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Nanotechnologie mit patentiertem Innovationspotenzial - Bayern mischt ganz vorne mit

23.03.2005 - (idw) Arbeitsgemeinschaft der Bayerischen Forschungsverbünde

Der Bayerische Forschungsverbund für Miniaturisierte Analyseverfahren durch Nanotechnologie (FORNANO) ist vor drei Jahren mit dem Anspruch angetreten, ein fächerübergreifendes Arbeitsfeld von herausragendem technologischem Innovationspotenzial zu erschließen. Jetzt zog er Bilanz: Neben zahlreichen wissenschaftlichen Erfolgen konnten die Wissenschaftler des Verbundes sieben Patente anmelden und damit auch ihr Ziel, innovative Produkte zu schaffen, erreichen. Vier auf einen Streich
Gleich mehrere Patente entstanden unter Mitwirkung des FORNANO-Projekts "Bindungskräfte zwischen Polynukleinsäuren auf DNA-Chips". Bindungskräfte spielen in vielen naturwissenschaftlichen Bereichen eine große Rolle: Sie entscheiden beispielsweise, ob und wie Proteine gefaltet sind, ob Medikamente wirksam gegen Krankheiten sind oder wo die Nachweisgrenze für Substanzen liegt. In vielen Fällen entscheiden sie auch, ob eine Beschichtung auf einem Substrat bleibt oder sich wieder ablöst. Diese Kräfte, die im Bereich von 10-12 Newton (N) liegen, zu messen, ist eine wichtige Grundlage für die Wirkstoffforschung und viele andere Bereiche industrieller Forschung und Entwicklung. Prof. Dr. Hermann Gaub und sein Team reichten das Verfahren und die Vorrichtung zur Messung dieser Bindungskräfte zum Patent ein.
Einzelheiten über die Funktionsweise der Messung wurden in allgemein verständlicher Art in der Broschüre "Zukunft im Brennpunkt 3" von abayfor veröffentlicht (http://www.abayfor.de/abayfor/_media/pdf/ZIB3/zib3_gaub.pdf).
Ein brillantes und engagiertes Team junger Wissenschaftler hat diese Technologie mitentwickelt, einen Spin-off gegründet und sich in den Markt gewagt. Trotz guter Entwicklungsergebnisse, Absicherung durch Patente und Publikationen in den besten Journalen scheiterte die zweite Finanzierungsrunde. Heute kommerzialisiert eine kalifornische Firma das Produkt, die über ein deutlich risikofreudigeres Umfeld und mehr staatliche Unterstützung verfügt.

Optik macht "Nanos" sichtbar
Optische Messverfahren haben sich auch in der Nanotechnologie bewährt, wie die Projekte von Prof. Dr. Jochen Feldmann und Prof. Dr. Martin Lohse eindrucksvoll belegen. Zugleich haben die optischen Technologien eine große wirtschaftliche Bedeutung: Bereits heute verfügen sie über ein Marktvolumen von weltweit mehr als 90 Mrd. Euro, das sich bis 2013 etwa verzehnfachen wird (Quelle: Deutsche Agenda - Optische Technologien für das 21. Jahrhundert).

Das Team von Prof. Dr. Jochen Feldmann (LMU München) hat gemeinsam mit Roche Diagnostics (Penzberg) ein neues optisches Verfahren entwickelt, das geeignet ist, kleinste Mengen von Antigenen selektiv nachzuweisen. Die Messung des Streulichts eines einzelnen mit Antikörpern behängten Gold-Nanopartikels gibt Aufschluss über seine direkte Umgebung, zum Beispiel über die spezifische Anbindung von Antigenen. Das zum Patent angemeldete Verfahren und die Messeinrichtung haben das Potenzial, diagnostische Verfahren auf Problemfälle auszudehnen, bei denen nur geringste Mengen an nachzuweisender Substanz vorliegen. Neben der medizinischen Diagnostik ist auch die Umweltanalytik ein mögliches Einsatzgebiet.
Prof. Dr. Martin Lohse (Würzburg) patentierte sein optisches Verfahren zur Bestimmung des Botenstoffs cyclo-Adenosinmonophosphats (cAMP) in und außerhalb der Zelle. Die Fluoreszenz-Resonanz-Spektroskopie macht das cAMP auch in der lebenden Zelle sichtbar. Die Wirkung von Betablockern beruht beispielsweise darauf, dass sie die Bildung von cAMP verhindern und so die Reizleitung blockieren. Die Wirksamkeit von Medikamenten gegen Asthma oder zentralnervöse Erkrankungen wie Schizophrenie oder Depression ist ebenfalls über die Menge an cAMP zu erfassen.

Elektrophorese im Nanomaßstab
Das Team um Prof. Dr. Alfred Forchel (Universität Würzburg) entwickelte nanostrukturierte Elektrodensysteme für die elektrophoretische Trennung von Membranproteinen. Funktion und Wirkungsweise dieser Proteine zu kennen hilft, den Mechanismus einer Erkrankung aufzuklären, die Diagnostik zu beschleunigen und auch schneller einen Therapieansatz zu entwickeln.
Mit Hilfe der Elektronenstrahllithographie gelang es dem FORNANO-Team, diese Mini-Elektroden herzustellen und über ein Imprintverfahren auf ein Glassubstrat zu "stempeln". Das sehr billige Glas als Substrat senkt die Kosten so weit, dass Einmalanalysen erschwinglich werden: Ein Erfolg, der ebenfalls durch einen Patentantrag gekrönt wurde!


Bayern finanziert Forschungsverbünde, um die Innovationskraft der Wirtschaft und damit auch Arbeitskräfte zu sichern - ein Ziel, dem die Wissenschaft mit solchen Patenten und Erfolgen ein gutes Stück näher kommt.
Weitere Informationen: http://www.abayfor.de http://www.abayfor.de/fornano http://www.abayfor.de/abayfor/_media/pdf/ZIB3/zib3_gaub.pdf
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