Synthetische Biologie

Nanopartikel ohne Schadstoffe

Neun Studierende der Universität Bielefeld arbeiten an einer biologischen Methode, um Nanopartikel zu gewinnen. Damit sollen die Partikel schadstofffrei sein und kein Gesundheitsrisiko mehr darstellen.

Nanopartikel

Irina Rais und Antonin Lenzen identifizieren mit UV-Licht DNA-Fragmente. | Team iGEM Bielefeld-CeBiTec

Nanopartikel gewinnen in der Medizin und der Forschung immer mehr an Bedeutung. Durch ihre geringe Größe kommen sie beispielweise bei der Behandlung von Tumoren zum Einsatz. Bisher wurden Nanopartikel oft durch chemische Methoden gewonnen. Auf diese Weise entstehen Ver-unreinigungen und Rückstände, weshalb sie nur bedingt an Menschen einsetzbar sind.

Antibiotikaresistenzen

Forschern der Friedrich-Schiller-Universität Jena ist es jetzt gelungen, eine effiziente Methode zu entwickeln, um die durch Mukoviszidose entstehenden oftmals tödlichen Atemwegsinfekte zu behandeln. Im Mittelpunkt stehen dabei Nanopartikel, die Antibiotika besser an ihr Ziel bringen.

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Neun Studierende der Universität Bielefeld stellen sich dieser Herausforderung und arbeiten an einer biologischen Methode, um Nanopartikel zu gewinnen. Damit sollen die Partikel schadstofffrei sein und kein Gesundheitsrisiko mehr darstellen. Die Studierenden aus unterschiedlichen Studiengängen der Universität Bielefeld nehmen mit ihrem Vorhaben am diesjährigen iGEM-Wettbewerb in Boston teil. Sie treten als Team des CeBiTec (Centrum für Biotechnologie) an.

Der Wettbewerb iGEM steht für „International Genetically Engineered Machine“ und ist der bedeutendste, nichtkommerzielle Wettbewerb in der synthetischen Biologie. Vom 25. bis 28. Oktober treten mehr als 340 Teams aus rund 40 Ländern mit den von ihnen entwickelten Projekten in verschiedenen Kategorien gegeneinander an. Eine internationale Jury bewertet die Projekte und zeichnet die besten Teams aus.

Nanopartikel mithilfe des Modellorganismus Escherichia coli

Für das diesjährige Projekt möchte die Gruppe der Universität Bielefeld verschiedene Nanopartikel für die Bereiche Medizin, Forschung und Industrie herstellen. Kupfer, Gold, Silber und Eisenoxid sind Stoffe, aus denen die Studierenden Nanopartikel gewinnen wollen. Ein Beispiel für den Einsatz der Partikel im Alltag ist die Weiterverarbeitung zu einer Nanopartikeltinte, mit der ein handelsüblicher Tintenstrahldrucker Stromkreise auf Papier drucken kann.

Das Team Bielefeld-CeBiTec stellt mithilfe des Modellorganismus Escherichia coli Nanopartikel her. Dafür suchten die Studierenden nach natürlichen Proteinen, die in der Lage sind, giftige Metallionen in die Zelle zu transportieren. Sie bauten die Proteine als Transporter in die Bakterienzellen ein.

Die Studierenden fügten der Zelle zudem weitere Proteine zu, die die Metallionen reduzierten. So bildeten sich anschließend Nanopartikel. Bei der schadstofffreien Herstellung der Partikel arbeitet das Team zudem an der Behebung eines anderen ökologischen Problems: Die Gruppe nutzt Grubenwasser, wie es in stillgelegten Minen vorkommt, als Ausgangsstoff für die Nanopartikelgewinnung.

Reinigung des Grubenwassers

Bisher musste das Abwasser aufwendig gereinigt werden, um die Verschmutzung von Gewässern und Trinkwasservorräten zu verhindern. „Indem wir die giftigen Metallionen herausfiltern, gewinnen wir nicht nur wertvolle Nanopartikel, sondern reinigen auch das Grubenwasser durch synthetische Biologie“, sagt Irina Rais vom Team Bielefeld-CeBiTec.

Das Team wird von Prof. Dr. Jörn Kalinowski und Dr. Christian Rückert sowie erfahrenen iGEM-Teilnehmenden unterstützt. Als einziges deutsches Team nimmt die Gruppe aus Bielefeld zum neunten Mal in kontinuierlicher Folge am Wettbewerb teil. Zu den Erfolgen der vergangenen Jahre zählen zum Beispiel ein Vizeweltmeistertitel, der Europameistertitel und Sonderpreise für das beste Umweltprojekt. Zudem erhielt das Team bisher jedes Jahr aufs Neue eine Goldmedaille.


Quelle: Uni Bielefeld, 17.08.2018