Hightech Zentrum Aargau
News

Newsletter Herbst 2017

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Hightech für Zähne - eine Erfolgsstory

Seit den Anfängen des Hightech Zentrum Aargau wurde die Firma credentis ag begleitet und unterstützt. Eine unlängst zu Ende geführte Machbarkeitsstudie untersuchte in Zusammenarbeit mit der FHNW (Hochschule für Life Sciences) in Muttenz die Aufbaukinetik und Stabilität eines molekularen Filmes, welcher zum Schutz der Zahnhartsubstanz eingesetzt werden kann.

Dr. Lucy Kind der FHNW leitete diese vom Hightech Zentrum finanzierte Studie. „Dank dieser Studie konnten wir wertvolle Erkenntnisse zum spezifischen Design für regenerative Oral Care Produkte gewinnen“ meint Michael Hug, CTO der credentis ag. Mehr zu den äußerst erfolgreichen Produkten und den durchgeführten Studien der Firma credentis ag finde sie hier.

Nanowaage für einzelne Zellen

Ein erwachsener Mensch besitzt etwa 100 Billionen Zellen. Die Regulierung von Grösse, Volumen und Masse jeder dieser Zellen ist elementar für unsere Gesundheit. Eine Störung beginnt auf Ebene der einzelnen Zelle und kann unter anderem Übergewicht oder die Entwicklung bösartiger Tumore zur Folge haben. Während sich Grösse und Volumen auch bisher schon relativ genau mikroskopisch untersuchen liessen, ist es erst jetzt einem interdisziplinären Wissenschaftlerteam gelungen, die Masse von Einzelzellen in einer Zellkultur zu bestimmen.

Das Team des Swiss Nanoscience Institutes (SNI), des Departements Physik der Universität Basel, des Departements Biosysteme der ETH Zürich in Basel (D-BSSE) und des University College in London hat diese neue Methode entwickelt, die auf winzigen Federbalken beruht. Es lässt sich damit die Masse einzelner lebender Säugetierzellen in einem Zellverbund in Millisekunden Schritten über mehrere Tage mit einer Genauigkeit von wenigen Picogramm analysieren.

Dabei wird zunächst ein winziger Silizium-Federbalken funktionalisiert, sodass Zellen gut daran haften. Für die Messung wird der Federbalken in Schwingung versetzt. Er befindet sich in einer speziellen Kammer, in der Luftfeuchtigkeit, Gaszusammensetzung und Temperatur konstant gehalten werden. Unter einem optischen Mikroskop wird diese Kammer über der Zellkulturschale positioniert und der Federbalken mit einer Zelle in Kontakt gebracht, die dann schnell an dem Federbalken haftet. Der Federbalken wird anschliessend sofort zurückgezogen, um den Kontakt mit weiteren Zellen zu vermeiden. Durch die haftende Zelle ändert sich die Masse des Federbalkens und damit seine Schwingungsfrequenz. Über einen Laser lässt sich dies erfassen und mit der geänderten Masse korrelieren.

Die Wissenschaftler konnten mit der neuen Technik erstmals beobachten, dass die Zellmasse innerhalb von Sekunden fluktuiert. Diese Erkenntnisse und die neue Plattform liefern fundamentale Erkenntnisse über die Regulierung der Zellmasse und wie diese im Krankheitsfall gestört ist. Die Studie wurde kürzlich in der Wissenschaftszeitschrift «Nature» vorgestellt.

Das Swiss Nanoscience Institute, vom Kanton Aargau und der Universität Basel 2006 gegründet, um Forschung, Ausbildung und Technologietransfer in den Nanowissenschaften und der Nanotechnologie in der Nordwestschweiz zu fördern, unterstützt Projekte wie diese durch seine Expertise in der Federbalkentechnologie und durch das Nano Imaging Lab, das wesentliche Beiträge zur Herstellung der besonderen Federbalken leistet.

Zwischenziel auf dem Weg zum Nanowissenschaftler

Im Oktober überreichte Professor Christian Schönenberger, Direktor des Swiss Nanoscience Institute, den Bachelor-Absolventinnen und Absolventen des Nanowissenschafts-Studiums im feierlichen Rahmen ihre Urkunden.

Die 24 jungen Nachwuchswissenschaftler haben in den letzten Jahren ein anspruchsvolles Programm erfolgreich hinter sich gebracht und sich die wesentlichen Grundlagen in den Fachrichtungen Physik, Chemie, Molekularbiologie und Mathematik erarbeitet. Dabei haben sich nicht nur zahlreiche Vorlesungen und Praktika absolviert, sondern im Rahmen von Blockkursen bereits umfangreiche praktische Erfahrung in verschiedenen Forschungsgruppen sammeln können.

Nach ihrem Bachelor-Studium in Nanowissenschaften haben die jungen Leute nun die Wahl: Sie können entweder einen Master in Nanowissenschaften anschliessen, der die interdisziplinäre Ausrichtung fortsetzt oder einen Master in Physik, Chemie oder Molekularbiologie anstreben. Die meisten der Absolventen (87.5 %) entschieden sich dieses Jahr für die Vielfältigkeit, die der Master in Nanowissenschaften bietet. Sie werden dazu zwei Projektarbeiten in unterschiedlichen Disziplinen und eine abschliessende Masterarbeit absolvieren. Am Ende ihres Studiums haben die Studierenden dann eine solide Grundausbildung in den Naturwissenschaften erhalten und sich je nach Neigung intensiv in zwei Fachgebiete eingearbeitet.

Das vom Kanton Aargau und der Universität Basel gegründete Swiss Nanoscience Institut (SNI) der Universität Basel bietet als einzige Universität der Schweiz das interdisziplinäre Studium der Nanowissenschaften an, bei dem Studierende im Rahmen eines praxisorientierten Studiums mit einem Bachelor oder Master abschliessen können. „Das anspruchsvolle Studium hat über die Schweiz hinaus eine hervorragende Reputation erlangt“, erläutert Christian Schönengerer, „da die Absolventen eine exzellente interdisziplinäre Ausbildung erhalten, Zusammenhänge verstehen und lernen, vernetzt zu denken.“ Bereits im Studium arbeiten die Studierenden in Forschungsgruppen an verschiedenen Institutionen des SNI-Netzwerkes, bekommen einen Einblick in die angewandte Forschung und sind ideale Kandidaten für die unterschiedlichsten Positionen.

Weitere Informationen über das Studium finden Sie unter: https://nanoscience.ch/de/studium/

Premiere an der Alten Kantonsschule in Aarau

Auf Initiative der Schweizerischen Akademie der technischen Wissenschaften (SATW) werden seit 2007 TecDays an Schweizer Gymnasien durchgeführt. Dank des Engagements von etwa 700 Referenten von etwa 200 unterschiedlichen Organisationen haben über 40'000 Schülerinnen und Schüler im Rahmen dieser TecDays einen Einblick in verschiedenste technische und naturwissenschaftliche Berufe erhalten.

Auch das Swiss Nanoscience Institute ist seit vielen Jahren mit verschiedenen Themen dabei und begeistert die Jugendlichen mit aktuellen Themen aus der Forschung, die auch vom Hightech-Kanton Aargau unterstützt wird. Im November hat nun das Outreach-Team des SNI sein neues Programm „Big Bang goes Nano“ beim TecDay an der alten Kantonsschule in Aarau zum ersten Mal präsentiert.

Der Einstieg in zwei sehr unterschiedliche Themengebiete aus den Nanowissenschaften gelang den beiden SNI-Mitarbeiterinnen Kerstin Beyer-Hans und Michèle Wegmann über die populären Charaktere Sheldon Cooper und Amy Farrah Fowler aus der Serie Big Bang Theory. Der etwas kauzige Physiker Sheldon beschäftigt sich nämlich mit Graphen und seinen besonders guten Eigenschaften bei der Leitung von Strom, während die junge Neurowissenschaftlerin Amy der fehlerhaften Faltung von Proteinen auf der Spur ist, die zu Krankheiten wie Parkinson führen können.

Die Schülerinnen und Schüler konnten nach einer unterhaltsamen theoretischen Einführung selbst experimentieren, wie gut Graphit in einem Bleistift den Strom leitet – selbst über eine dünne Schicht auf einem Blatt Papier. Noch eindrücklicher empfanden die Jugendlichen den zweiten Teil des Moduls. Denn hier konnten sie selbst erleben, wie beschwerlich das Leben mit Parkinson ist. Dank eines vibrierenden Handschuhs konnten sie beispielsweise nachempfinden, wie schwierig es plötzlich wird, einen Faden einzufädeln oder einen kleinen Becher Wasser zu trinken. „Ich denke, wir haben mit unserem neuen Programm die Schülerinnen und Schüler gut erreicht und konnten ihnen ein Gefühl für die Wichtigkeit der Forschung auf der Nanometerebene geben“, kommentierten Kerstin Beyer-Hans und Michèle Wegmann die Premiere ihres neuen Programms, das sie in den kommenden Wochen und Monaten bei anderen TecDays in der gesamten Schweiz präsentieren werden.