04.07.2011

Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

Innovative Materialien für Krebsdiagnostik und Computerindustrie

Dresdner Helmholtz-Zentrum erhält zwei Virtuelle Institute der Helmholtz-Gemeinschaft--
Innovative Nanomaterialien für die Krebsdiagnostik und lernfähige Werkstoffe für nicht-flüchtige Computer-Arbeitsspeicher – diese Forschungsthemen stehen im Mittelpunkt von zwei neuen Virtuellen Instituten der Helmholtz-Gemeinschaft, die unter Leitung des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) gemeinsam mit nationalen und internationalen Universitäten und Forschungseinrichtungen aufgebaut werden. Das HZDR beteiligte sich gleich mit zwei Anträgen erfolgreich an der fünften Ausschreibungsrunde von „Helmholtz Virtuellen Instituten“.


Nanomaterialien sind aufgrund ihrer außergewöhnlichen Eigenschaften sehr interessant für die Medizin. Insbesondere sehr kleine Nanoteilchen mit einer Größe von weniger als 20 Nanometern können im Körper überallhin gelangen. Das Virtuelle Institut „NanoTracking“ beschäftigt sich mit der Entwicklung von maßgeschneiderten Nanomaterialien für die Krebsdiagnostik und die Therapiekontrolle bei Krebserkrankungen. Die Vision: extrem kleine Nanoteilchen zu entwickeln, die schnell und quasi ausschließlich zu Tumorzellen wandern und diese sichtbar machen. Dafür müssen sie mit speziellen Sonden ausgerüstet und mit zielsuchenden Molekülen versehen sein. Das Besondere des vom HZDR geleiteten Forschungsvorhabens: die Nanomaterialien sollen äußerst vielseitig sein und sich für verschiedene diagnostische Methoden eignen.

„Unser Ziel ist es, Nanosonden für die Positronen-Emissions-Tomographie (PET), die Magnet-Resonanz-Tomographie (MRT) sowie für die optische Bildgebung zu entwickeln“, sagt der Leiter des Virtuellen Instituts Dr. Holger Stephan. Dafür müssen die Nanoteilchen mit radioaktiven, magnetischen oder fluoreszierenden Markern ausgestattet werden. Zunächst steht das Wissenschaftlerteam, zu dem Chemiker, Biologen, Biochemiker, Physiker und Mediziner gehören, vor der Aufgabe zu untersuchen, welche Nanomaterialien für dieses neuartige Konzept geeignet sind. Denn bisher ist nur wenig über die Wechselwirkung und die Verteilung von solchen körperfremden Nanopartikeln im Körper bekannt. Am Virtuellen Institut „NanoTracking“ sind neben dem HZDR folgende Einrichtungen beteiligt: Universität Münster; Universität Heidelberg; Monash University Melbourne, Australien; University College Dublin, Irland.

Bisher gehen Informationen, die nicht auf der Festplatte gespeichert sind, bei einem Stromausfall verloren. Die Forscher wollen mit ihrer Initiative einen Beitrag leisten, um das Dilemma zwischen schnellen, aber flüchtigen Arbeitsspeichern und langsameren, aber nicht-flüchtigen Festplattenspeichern zu überwinden. Ihr Vorbild ist das Gehirn, das Informationen permanent durch Lernen speichert. Auch Materialien sind lernfähig. Im Mittelpunkt des Virtuellen Instituts „Memriox“ stehen nanoskalige Strukturen auf Basis oxidischer Verbindungen, deren elektrischer Widerstand sich durch einen Stromfluss einstellen lässt, und die über diesen Effekt als elektronische Schalter wie als nichtflüchtige Speicher fungieren können. Um ein passendes Material zu entwickeln, setzen die Forscher Ionenstrahlen, also schnelle geladene Teilchen ein.

Das Virtuelle Institut „Memriox“ ist eine Forschungsinitiative des HZDR mit dem Forschungszentrum Jülich, dem NAMLAB der TU Dresden, der TU Bergakademie Freiberg, der Friedrich-Schiller-Universität Jena, der University of California in San Diego, USA, und der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich, Schweiz. Ein von HZDR-Wissenschaftlerin PD Dr. Sibylle Gemming geleitetes Team hat das Ziel, lernfähige Materialien zu entwickeln, die für nicht-flüchtige, schnelle Computerspeicher eingesetzt werden können.

Virtuelle Institute sind fachliche Forschungsverbünde, die von der Helmholtz-Gemeinschaft finanziert und koordiniert werden. Sie dienen der Vorbereitung größerer strategischer Forschungsarbeiten und stärken insbesondere die Zusammenarbeit mit Hochschulen wie mit internationalen Partnern. Virtuelle Institute verfügen über eine eigene Führungs- und Managementstruktur und erarbeiten besondere Konzepte zur Qualifizierung ihrer wissenschaftlichen Nachwuchskräfte. Sie werden über drei bis fünf Jahre mit maximal 600.000 Euro jährlich aus dem Impuls- und Vernetzungsfonds gefördert.

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