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Bakterien als Mini-Mixer

Posted By Meinke On 11. Januar 2007 06:01 @ 06:01 In Chemie,Technik | Comments Disabled

Bakterien können zum Durchmischen kleinster Flüssigkeitsmengen eingesetzt werden, belegen Versuche amerikanischer Forscher. Indem Bakterien auf Lock- bzw. Schreckstoffe reagieren, fungieren ihre Schwimmgeißeln als molekulare Rührquirle.

In künftigen Laborsystemen im Miniaturformat könnten begeißelte Bakterien eingesetzt werden, um Flüssigkeiten durch Bruchteile von Millimetern feine Kanäle zu treiben und zu vermischen, schreiben Min Jun Kim von der Drexel University und Kenneth Breuer von der Brown University im Fachblatt “Analytical Chemistry”. Während man die Kanalsysteme relativ leicht herstellen könne, hapere es noch an Pumpen und Mischern.

Kim und Breuer demonstrieren ihre Technik anhand eines knapp drei Zentimeter langen und einen halben Millimeter weiten Kanals in einem Silikonplättchen. Den Anfang dieses Kanals bildete der Zusammenfluss dreier Zuleitungen. Durch die äußeren beiden Leitungen schickten die Forscher eine Pufferlösung, durch die mittlere dagegen eine Lösung sehr großer Zuckermoleküle. Die schwerfälligen Moleküle zeigten nur wenig Tendenz, in die Flüssigkeit links und rechts von ihnen zu diffundieren. Das änderte sich nach der Zugabe von Escherichia coli zu dem mittleren Strom: Durch den Geißelantrieb der Bakterien in Aufruhr versetzt, breitete sich der Zucker merklich schneller aus.

Diesen Effekt konnten die Forscher steuern, indem sie Asparaginsäure als Lockstoff oder Nickelsulfat als Schreckstoff durch eine der äußeren Zuleitungen schickten. Nun schwammen die Bakterien nicht mehr wild durcheinander, sondern gezielt nach links oder nach rechts. Als Folge breiteten sich die Zuckermoleküle vorrangig zu dieser Seite – und das umso stärker, je höher die Konzentration von Lock- oder Schreckstoff war. “Das Bakterium stellt ein im hohen Maße konfigurierbares System dar, das in ein technisches Mikrofluidik-System integriert werden kann”, so Kim und Breuer.

Forschung: Min Jun Kim, Department of Mechanical Engineering & Mechanics, Drexel University, Philadelphia, Pennsylvania, und Kenneth S. Breuer, Division of Engineering, Brown University, Providence, Rhode Island

Veröffentlichung Analytical Chemistry, DOI 10.1021/ac0614691

WWW:
Kim Group, Drexel University [1]
Microfluidics Lab, Brown University [2]
Motile Behavior of Bacteria [3]
Diffusion [4]

Lesen Sie dazu im Scienceticker:
Spermien-Kanal erhöht Befruchtungschancen [5]
Winzige Zentrifuge, gewaltiges Schleudern [6]


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[1] Kim Group, Drexel University: http://microfluidics.tripod.com/

[2] Microfluidics Lab, Brown University: http://microfluidics.engin.brown.edu/

[3] Motile Behavior of Bacteria: http://www.aip.org/pt/jan00/berg.htm

[4] Diffusion: http://www2.chemie.uni-erlangen.de/projects/vsc/chemie-mediziner-neu/phasen/diffusion.html

[5] Spermien-Kanal erhöht Befruchtungschancen: http://www.scienceticker.info/news/EEkAZuVpuuIMWWpeYt.shtml

[6] Winzige Zentrifuge, gewaltiges Schleudern: http://www.scienceticker.info/news/EpykypAFyZwUJPmKkx.shtml