Wissenschaft

Uni Siegen erforscht winzige Bläschen mit großem Potenzial

Prof. Dr. Holger Schönherr leitet an der Universität Siegen die Arbeitsgruppe "Physikalische Chemie I" und ist Dekan der Naturwissenschaftlich-Technischen Fakultät.

Prof. Dr. Holger Schönherr leitet an der Universität Siegen die Arbeitsgruppe "Physikalische Chemie I" und ist Dekan der Naturwissenschaftlich-Technischen Fakultät.

Foto: Universität Siegen

Siegen.  Wissenschaftler der Universität Siegen legen umfassende Untersuchung zu„Oberflächen-Nanoblasen“ vor. Blasen könnten bei Krebstherapie helfen.

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„Oberflächen-Nanoblasen“ sind winzige, mit Gas gefüllte Bläschen. Ihre Entdeckung vor rund 20 Jahren war Zufall. Unter dem Mikroskop machten Wissenschaftler Bläschen aus, die sich in Flüssigkeiten entlang von Oberflächen bilden. Entgegen physikalischer Gesetze lösen sich Oberflächen-Nanoblasen aber nicht sofort auf, sondern bleiben über mehrere Tage stabil. Eine Eigenschaft, die die Bläschen für zahlreiche Anwendungsbereiche interessant macht – von der Medizin, über Reinigungsverfahren bis hin zu Umwelttechniken. Wissenschaftler der Uni Siegen haben jetzt die bisher umfangreichste experimentelle Untersuchung zur Identifizierung von Oberflächen-Nanoblasen vorgelegt. Sie haben einen Weg gefunden, gasgefüllte Nanoblasen von anderen Kleinstteilchen und -tröpfchen, die durch Verunreinigungen verursacht werden, zu unterscheiden.

Krebsgewebe besser sichtbar machen

„Oberflächen-Nanoblasen lassen sich sehr leicht mit Nano-Öltröpfchen verwechseln. Bei der Untersuchung dieser winzigen Einheiten wussten wir daher bisher häufig nicht genau, was wir unter dem Mikroskop hatten“, sagt Chemiker Prof. Dr. Holger Schönherr, der die Studie mit seiner Arbeitsgruppe „Physikalische Chemie I“ umgesetzt hat. Um die Nanoblasen in großem Stil für Anwendungen nutzen zu können, sei es wichtig, sie zu identifizieren und ihre Eigenschaften zu kennen. „Wir sind durch unsere Experimente einen großen Schritt weitergekommen. Wir befinden uns am Übergang von der Grundlagenforschung hin zur gezielten Anwendung.“

In der Medizin könnten Nanobläschen zum Beispiel als Ultraschallkontrastmittel eingesetzt werden, um Krebsgewebe besser und mit mehr Detail als bisher sichtbar zu machen. Auch für die Krebstherapie sind die winzigen Einheiten von Nutzen: mit ihnen könnte die richtige Dosierung von bestimmten neuartigen Strahlenquellen zur Bekämpfung von Tumoren genauer und vor allem während der Behandlung in Echtzeit bestimmt werden, was bisher nicht möglich ist.

Verschiedene Mikroskope genutzt

Um die Oberflächen-Nanobläschen zu untersuchen, haben Schönherr und sein Team in Laboren zwei Mikroskopie-Techniken miteinander kombiniert: Ein spezielles Rasterkraft-Mikroskop, das Oberflächen mit Hilfe einer wenige Nanometer großen Spitze abtastet und die Größe der Nanoblasen bestimmen kann, sowie die sogenannte Fluoreszenzlebensdauer-Mikroskopie. Dabei wird das Wasser mit Spuren eines speziellen Farbstoffs versetzt, der sich an Oberflächen anheftet und unterschiedlich verhält. „Die Fluoreszenzlebensdauer des Farbstoffs – also die Zeitspanne, während der der Farbstoff nach Anregung leuchtet – verrät uns die Beschaffenheit der Umgebung der Farbstoffmoleküle und somit die Beschaffenheit der Nanoteilchen im Wasser“, sagt Schönherr.

Mehrere Jahre haben die Siegener Wissenschaftler mit Oberflächen-Nanoblasen experimentiert, sie untersucht, die Ergebnisse ausgewertet. „Es war uns wichtig, eine große Datenmenge zu haben, um valide Aussagen treffen zu können“, sagt Schönherr. Die Ergebnisse der Arbeitsgruppe wurden kürzlich im „Journal of Colloid and Interface Science“ veröffentlicht. Das internationale Forschungsmagazin hat der Siegener Studie sogar eine komplette Titelseite gewidmet.

Prof. Schönherr und sein Team möchten ihre Forschungen an Nanoblasen in den kommenden Jahren ausweiten. Das Ziel: den Wirkungsmechanismus der stabilen Gasbläschen exakt verstehen – und das nicht nur, wenn sie an Oberflächen anhaften, sondern vor allem auch, wenn sie frei in Flüssigkeiten vorkommen.

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