20.09.2005 - Ruhr-Universität Bochum (RUB)

RUB-Chemiker entwickeln Testroboter für NO-Katalysatoren

Alle Säugetiere produzieren Stickstoffmonoxid (NO) in spezialisierten Zellen. Dennoch ist dieses kleine anorganische Molekül ein zweischneidiges Schwert: Einerseits ist es in fein regulierter Ausschüttung unerlässlich für die Steuerung wichtiger physiologischer Funktionen, andererseits kann NO auch als Zellgift wirken und ist zum Teil dafür verantwortlich, wenn Tumoren sich gut entwickeln können. Daher ist es von Interesse die Konzentration von NO genau messen zu können. Für die schnelle Suche nach dem besten Sensor haben Chemiker der Ruhr-Universität um Prof. Dr. Wolfgang Schuhmann jetzt einen Roboter entwickelt.

Um NO von anderen Substanzen sicher zu unterscheiden und auch in kleinen Konzentrationen genau zu bestimmen, braucht es einen Sensor. Elektrochemische Mikrosensoren, das heißt winzige Edelmetall- oder Kohleelektroden, bieten sich hier an, da sie Stickstoffmonoxid sogar unter Bedingungen messen können, die denen im Körper gleichen.

Bei der Suche nach einer geeigneten Beschichtung der Elektrode hilft ein elektrochemischer Roboter, der im Labor der Arbeitsgruppe von Prof. Schuhmann entwickelt wurde. Das elektrochemische Robotiksystem nutzt eine mit Schrittmotoren angetriebene Positioniereinheit, die ein Elektrodenbündel mit hoher Präzision in die Vertiefungen von Mikrotiterplatten einführen kann. Metallporphyrine, Kandidaten für Elektrokatalysatoren für die spezifische Oxidation von NO, werden automatisch auf eine Elektrode aufgebracht. Die so erhaltenen Sensoren werden in weiteren Vertiefungen der Mikrotiterplatte durch automatische Zugabe von NO-Standardlösungen mittels einer hochempfindlichen elektroanalytischen Methode, der Differenzpulsvoltammetrie, hinsichtlich ihrer katalytischen Aktivität zur Oxidation von NO untersucht.

Die Forscher haben auf diese Weise eine Bibliothek von 83 Metallporphyrinen hergestellt und automatisch mit dem Robotiksystem getestet. Ein Ni-Porphyrin mit Nitrogruppen als Substituenten zeigte die besten Eigenschaften. Derzeit wird das Robotiksystem mit dem so gefundenen besten NO-Sensor ausgestattet genutzt, um die NO-Ausschüttung aus Blutgefäßzellen zu untersuchen und so einen Beitrag zum Verständnis der Prozesse zu liefern, die für Tumorwachstum durch Bildung von Blutgefäßen wesentlich sind.

Originalveröffentlichung: V. Ryabova, A. Schulte, T. Erichsen, W. Schuhmann; "Robotic sequential analysis of a library of metalloporphyrins as electrocatalysts for voltammetric nitric oxide sensors"; The Analyst, 2005, 130(9), 1245 - 1252.

Fakten, Hintergründe, Dossiers
Mehr über Ruhr-Universität Bochum
  • News

    Plasmen treiben die Biokatalyse an

    Die Katalyse durch Enzyme hat gegenüber traditionellen chemischen Verfahren viele Vorteile. Sie hat aber auch Schwachstellen. So sind manche Enzyme nicht sehr stabil. Enzyme, die Wasserstoffperoxid umsetzen, werden sogar durch hohe Konzentrationen des Substrates inaktiviert. Ein Forschungst ... mehr

    Iodidsalze machen Biokatalysatoren für Brennstoffzellen stabil

    Sauerstoff ist der größte Feind von Biokatalysatoren für die Energieumwandlung. Ein Schutzfilm schirmt sie ab – aber nur mit einer weiteren Zutat: Iodidsalz. Entgegen theoretischen Vorhersagen inaktiviert Sauerstoff Biokatalysatoren für die Energieumwandlung auch unter einem Schutzfilm binn ... mehr

    Katalysatoren einfach aufbringen

    Elektrokatalysatoren können helfen, Chemikalien aus nachwachsenden Rohstoffen zu gewinnen oder alternative Energiequellen zu nutzen. Aber neue Katalysatoren zu testen bringt Herausforderungen mit sich. Eine neue Methode, um Katalysatorpartikel auf winzige Elektroden aufzubringen, haben Fors ... mehr

  • q&more Artikel

    Mit Licht und Strom dem Schicksal einzelner Nanopartikel auf der Spur

    Die Kombination aus Dunkelfeldmikroskopie und Elektrochemie macht einzelne Nanopartikel in flüssigem Medium sichtbar. Hiermit kann die Aktivität von Katalysatoren während ihrer Anwendung ermittelt werden. mehr

    Vibrationsspektroskopie - Labelfreies Imaging

    Spektroskopische Methoden erlauben heute mit bisher unerreichter räumlicher und zeitlicher Auflösung tiefe Einblicke in die Funktionsweise biologischer Systeme. Neben der bereits sehr gut etablierten Fluoreszenzspektroskopie wird in den letzten Jahren das große Potenzial der labelfreien Vib ... mehr

  • Autoren

    Kevin Wonner

    Kevin Wonner, Jahrgang 1995, studierte Chemie mit dem Schwerpunkt der elektrochemischen Untersuchung von Nanopartikeln an der Ruhr-Universität Bochum und ist seit 2018 Doktorand am Lehrstuhl für Analytische Chemie II von Prof. Dr. Kristina Tschulik im Rahmen des Graduiertenkollegs 2376. Er ... mehr

    Mathies V. Evers

    Mathies Evers, Jahrgang 1989, studierte Chemie an der Ruhr-Universität Bochum, wo er an der Synthese atompräziser molekularer Cluster forschte. Nach seinem Masterabschluss begann er seine Doktorarbeit am Lehrstuhl für Analytische Chemie II von Prof. Dr. Kristina Tschulik und wird durch den ... mehr

    Prof. Dr. Kristina Tschulik

    Kristina Tschulik promovierte im Jahr 2012 an der TU Dresden und arbeitete als Postdoktorandin am Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden sowie an der Universität Oxford. Danach baute sie gefördert durch ein NRW-Rückkehrprogramm die Arbeitsgruppe für „Elektrochemie u ... mehr