Dr. Gitte Neubauer, Teilnehmerin am Forschungstag 2011

Was hat Sie am Forschungstag 2011 besonders beeindruckt?

Zunächst dachte ich: „Was für ein Sammelsurium an Themen“, aber dann war ich beeindruckt, was die Stiftung für den Forschungsstandort Baden-Würt-temberg tut. In den Lebenswissenschaften ist das Bundesland hervorragend

aufgestellt. Gut finde ich, dass die Baden-Württemberg Stiftung nicht nach politischem Kalkül oder nach dem Gießkannenprinzip fördert, sondern

gezielt dort, wo für das Land großes Potenzial erkennbar ist.

Wie kann die Baden-Württemberg Stiftung ihre Förderung noch verbessern?

Ich würde noch mehr den Technologietransfer fördern, speziell bei Projekten, wo eine kommerzielle Verwertbarkeit bereits absehbar ist.

Gerade in den Lebenswissenschaften haben wir da ein Problem, in ganz Deutschland.

Was hat Ihnen der Forschungstag 2011 gebracht?

Gute Kontakte. Ich habe Frau Angres von cellendes kennengelernt. Ihre 3-D-Zellkulturen könnte einer unserer Partner gut gebrauchen. und über ein Poster bin ich auf eine heidelberger Gruppe aufmerksam geworden, die etwas Ähnliches wie wir in der Leukämieforschung macht. Das habe ich gar

nicht gewusst. Die Kontakte werde ich auf jeden Fall weiterverfolgen.

diE forschungsdirEKtorin Von cEllzomE, Ein untErnEhmEn zur EntWicKlung Von WirKstoffEn gEgEn EntzündungsKranKhEitEn, im gEspräch

– dr. Gitte neuBAuer –

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– f o r s c h u n g –

Baden-Württemberg Stiftung 2011

BiLd

1 / : Zellkulturplatten zur Erforschung von Tumorstammzellen

2 / : Prof. Paul Kirchhof, Direktor des Instituts für Finanz- und Steuerrecht der universität heidelberg

3 / : Prof. Randy W. Shekman, uc Berkeley, moderator Rudy c. meidl, Prof. Flossie Wong-Staal, university of San Diego und Prof. Erwin Neher, Nobelpreisträger für medizin (v.l.n.r.)

forschungstag 2011

Fotografie: Baden-Württemberg Stiftung

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Baden-Württemberg Stiftung 2011

EIN PRoJEKT AuS DEm BEREIch

– forschung –

WinzigE struKturEn mit grossEr WirKung

– nEtz für nanotEchnologiEn sorgt für innoVationEn –

Wertvoll für die Zukunft / : Nanometerkleine Strukturen verleihen neuen materialien maßgeschneiderte Eigenschaften. Sie zu verstehen und zu beherrschen, entscheidet über den

Erfolg dieser Technologien. Wichtig zu wissen / : Die Baden-Württemberg Stiftung hat das Kompetenznetz mit bisher 21 millionen Euro unterstützt.

Stents retten Leben. Die Implantate weiten verstopfte Gefäße und sorgen für ungehinderten Blutfluss – jeden-falls meistens. Denn bei etwa einem Drittel der Patienten überwuchert das Gewebe des operierten Blutgefäßes bei der Wundheilung den Stent und verschließt die Öffnung wieder. Heute gibt es beschichtete Stents, die Wirkstoffe freisetzen, mit denen das verhindert werden soll. Das Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme in Stuttgart, das KIT in Karlsruhe und die Universität Ulm gehen in einem Kooperationsprojekt einen anderen Weg. Er beruht darauf, dass Zellen empfindlich auf ihre Umgebung reagieren. Auf rauem Untergrund wachsen sie zum Beispiel nicht so gerne. Das kann man nutzen, um Implantate mit speziellen Oberflächen herzustellen, die das Wachstum der wuchernden Zellen stoppen.

Das Projekt, das die Baden-Württemberg Stiftung im Kompetenznetz „Funktionelle Nanostrukturen“ unter-stützt, soll Designprinzipien für nanostrukturierte Oberflächen finden. Eine zentrale Frage, die bisher noch weitgehend unerforscht ist: Wie verhalten sich die Zellen unterschiedlich alter Spender und wie verändert die Alterung der Zellen die Wechselwirkung mit dem Implantat?

U n t e r s c hi e dli c h e I m p l an t a t e f ür jün g e r e un d äl t e r e P a ti e n t e n

Erste Versuche haben gezeigt, dass Zellen von älteren Spendern weicher sind und weicheres Bindegewebe bilden. Das hat Konsequenzen für ihre Anpassungsfähigkeit an künstliche Oberflächen. Bei einem Experiment haben die Forscher Zellen auf einer elastischen Membran kultiviert. Beim Dehnen der Membran dehnen sich die Zellen mit – bis es ihnen zu viel wird und sich das Gewebe durch Umbau entlastet. Zellen von älteren Spendern verkraften weniger Dehnung, auch auf nanostrukturierten Oberflächen verhalten sie sich weniger anpassungs-fähig als Zellen von jungen Menschen. Für die Entwicklung nanostrukturierter Implantate ist das kein Nachteil.

Wichtig ist aber die Erkenntnis, dass es künftig nicht ein Implantat für alle geben wird, sondern dass junge und alte Patienten möglicherweise unterschiedliche Ausführungen benötigen. „Ohne die Unterstützung der Baden-Württemberg Stiftung wäre das Projekt kaum möglich gewesen“, sagt Dr. Ralf Kemkemer, Leiter der zentralen wissenschaftlichen Einrichtung für Biomaterialien am Max-Planck-Institut. Die Zusammenarbeit mit Kollegen der Universität Ulm und am KIT in Karlsruhe sei hier von großer Bedeutung. Und genau dieses Zusammenspiel verschiedener Disziplinen an unterschiedlichen Standorten möchte die Baden-Württemberg Stiftung fördern.

St r o m au s d e r Z e ll e

Unser Körper ist ein Kraftwerk: 30 bis 50 Prozent der Energie, die wir über die Nahrung aufnehmen, wandeln unsere Zellen in ein elektrisches Potenzial um; bei Nervenzellen sind es sogar 70 Prozent. Dieses Potenzial nutzen sie unter anderem für Transportvorgänge etwa von Ionen oder bei der Entstehung und Weiterleitung

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Baden-Württemberg Stiftung 2011

von Nervenimpulsen. An der Zellmembran herrscht eine Spannung von minus 70 Millivolt, außen positiv, innen negativ. Vielleicht könnte man damit Strom erzeugen, wenn man Millionen von Zellen zusammenschaltet, dachte sich Dr. Amin Rustom als Student in einer Zoologie-Vorlesung, bei der es um elektrische Fische wie den Zitteraal oder den Zitterrochen ging und ihre erstaunliche Fähigkeit, elektrische Spannungen bis zu 600 Volt und Ströme bis zu zwei Ampere zu erzeugen. Heute arbeitet Rustom als Postdoc für das Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme in Stuttgart; gleichzeitig arbeitet er am Institut für Biophysikalische Chemie der Universität Heidelberg. Dort versucht er mit Mitteln der Baden-Württemberg Stiftung, seine Idee umzusetzen. Mit im Boot sind die Professoren Joachim Spatz vom Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme und Thomas Schimmel vom KIT in Karlsruhe sowie das Institut für Neurobiologie der Universität Heidelberg.

Fak i r au f d e m N a g e lb r e t t

Um die Spannung an der Membran abzugreifen und einen winzigen Strom fließen zu lassen, nutzt Amin Rustom eine martialisch klingende Methode: Er sticht nadelförmige Elektroden aus Gold in die Zellen. Die Nadeln erzeugen die Teams in Stuttgart und Heidelberg mit einem mehrstufigen Verfahren, bei dem 100 Nanometer dünne Zylinder auf Goldoberflächen abgeschieden werden. Wie ein Fakir auf das Nagelbrett legen sich die Zellen auf die Spitzen und verletzen dabei ihre Membran. Erste Tests zeigen, dass die Zellen dadurch nicht beeinträchtigt werden; doch wie viel Energie sie abgeben können, ohne dass die Zellfunktionen leiden, ist noch völlig unbekannt. Auf jeden Fall muss die Ausbeute für technische Anwendungen künstlich erhöht werden, etwa durch Steigerung der Produktion von spezifischen Proteinen wie Ionenpumpen oder Ionenkanälen in der Zelle, die zu einem höheren Membranpotenzial führt.

Anwendungen für die zellulären Kraftwerke gibt es zuhauf. So könnten Herz- und Hirnschrittmacher, aber auch Gehörprothesen ganz ohne Batterie und damit auch ohne Operationen zum Batteriewechsel auskommen.

Ihre Energie würden sie aus einem Chip beziehen, der in der Nähe des Schrittmachers zum Beispiel im Muskel-gewebe implantiert wird und der den Strom von Hunderttausenden Zellen zapft – so zumindest die Vision.

Ein Spannungswandler – der ebenfalls noch zu entwickeln wäre – würde die kleine Spannung auf einige Volt transformieren – genug für kleine elektronische Geräte.

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EIN PRoJEKT AuS DEm BEREIch

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licht

Im Dokument stiften Zukunft (Seite 90-94)