Annika aus Dresden absolviert ihr FSJ am LIKAT in Rostock

Annika Queißer muss sich ziemlich strecken, um in der Glovebox ans obere
Regal mit der Gerätschaft zu gelangen. Ihre Hände stecken bis zu den
Oberarmen in groben schwarzen Gummihandschuhen (engl.: gloves), was das
Hantieren hinter der Glasscheibe nicht gerade erleichtert. „In der Box
herrscht Schutzgasatmosphäre“, erklärt Annika. Das heißt: Der Glaskasten
ist hermetisch geschlossen und enthält das Gas Argon. „An normaler Luft
würden die Substanzen sofort reagieren.“ Und damit verderben. Annika weiß
bestens Bescheid.

Kleiner Vorteil für die Chemie

Noch bis zum August absolviert sie am Rostocker Leibniz-Institut für
Katalyse ihr „Freiwilliges Soziales Jahr in Wissenschaft, Technik und
Nachhaltigkeit“, wie es offiziell heißt. Es ist eine besondere Form des
FSJ, koordiniert durch die Organisation „Internationale
Jugendgemeinschaftsdienste“, und soll einen gründlichen Einblick in
Forschung und Technologie vermitteln. „Ich hab mich immer für
Naturwissenschaft interessiert“, sagt die Abiturientin. Vielleicht mit
einem ganz kleinen Vorteil für die Chemie. Doch das Fach Chemie hatte es
an ihrem Gymnasium in Dresden als Leistungskurs leider nicht gegeben. So
hatte Annika zunächst Biologie gewählt, und als sie kurzfristig dann noch
lieber zur Physik wechseln wollte, war’s zu spät. Sie lächelt. „Es ist wie
es ist.“
In Rostock hatte sie nun ein knappes Jahr lang Tuchfühlung zur Chemie. Im
Forschungsbereich von Torsten Beweries stellte sie u.a. Verbindungen her,
aus denen Katalysatoren mit neuen Eigenschaften entstehen könnten. „Das
Ziel sind sogenannte Metall-Fluorid-Komplexe, für die wir die drei Metalle
Nickel, Palladium und Platin auf ihre Eignung testen“, erläutert Torsten
Beweries. Und zumindest mit einem Metall klappt es schon gut.

Gesucht: Bindungsstärke der Atome

Geduldig häufelt Annika mit einem winzigen Spatel ein helles Pulver in ein
Glasröhrchen. Die Probe geht heut noch zur Analyse in die
Kernspinresonanzspektroskopie, kurz NMR. Charakterisiert werden soll die
Bindungsstärke der Atome zueinander, wie Torsten Beweries erklärt: „Bisher
verhält sich das Fluor in dieser Art von Komplexen nämlich völlig anders
als erwartet.“
Von den Analysen erhofft sich der Chemiker Erkenntnisse über den Einfluss
des Metalls auf die Fluoratome. Schritt für Schritt wird so die
katalytische Eignung von Substanzen erkundet. Die Auswertung der NMR-
Spektren obliegt Annika. Das ist astreine Grundlagenforschung.
Für Annika geht das in Ordnung. Schon in der Schule hielt sie sich lieber
an die Theorie, an Stoffklassen und Formeln, als ans Experiment. Annika
liebt Mathematik und liebäugelt auch deshalb ebenso mit Physik und
Ingenieurwissenschaften. Auch nach diesem FSJ am LIKAT wird noch vieles
noch offen sein, wie sie sagt. Allerdings lernte sie hier am LIKAT das
Experiment durchaus schätzen, die praktische Arbeit im Labor.

Orientierungshilfe in sensibler Phase

Als Vater zweier Töchter kennt Torsten Beweries sensible, „ja kritische“
Phasen der beruflichen Entscheidung. Und als Chemie-Professor hält er
heute vor zwei, drei jungen Leuten Spezialvorlesungen, wo vor Jahren noch
zehn saßen.
„Bundesweit klagen wir über schwindendes Interesse an den sogenannten
MINT-Fächern“, sagt er. Natürlich ist da die Gesellschaft gefordert. Und
eben auch der einzelne. Wer sonst solle Menschen an einem offenen Punkt
ihres Karriereweges zeigen: Naturwissenschaft ist etwas anderes, als ihr
es in der Schule gelernt habt!

Reinhard Kreckel, 2001 bis 2010 HoF-Direktor, hat sich seine
zeitdiagnostische Antrittsvorlesung in Halle von 1993 vorgenommen, um ihre
Aussagen drei Jahrzehnte später auf Geltung, Revisions- oder
Ergänzungsbedürftigkeit hin zu prüfen. Neben zutreffenden Prognosen
identifiziert er seinerzeit nicht erwartete Entwicklungen, etwa den
öffentlichen Druck zur „political correctness“, der auch die
Sozialwissenschaften erreicht hat.

Im April 1993 hielt Reinhard Kreckel seine Antrittsvorlesung an der
Universität in Halle. Nachdem er zuvor an den Universitäten Aberdeen und
Erlangen-Nürnberg gelehrt hatte, war er zum Gründungsprofessor an das
hallesche Institut für Soziologie berufen worden. Als dessen Direktor
sollte er dann mehrfach amtieren, ließ sich von 1994 bis 2000 als
Prorektor und Rektor der Universität in die Pflicht nehmen und war ein
Jahrzehnt Direktor des Instituts für Hochschulforschung (HoF).

Das Thema seiner Antrittsvorlesung, in der Anfangszeit der deutsch-
deutschen Vereinigung, war „Soziale Integration und nationale Identität“.
Schon damals hatte Kreckel eine innerdeutsche Ost-West-Spaltung und eine
zunehmende Fremdenfeindlichkeit in ganz Deutschland erwartet. Diese
Vorlesung hat er nun einer Relektüre unterzogen. Mit der Erfahrung von
drei Jahrzehnten schien es ein guter Zeitpunkt, die damaligen Thesen zu
überprüfen: Was gilt heute noch, und was ist revisions- oder
ergänzungsbedürftig geworden?

Neben den beiden erwarteten Entwicklungen gebe es unerwartete neue.
Darunter beunruhigt ihn insbesondere der zunehmende öffentliche Druck zur
„political correctness“. Er wirke sich nicht nur in den traditionellen und
den neuen Medien aus. Er werde auch zu einem Problem für die akademische
Freiheit, das bis in die Sozialwissenschaften und die Hochschulforschung
hineinreiche.

Gleichzeitig beobachtet Kreckel eine neue Aggressivität in der
innerdeutschen Ost-West-Auseinandersetzung, die eher aufhetzt als
aufklärt. Parallel verlagere sich die in ganz Deutschland beobachtbare
Fremdenfeindlichkeit zunehmend an die europäischen Außengrenzen, wo eine
„Festung Europa“ entstanden sei. Für ein längst multi-ethnisch gewordenes
Einwanderungsland wie Deutschland, das auf den weiteren Zuzug von
Arbeitskräften angewiesen sei und im Hochschulbereich auf
Internationalisierung setze, sei das eine widersprüchliche Haltung.

Die allenthalben beobachtbare öffentliche Gereiztheit und Aggressivität
gebe aber nicht nur Anlass zur Sorge, sondern sei auch die Konsequenz von
gelungener Integration vormals ausgegrenzter Minderheiten. So habe sich in
den vergangenen drei Jahrzehnten die Zahl der Studierenden in ganz
Deutschland mehr als verdoppelt. In Anlehnung an den Dortmunder Soziologen
Aladin El-Mafaalani hebt Kreckel hervor, dass in diesem Zeitraum nicht nur
die „Ossis“, sondern auch Frauen, Migranten, Anders-Farbige, Anders-
Gläubige, sog. sexuelle Minderheiten, Arme und Behinderte sehr viel mehr
verbriefte Rechte und Ressourcen hinzugewonnen haben, sodass sie heute
ihre Ansprüche offensiv vertreten können, leider auch immer aggressiver.

Angesichts der heutigen internationalen Turbulenzen schließt er mit dem
verhalten optimistischen Monitum, dass man in Deutschland lernen müsse,
„nach Außen etwas bescheidener aufzutreten und im Inneren die eigene
Demokratie als eine zeitgemäße Streitkultur neu zu erfinden, die mehr ist,
als nur eine wilde Keilerei von Selbstdarstellern mit
Partikularinteressen. Man sollte sich beherzt dafür einsetzen, dass das
auch gelingt.“

Originalpublikation:
Reinhard Kreckel: Soziale Integration und nationale Identität. Eine
Wiederbegegnung nach drei Jahrzehnten (HoF-Arbeitsbericht 125), Institut
für Hochschulforschung (HoF) an der Martin-Luther-Universität, Halle-
Wittenberg 2024, 42 S.
URL: https://www.hof.uni-halle.de/web/dateien/pdf/ab_125_WEB.pdf

Von der ZHAW entwickelte Carbonbeton-Platten werden erstmals im Hochbau
eingesetzt. Diese Innovation ermöglicht nicht nur erhebliche CO2- und
Materi-aleinsparungen, sondern auch ein flexibles System mit
wiederverwendbaren Bauteilen.

Gebäude am Computer massgeschneidert zu entwerfen, zu konstruieren und zu
planen, ist nicht neu. Erstmals stehen dafür jedoch filigrane und dennoch
belastbare Fertigelemente für den Hochbau zur Verfügung: Carbonfaser-
verstärkte Betonplatten. «Unser Bausystem aus Carbonbeton funktioniert
ähnlich wie Lego, aber wie eine moderne Version davon, mit
massgeschneiderten Bauteilen», erläutert ZHAW-Forscher Josef Kurath,
welcher die flexible Bauweise entwickelt hat. Sie bietet gleich mehrere
Vorteile, wie ein 120 Quadratmeter grosser Pavillon in Winterthur
verdeutlicht, der mit diesem flexiblen Bausystem der ZHAW gebaut wurde.
Dieses sogenannte Innovationslabor dient als Informations- und
Veranstaltungsort für nachhaltiges Bauen.

Flexibles Baukastensystem für Hochbau

Die dafür verwendeten Carbonbeton-Platten werden bereits in der Fabrik
gefertigt, verarbeitet und zugeschnitten. Durch Stecksysteme lassen sie
sich noch in der Fabrik zu Bauelementen zusammenfügen und auf der
Baustelle in kürzester Zeit montieren. «Dadurch ergeben sich viel kürzere
Bauzeiten, was vor allem ein Vorteil für städtische Baustellen ist»,
betont der ZHAW-Professor Josef Kurath. Zudem lassen sich Gebäude einfach
vor Ort anpassen oder erweitern.» Bei Bedarf könnte das Innovationslabor
ausgebaut werden oder mit wenig Aufwand zerlegt und für ein anderes
Bauwerk wiederverwendet werden. Möglich macht dies ein neuartiges Sharing-
Modell von Baustoffproduzent Holcim für Carbonbeton-Platten. Während sich
bei einem Rückbau eines herkömmlichen Gebäudes etwa 90 Prozent des Beton
nicht direkt wiederverwenden lassen, ist es beim neuen Bausystem genau
umgekehrt: Rund 90 Prozent des Materials und der im Bauteil steckenden
Wertschöpfung können wiederverwendet werden. Angesichts der Tatsache, dass
allein Zement für acht Prozent der weltweiten Treibhausgas-Emissionen
verantwortlich ist und die Schweiz zu den Ländern mit dem höchsten
Zementverbrauch pro Kopf gehört, ein bemerkenswerter Faktor.

Carbonfasern als Herzstück

Diese mit Carbon bewehrten Platten sind nicht nur wiederverwendbar und
äusserst langlebig. Auch ihre Herstellung belastet die Umwelt weniger als
Stahlbeton. «Dank der neuen Leichtbauweise in Beton reduzieren wir den
CO2-Fussabdruck um den Faktor zwei bis vier und sparen bis zu 75 Prozent
Material gegenüber einer herkömmlichen Bauweise», erläutert Josef Kurath,
ZHAW-Professor und Mitgründer des ZHAW-Spin-off CPC, der die filigranen,
belastbaren CPC-Betonplatten (Carbon Prestressed Concrete) entwickelt hat.
«Vorgespannte Carbonfasern und Beton ergänzen sich perfekt. Carbon
absorbiert die Zugkräfte und Beton den Druck sowie die quer wirkenden
Kräfte.» Im Vergleich zu konventionell bewehrten Betonplatten bekommen
CPC-Platten bei Belastung keine Risse und federn unbeschädigt zurück.
Zudem sind sie im Vergleich zu herkömmlichen Materialien drei- bis viermal
dünner, ohne dabei an Tragfähigkeit zu verlieren. Das grösste Potenzial
der patentierten CPC-Platten sieht der ZHAW-Bauingenieur darin, dass sie
industriell hergestellt sowie massgeschneidert zugeschnitten werden können
und nicht rosten. «Wir können weltweit als Einzige industriell
Betonplatten herstellen, die zweiachsig mit Carbonfasern vorgespannt
sind.»

Baukasten auf Bestellung

Die CPC-Platten werden derzeit im ersten CPC-Werk von Holcim in
Deutschland hergestellt. Der Baustoffproduzent hat den Beton für diese
neuartigen Bauelemente ohne Stahlbewehrung konzipiert. Die Carbonfasern
werden vom ZHAW-Spin-off CPC in Döttingen produziert – künftig mit
biobasiertem Kohlenstoff aus nachwachsenden Rohstoffen wie Algen oder
Cellulose, der ganz ohne Erdöl auskommt. «Die entwickelten Platten sollen
künftig auch hierzulande produziert und das neue Bausystem breit im
Hochbau eingesetzt werden können – gerade der Schweizer Markt ist dafür
prädestiniert», sagt Josef Kurath. Für das patentierte Bausystem wurde
viel in die Entwicklung von Verbindungen der Platten investiert. Diese
Verbindungen bestehen nur aus den Platten selbst und einem herkömmlichen
Mörtel, kommen also ohne Kleber oder Stahlbauteile aus. Aktuell wird laut
dem ZHAW-Forscher an Optimierungen für Schall- und Brandschutz sowie
speziellen Konstruktionen für einen erdbebensicheren Gebäudekern oder
grossflächige Deckenverbindungen geforscht. «Die einzelnen Deckenelemente
sollen künftig wie ein Reissversschluss ineinandergreifen, sodass
horizontal – ohne zusätzliche Verbindungselemente – fast endlose Ebenen
möglich sind.»

Originalpublikation:
https://www.zhaw.ch/de/medien/medienmitteilungen/detailansicht-
medienmitteilung/event-news/mit-wiederverwendbaren-betonplatten-
nachhaltig-bauen/

Tierversuche sind seit langem ein fester Bestandteil in der medizinischen
und pharmazeutischen Forschung, doch alternative Methoden gewinnen immer
mehr an Bedeutung. Mittels innovativer Verfahren wird direkt mit Blick auf
den Menschen geforscht – ohne den Umweg über Tierversuche. Diesen Ansatz
wählt auch das geplante Fraunhofer-Start-up TigerShark Science, eine
Ausgründung des Fraunhofer-Translationszentrums für Regenerative Therapien
TLZ-RT am Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC. Mit Hautmodellen
aus menschlichen Stammzellen will TigerShark Science Tierversuche deutlich
reduzieren.

Es gibt verschiedene Methoden, die das Potenzial haben, Tierversuche zu
minimieren oder sogar zu ersetzen. Dazu zählen menschliche Stammzellen,
die im In-vitro-Verfahren gezüchtet werden und aus denen Mini-Organe,
sogenannte Organoide, nachgebildet werden. Auch am Fraunhofer ISC/TLZ-RT
in Würzburg entwickeln Forscherinnen und Forscher solche In-vitro-
Gewebemodelle, wobei sie sich unter anderem auf Barriere-Organe wie die
Haut fokussieren. Mit diesen im Labor gezüchtete Zellaggregaten lassen
sich physiologische Prozesse nachvollziehen und unter kontrollierten
Bedingungen erforschen – eine Möglichkeit, den Einsatz von Tierversuchen
zu vermeiden oder zu verringern. Diesen Weg gehen auch die Forschenden des
Start-up-Projekts TigerShark Science: Es ist ihnen gelungen, ein
Hautmodell zu kultivieren, das nahezu alle Strukturen der menschlichen
Haut repräsentieren kann und somit ein realitätsnahes Hautmodell
darstellt. Mit der Start-up-Idee, die vom Fraunhofer-Programm AHEAD
gefördert wurde und durch den EXIST-Forschungstransfer ab Juli 2024
gefördert wird, steht das Forscherteam nun vor der Ausgründung. Zum
Gründerteam gehören neben Dr. Florian Groeber-Becker, Leiter des
Fraunhofer TLZ-RT am Fraunhofer ISC, auch Dr. Dieter Groneberg,
Gruppenleiter der In-vitro-Haut-Testsysteme am Fraunhofer TLZ-RT, und
Amelie Reigl, Projektleiterin am Fraunhofer TLZ-RT und künftige
Geschäftsführerin von TigerShark Science.

Komplexe Modelle mit drei Hautschichten

Der Pharma- und Kosmetikbranche bietet das Start-up zunächst gesunde
Hautmodelle in hoher Stückzahl an, die die drei Hautschichten Epidermis,
Dermis und Hypodermis mit Fettzellen nachbilden. Sie eignen sich etwa für
die Testung von Medikamenten und deren Nebenwirkungen oder beispielsweise
für die Erforschung des Haarwachstums. Bei den Organoiden handelt es sich
um komplexe Hautmodelle aus unterschiedlichen Zelltypen, die vergleichbar
der menschlichen Haut Talgdrüsen und Haare aufweisen. Man kann unter
anderem untersuchen, wie die Zellen nach der Gabe eines Wirkstoffs
miteinander kommunizieren oder ob Wirkstoffe Irritationen auslösen.
»Hautmodelle dieser Komplexität gibt es bislang noch nicht auf dem Markt,
sie sind einmalig«, betont die Biologin das Alleinstellungsmerkmal und das
große Potenzial der Technologie.

Organoide lassen sich an der Luft kultivieren

Die Organoide werden automatisiert in hoher Stückzahl im Bioreaktor
entwickelt und anschließend mit einem speziellen Verfahren auf Nanofasern
aufgebracht. So entsteht eine sogenannte Luftmediumgrenzkultivierung, bei
der die oberste Hautschicht, die Epidermis – anders als bei der
Kultivierung in der Petrischale – Kontakt mit der Luft hat. Die Nanofasern
sind bereits patentiert, ein Verfahrenspatent ist ebenfalls geplant.

Hautmodelle für die präklinische Testung

Das Modell ermöglicht schnelle Testungen – ein großer Vorteil gegenüber
Tierversu-chen, die oft teuer und zeitaufwändig sind. Mit dem Hautorganoid
aus menschlichen Stammzellen lassen sich schnellere und präzisere
Ergebnisse erzielen, die in vielen Fällen besser auf den Menschen
übertragbar sind. In nur einem einzigen Schritt können die Reaktionen der
Zellen aller drei Hautschichten untersucht werden, eine Möglichkeit, die
der Markt bis dato nicht bietet.

Breites Produktportfolio mit verschiedenen Hautmodellen geplant

Derzeit wird das Hautmodell weiterentwickelt und künftig um Modelle mit
Immunzellen und Blutgefäßen, aber auch um Modelle mit Tumorzellen ergänzt,
etwa um Krankheiten wie Hautkrebs simulieren und erforschen zu können. Mit
der wachsenden Komplexität des Modells können weitere Anwendungsfelder wie
Aspekte der Wundheilung adressiert oder Infektionsstudien realisiert
werden. »Wir wollen unser Portfolio sukzessive erweitern. Im ersten
Schritt gehen wir mit dem gesunden Hautmodell auf den Markt, es kommen
jedoch zusätzliche hinzu wie ein Hautmodell zur Erforschung von
Hautfibrose«, erläutert die Biologin.