuzungen) 2) Metallisierung der DNA Seite 8
9 Einführung - Informationstechnologie B. Informationstechnologie Aufbau von DNA-Netzwerken Seite 9
10 Einführung - Energie C. Energie Biomimetische Erzeugung und Charakterisierung von aktiven metallischen Clustern für Katalysatoren, Adsorber und Sensorern im Automobilbau BioKADS 12,9 nm Seite 10 BMBF-Projekt, TU Dresden
11 Einführung - Trinkwasser D. Trinkwasser Biocere nach Durchströmen mit Uran- oder Kupfersalzlösungen(optische Mikroskopie) Biocer mit Uranbindung Biocer mit Kupferbindung Seite 11
12 Einführung Schönheit der Natur E. Schönheit der Natur Strukturbildung M. Sarikaya (1999) Seite 12
13 Einführung Schönheit der Natur E. Schönheit der Natur Dynamik Mitotische Teilung von Drosophila melanogaster Seite 13 Aus: Molecular Cell Biology, Lodish et al., W.H. Freeman and Company, New York, 2000.
14 Zelluläre Maschinen und die ingenieurtechnische Verwendung (I) Zelluläre Maschinen und die ingenieurtechnische Verwendung A. Zelluläre Maschinen und Zellskelett in der Natur 1. Beispiele zellulärer Dynamik 2. Agierende Moleküle (TE1) 1. Optische Mikroskopie (2. Fraunhofer Beugung) (3. Abbesches Beugungslimit) 4. Fluoreszenzmikroskopie B. Ingenieurtechnische Umsetzung 1. Mikrotubuli Gliding Assay 2. In-vitro Polymerisation 3. Beispiele Seite 14
15 Cellular Machines and Cytosceleton in Nature Seite 15
16 Mitotic Division of Drosophila melanogaster Seite 16!!!
17 Microtubule Networks in Cells Cytosceleton!" #$ " $ %&'( ) * Seite 17!!!
18 Fast Axonal Transport Seite 18!!!
19 Nervenzelle Mikroskopische Aufnahme von der Großhirnrinde einer Maus. Ein zentral gelegenes Pyramiden-Neuron mit großem Dendriten-Baum exprimiert GFP. Andere grüne Neuronen sind teilweise auf dem Bild. Seite 19
20 Nervenzelle Seite 20
21 Fast Axonal Transport + Seite 21 +!!!
22 Fast Axonal Transport Seite 22!!!
23 Fast Axonal Transport Seite 23!!!
24 Pigment Transport Seite 24!!!
25 Mitosis, -,.,, Seite 25!!!
26 Mitosis Schematische Darstellung der Mitose: I: Interphase II: Prophase (Zentrosomentrennung, MTOC, Chromosomen kondensieren) III: Prometaphase (Zerfall Kernhülle, Spindelfasern) IV: Metaphase (Metaphaseplatte) V und VI: Anaphase (Spindelpole) VII: Telophase (Depolimerisation Kinetochorfasern) VIII: Zytokinese Seite 26
27 Cellular Machines and Cytosceleton in Nature Seite 27
28 Cellular Machines and Cytosceleton in Nature.- Seite 28
29 - Electron Mictroscopy and Diffraction - Analysis Seite 29 "#$%$#&'!()*(+()*,(''-. /00( %3+#$23#45 6#/4# "%1$945 $:,4+!!!0, 3
30 Micrcotubule - Protofilament Seite 30 "#$%$#&'!()*(+()*,(''-./00( %3+#$23#45 6#/4# "%1$945$:,4+!!!0, 3
31 Micrcotubule α- and β-tubulin α β Seite 31
32 Micrcotubule - Assembly Seite 32!!!
33 Micrcotubule - Assembly! Seite 33!!! "#
34 Micrcotubule - Assembly! Seite 34!!!
35 /! - Seite 35!!!
36 0/ 1 #$# Seite 36
37 0/ - %&'()**+,*-#.(()/+, 0+ Seite 37!!
38 Cellular Machines and Cytosceleton in Nature.- Seite 38
39 Cellular Machines and Cytosceleton in an Engineering Environment Seite 39 ; "< 34
40 Microscopy 2- Focussing Unit Tripod Table of Object Condensore Ocular Tubus Objectiv Lighting Seite 40
41 2- Seite 41
42 2- Seite 42
43 ! Seite 43
44 3 Fibroblast 20 µm 1,80 m Men 1,80 m 162 km Antibody 10 nm 1,80 m Men 1,80 m km Seite 44
45 1 2) 1 Seite 45
46 - Seite 46
47 - Seite 47
48 - $ %&'&(')*, '.)*./*, ' +,-)*!"# $)) Seite 48 +
49 - Seite 49,0-1./*,0-1 )*
50 334 4 Darstellung von Intermediärfilamenten (Vimentin), Mikrotubuli (Tubulin) und Mikrofilamenten (Actin) in der selben Zelle (Fibroblast) mittels Immunfluoreszenz Ausschnitt einer Epithelzelle (100 x). Dreifach - Immunfluoreszenz: Nukleus blau, Microtubuli grün und Actin rot Seite 50 T. Hanke, MBCB Dresden
51 334 4 Fibroblasten in mit Kollagen beschichteter Keramik Weitfeld-Fluoreszenz Konfokale LSM Seite 51 T. Hanke, MBCB Dresden
52 Seite 52
53 2- Seite 53
54 Cellular Machines and Cytosceleton in an Engineering Environment 3 ' 5,6,%&67("8%%(9$,. ATP Mikrotubulus Casein Seite 54 Kinesin
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58 & 4- # 5, '%% *%% Seite 58 ;$4?"<+ 3%@>%4>"<"4
59 4& ' Temperature Dependence Seite 59
60 4& ' Cocentration Dependence Seite 60!!!
61 4& ' Time Dependence Seite 61 <%$#
62 & Seite 62
63 " $ RESOLFT (von engl. reversible saturable optical fluorescent transitions) Sätigungsintensität Seite 63 Stefan Hell, Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie, Göttingen
64 " $ Seite 64 Stefan Hell, Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie, Göttingen
65 " $ Seite 65 Stefan Hell, Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie, Göttingen
66 " $ Fluoreszenzgefärbte Poren einer porösen Membran Mit einem Elektronenstrahl gefertigte Nanostrukturen in fluoreszenzgefärbtem PMMA Seite 66 Stefan Hell, Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie, Göttingen
67 !14 4 Resolution behind the Abbe s diffraction limit Fibre - SNOM Kantilever SNOM Seite 67
68 !14 4 Seite 68
69 !14 4 Special shaped tips for field enhanced Raman Spectroscopy Seite 69
70 !14 4 Seite 70
71 14 4 Chandrasekhara Venkata Raman Nobel-Price in Physics Measurement of inelastic scattered light ( Wavelength and Intensity) Seite 71
72 14 4 Der Raman Effekt führt zu neuen Spektrallinien, die gegenüber der Lichtquelle verschoben sind. Seite 72
73 Raman shift mapping 14 4 Seite 73
74 Raman intensity mapping 14 4 Seite 74
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