Winzige Sensoren geben neue Einblicke.

Winzige Sensoren geben neue Einblicke
CHEMIE Messverfahren aus
Regensburg machen Unsichtbares sichtbar: sei es
der pH-Wert einer Wunde
oder die Sauerstoffkonzentration einer Zelle.
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VON ANTJE KARBE, MZ
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REGENSBURG.
Wer forschen will,
muss messen. Ob Mengen, Geschwindigkeiten oder Stoffkonzentrationen,
die Wissenschaft ist stetig dabei, ihre
Messverfahren zu verfeinern. Und immer öfter macht sie dabei Dinge sichtbar, die wir noch nie gesehen haben.
So haben Wissenschaftler der Universität Regensburg kürzlich gleich zwei
Durchbrüche erzielt: Zum einen können sie mit einer neuen Methode erstmals den pH-Wert einer Wunde bestimmen. Zum anderen haben sie ein
Verfahren entwickelt, dass den Sauerstoff in einer einzelnen Zelle misst.
Der neue Sensor aus Regensburg zeigt die Wundheilung: In der frischen Wunde ist der pH-Wert der Haut am
Foto: Universität Regensburg
höchsten (links), nach sechs (Mitte) bzw. 14 Tagen (rechts) nimmt er stetig ab.
Weltweit erstmals gelungen
Wozu man das braucht? Zumindest
der pH-Wert der Haut beschäftigt die
medizinische Forschung schon seit
einem Jahrhundert. Er gibt an, wie
„sauer“ etwas ist. Zerstört eine Wunde
den Säureschutzmantel der Haut, verändert er sich an dieser Stelle. Und
spielt im hochsensiblen Heilungsprozess eine wichtige Rolle: „Bestimmte
Botenstoffe und Enzyme werden nur
aktiv, wenn der Säuregrad stimmt“,
sagt Dr. Philipp Babilas, Dermatologe
am Uniklinikum Regensburg.
Für die Ärzte lässt sich aus dem
pH-Wert Wichtiges schließen: Wie
verläuft die Wundheilung und wo
gibt es Probleme? Mit dem neuen Verfahren, das Babilas zusammen mit
Chemikern der Universität Regensburg entwickelt hat, soll es möglich
werden, dies im Detail zu verfolgen.
Schon jetzt ist es den Forschern
erstmals weltweit gelungen, den pHWert der Haut großflächig und direkt
am Patienten zu messen. Bisher war
dies nur punktuell möglich, und somit sehr viel ungenauer. Auch konnten die bekannten Verfahren nicht
am Menschen angewendet werden:
zum Beispiel die Messung mit einer
Sonde, wie sie die Lebensmittelindustrie für Fleisch benutzt.
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➤ Jubiläumsjahr: Vor 100 Jahren wurde
der „Internationale Verband der chemischen Gesellschaften (IACS)“ gegründet. Für 2011 hat die UNESCO das
„Internationale Jahr der Chemie“ ausgerufen. Es soll an die Errungenschaf●
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Anders der Regensburger Sensor,
den Prof. Otto Wolfbeis und Robert J.
Meier vom „Institut für Analytische
Chemie, Chemo- und Biosensorik“
hergestellt haben. Wie ein transparenter Film lässt er sich auf die Wunde auftragen. „Jedes Sensormolekül
ist eine eigene Messeinheit“, sagt Babilas. Zudem enthält er Farbstoffe:
Unter einer Leuchtdiode fluoreszieren diese und ergeben ein Bild, ähnlich wie bei einer Wärmebildkamera,
gelb-rot bei einem hohen pH-Wert,
blau-grün bei niedrigen Werten.
Kügelchen, die in Zellen passen
Nach dem gleichen Prinzip arbeitet
Dr. Hans-Heiner Gorris am „Institut
für Analytische Chemie, Chemo- und
Biosensorik“. Dank seiner Forschung
können Wissenschaftler bald zuverlässig die Sauerstoffkonzentration
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2011 IST JAHR DER CHEMIE
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mie zu nachhaltiger Entwicklung, z. B.
für neue Energiequellen und die Ernährung der Zukunft.
➜ www.gdch.de (Gesellschaft deutscher Chemiker); www.chemistry2011.org
ten der Chemie und an verdiente Wissenschaftler aus diesem Bereich erinnern.
➤ Zukunft: Das Motto lautet „Chemie –
unser Leben, unsere Zukunft“. Thema
ist unter anderem der Beitrag der Che●
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einer Zelle feststellen – das ist wichtig, um Fehlfunktionen in Atmung
oder Stoffwechsel zu erkennen.
Der Chemiker nutzt ein Verfahren,
mit dem sich sogar die Verteilung von
Sauerstoff in einer Zelle abbilden
lässt, auf einer Art „Landkarte“. Dafür
werden winzige Indikatoren in die
Zelle eingeschleust, die ihre Farbe ändern, sobald sie auf Sauerstoff treffen.
Weil diese sich gern an andere Zellbestandteile binden, war das Ergebnis
bislang jedoch oft ungenau. Gorris
verpackt die Indikatoren deshalb in
kleine Kügelchen aus dem Kunststoff
„Polystyrol“ – gerade mal 100 bis 500
Nanometer groß. „Diese sind sauerstoffdurchlässig“, erklärt er. Unter
blauem Licht strahlen die Indikatoren farbig – und zeigen den Sauerstoffgehalt an. Innerhalb von Sekunden könnten so Zellstoffwechsel und
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Zellatmung festgestellt werden, sagt
Gorris.
Denkbar sei auch die Anwendung
für andere Zellbestandteile, wie Kalzium, und der Einsatz für die Diagnose von Krankheiten. „Einige Tumorzellen wachsen in sauerstoffarmen
Milieus. So könnte man gesundes und
krankes Gewebe anhand des Zellstoffwechsels unterscheiden.“
Für den pH-Sensor gibt es schon
erste Verwertungsideen, wie Babilas
erzählt. Denkbar sei ein pH-sensitives
Pflaster. „An diesem könnte dann
auch ein Laie ablesen, ob die Wunde
ordentlich heilt.“ Zudem führten die
Mediziner des Uniklinikums gerade
Messungen an der Gesichtshaut von
Frauen durch. „Vielleicht können wir
feststellen, inwieweit Cremes wirklich Einfluss auf den pH-Wert der
Haut haben.“

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