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Aktuelles aus der Angewandte Forschung

Elektromobilität, Materialien, Bionik, Medizintechnik, Erneuerbare Energien, Universität, Wissenschaft

Aus den Specials

  • Toolcraft unterstützt Hyperloop 2.0 Projekt der Warr e.V. an der TU München

    toolkraft0317 Die Idee des „Hyperloops“ stammt von Elon Musk, der nicht nur Paypal verwirklicht, sondern auch namhafte Firmen wie Tesla oder SpaceX gegründet hat. Jetzt geht der Traum vom schnellen Reisen in die nächste Runde: Dabei sollen Menschen in einer Kapsel mit Schallgeschwindigkeit (1200 km/h) in einer Vakuumröhre an ihr Ziel Weiterlesen
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    wuerth0317 Trotz der der positiven Umsatzzuwächse innerhalb der Leiterplattenbranche ist davon auszugehen, dass die Konsolidierung noch nicht abgeschlossen ist. Leiterplattenhersteller müssen sich dem enormen Preisdruck asiatischer Hersteller, den steigenden Herstellungskosten in Europa und dem angespannten globalen Wettbewerbsumfeld stellen. Seit Anfang des Jahres vereint daher Würth Elektronik und Fela eine Entwicklungskooperation zur Weiterlesen
  • Dünnringlager in künstlichem Kniegelenk und E-Bike mit Automatikgetriebe

    rodriguez0217 Dünnringlager von Rodriguez erreichen trotz Miniaturisierung eine vergleichbare Leistungsfähigkeit und Lebensdauer wie normale Wälzlager. So lässt sich mit ihnen die Getriebeeinheit im Kniegelenk eines Exoskelettes ohne komplizierte und platzraubende Hilfskonstruktionen lagern. Zudem kommen sie in einem Fahrrad mit Automatikgetriebe zum Einsatz. Weiterlesen
  • Positronen als neues Werkzeug für die Forschung an Lithiumionen-Batterien

    TUM0117 Forschungsbericht

    Akkus, deren Kathode aus einer Mischung aus Nickel, Mangan, Kobalt und Lithium besteht, gelten derzeit als die leistungsfähigsten. Doch auch sie haben eine begrenzte Lebensdauer. Schon beim ersten Zyklus verlieren sie bis zu 10 % ihrer Kapazität. Woran das liegt und was gegen den darauffolgenden schleichenden Kapazitätsverlust unternommen werden kann, Weiterlesen

  • Stuttgarter Forscher stellen extrem leistungsfähiges Linsensystem her

    nanoscribe0117 Forschungsbericht

    Adleraugen sind extrem scharf und sehen sowohl nach vorne, als auch zur Seite gut – Eigenschaften, die man auch beim autonomen Fahren gerne hätte. Physiker der Universität Stuttgart haben nun im 3D-Druck Sensoren hergestellt, die das Adlerauge auf kleiner Fläche nachbilden und das mit neuester 3D-Druck-Technologie von Nanoscribe realisieren.

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  • Prüfsystem für zukunftsweisende Composites-Forschung

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  • Li-Fi statt WLAN: High-speed mit Datenempfangsgarantie

    fraunhofer0416 Electronica Halle 4, Stand 113
    SPS IPC Drives Halle 2, Stand 500

    Li-Fi-Technologie, also die Nutzung von Licht zum Austausch sehr großer Datenmengen, könnte schon bald etablierte kabelgebundene oder funkbasierte drahtlose Übertragungstechniken in hoch automatisierten Produktionsumgebungen ergänzen oder sogar ablösen. Davon sind Entwickler am Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS in
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TUM0216Moderne Heizungen verwenden einen Innen- und einen Außensensor, um energiesparend wohnliche Temperaturen zu erreichen. Genau eine solche Doppelsensor-Strategie haben Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM) und der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) nun bei einem Protein des Darmbakteriums Escherichia coli entdeckt.

Kalium ist entscheidend für viele Funktionen biologischer Zellen. Eine präzise Steuerung des Kaliumhaushalts ist daher lebenswichtig. Bakterien, wie zum Beispiel Escherichia coli, stehen dabei vor dem Problem, dass die Kaliumkonzentration in der Umgebung oft hundertmal geringer ist als in der Zelle und stark schwankt. Auch der Kaliumbedarf der Zelle selbst variiert.

In Zusammenarbeit mit Physikern um Professor Ulrich Gerland, Inhaber des Lehrstuhls für Theorie komplexer Biosysteme der TU München, haben Biologen der LMU um Professor Kirsten Jung die Mechanismen aufgeklärt, mit denen das Sensorprotein KDPD die optimale Kaliumversorgung der Zelle sicherstellt. Entscheidend ist dabei: Der Sensor misst die Kaliumkonzentration sowohl innerhalb als auch außerhalb der Zelle.

Mit dieser dualen Strategie, die besonders bei wechselnden Umweltbedingungen vorteilhaft ist, sorgt das Sensorprotein für eine optimale Kaliumversorgung: Ist die Kaliumkonzentration in der Umgebung niedrig, wirkt KDPD als sogenannte Kinase und überträgt eine Phosphatgruppe auf ein Regulatorprotein im Zellinneren – was wiederum die Bildung eines Transportermoleküls (KDPFABC) initiiert, das Kalium in die Zelle befördert. Hat die Zelle keinen zusätzlichen Bedarf, weil die Kaliumkonzentration genügend hoch ist, wirkt KDPF als sogenannte Phosphatase, die die Aktion der Kinase rückgängig macht, indem sie die vorher übertragene Phosphatgruppe wieder entfernt. Damit wird die Produktion des Transportermoleküls gestoppt.

Das Enzym setzt dabei eine duale Strategie ein: KDPD reicht als sogenannter Transmembran-Rezeptor durch die Zellmembran hindurch und besitzt zwei Erkennungsregionen für Kalium, eine von außen zugängliche und eine innerhalb der Zelle. Bindet Kalium an die externe Erkennungsstelle, wird die Kinaseaktivität herunter geregelt. Bindet Kalium dagegen an die interne Bindungsstelle, wird die Phosphataseaktivität aktiviert.

„Die Zelle kann damit sowohl bei niedrigen Kaliumkonzentrationen in der Umgebung als auch bei einem erhöhten zellulären Bedarf die Produktion des Kaliumtransporters anschalten – und zwar durch eine Feinjustierung des Verhältnisses von Kinase- und Phosphataseaktivität. Dies ermöglicht auch unter fluktuierenden Bedingungen eine sehr präzise Steuerung des Kaliumgehalts in der Zelle“, sagt Jung. „Wir waren völlig überrascht darüber, dass die Natur eine solche Doppelstrategie in nur einem Protein realisiert hat“, sagt Prof. Ulrich Gerland. „Wir vermuten, dass die Integration aller Funktionen in einem Protein nicht nur eine präzisere Reglung ermöglicht, sondern die Regelung auch robuster macht. Denn so funktioniert die Regelung auch dann sicher, wenn die Anzahl der Regelproteine zeitlich schwankt.“

Die Wissenschaftler sind überzeugt, dass auch andere an der Steuerung wichtiger Prozesse beteiligte Rezeptoren bisher unerkannte duale Sensoren sind und wollen nun weitere Rezeptoren hinsichtlich dieser Eigenschaft untersuchen.
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