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Prof. Dr. Josefina Ballarre

Prof. Dr. Josefina Ballarre (Bild: Heinz Mahler)

Prof. Dr. Josefina Ballarre (Bild: Heinz Mahler)

Prof. Dr.-Ing. Josefina Ballarre stammt aus Argentinien, wo sie auch heute noch lebt. 2003 absolvierte sie ein Studium der Werkstofftechnik an der National University of Mar del Plata (UNMdP) in Argentinien. Ebenda promovierte Prof. Ballarre von 2004 bis 2009 im Fach Materialwissenschaften.

Sie ist eine nebenamtlich tätige Wissenschaftlerin bei CONICET (National Scientific and Technical Research Council Argentina) am National Institute of Materials Science and Technology (INTEMA) in Mar del Plata, Privatdozentin an der Technischen Fakultät der UNMdP und Leiterin des Departments Werkstofftechnik. Neben ihren Forschungs- und Lehrtätigkeiten arbeitet Prof. Ballarre auch als Gutachterin unter anderem für die internationalen Journale „Materials Science and Engineering C: Materials for Biological Applications“ und „Acta Biomaterialia“.

Zudem erhielt Prof. Ballarre 2008 den Outstanding Oral presentation Award für ihre Arbeit „Coatings containing silica nanoparticles and glass ceramic particles applied onto surgical grade stainless steel”, der ihr während des 21. International Symposium of Ceramics in Medicine-Bioceramics in Buzios, Brasilien, überreicht wurde. 2010, 2011 und 2013 gewann sie mit ihrer Forschungsruppe an der UNMdP den Carlos Ottolengui Award der Argentinian Association of Orthopedia and Traumatology für ihre Forschung im Bereich der Traumatologie.

Seit Mai 2018 ist Prof. Ballarre Gastwissenschaftlerin am Lehrstuhl Biomaterialien unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. habil. Aldo R. Boccaccini am Department Materialwissenschaften der FAU. Ihr Aufenthalt wird durch ein Georg Forster Fellowship für erfahrene Wissenschaftler der Alexander von Humboldt-Stiftung gefördert. Zusammen mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der FAU entwickelt sie ihre Forschung zu bioaktiven und antibakteriellen Hybridbeschichtungen für komplexe geometrische orthopädische und Zahnimplantate weiter.

Ich bin eine passionierte Wissenschaftlerin, die versucht Biologie, Chemie, Physik, Medizin und Materialwissenschaften zu verbinden und die immer versucht etwas zu erschaffen und zu reparieren – wie alle Ingenieure!

Prof. Ballarre, was ist Ihr Forschungsgebiet?

Mein Forschungsgebiet befasst sich mit der Verbesserung der Oberflächen von Metallimplantaten, um so die Bioaktivität und Befestigung an Knochen – zum Beispiel beim Fixieren des Implantats auf dem alten Knochen – zu steigern und um die Abstoßung von Prothesen zu verringern, was dazu führen kann, dass sich das Implantat bewegt oder sich das Gebiet um das Implantat entzündet. Ich selbst komme aus dem Bereich der Werkstofftechnik, aber ich bin eine passionierte Wissenschaftlerin, die versucht Biologie, Chemie, Physik, Medizin und Materialwissenschaften zu verbinden und die immer versucht etwas zu erschaffen und zu reparieren – wie alle Ingenieure!

Warum haben Sie sich für die FAU als Gastuniversität für Ihren Auslandsaufenthalt entschieden?

Ich war schon in vielen Ländern und bei vielen Institutionen, auch hier in Deutschland, und habe schon verschiedene Aufenthalte im Ausland gehabt, aber der Lehrstuhl Biomaterialien am Department Werkstoffwissenschaften hat meine Aufmerksamkeit erregt, als ich 2016 für einen kurzen Besuch hier war. Der Forschungsansatz am Lehrstuhl ist äußerst interdisziplinär und deckt das Feld Biomaterialien weit über die „klassischen“ Grenzen zwischen Materialklassen und Techniken hinaus ab. Dieser erfolgreiche Ansatz zeigt sich in der Forschungsleistung des Lehrstuhls und das hat mich angesprochen. Außerdem haben mich die großartigen Labore, die exzellente Forschungsgruppe, der internationale Charakter sowie die renommierte und beeindruckende Leitung durch Prof. Dr.-Ing. Aldo Boccaccini davon überzeugt, mich für die FAU als Gastuniversität für mein Georg Forster Fellowship zu entscheiden.

Wie bekannt ist die FAU in Ihrem Forschungsgebiet?

Auf dem Gebiet der Materialwissenschaften und Werkstofftechnologie und vor allem der Biomaterialien ist der Lehrstuhl Biomaterialien von Prof. Boccaccini äußerst bekannt und respektiert. Er ist auch einer der Leiter des Kooperationsprogramms I.DEAR (Ingenieure Deutschland-Argentinen) auf dem Gebiet der Werkstoffwissenschaften, welches vom DAAD (Deutscher Akademischer Austauschdienst) finanziert wird und zwischen zwei deutschen Universitäten, nämlich der Universität des Saarlandes und der FAU, sowie meiner Heimatuniversität UNMdP, wo ich als Professorin arbeite, besteht. Diese Kooperation läuft seit vier Jahren mit Erfolg. Die Möglichkeit eines Austausches für Studierende und akademische Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter im Rahmen dieser Kooperation verhilft Prof. Boccaccini, dem Lehrstuhl Biomaterialien, dem Department Werkstoffwissenschaften und der FAU allgemein zu einer hervorragenden Reputation in der Argentinischen und Lateinamerikanischen Gemeinschaft innerhalb meines Arbeitsgebiets.

Wie finden Sie die Zusammenarbeit der Forscherinnen und Forscher an der FAU?

Mir ist aufgefallen, dass die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an der FAU ein wahrhaft kollaborative Gemeinschaft sind. Sie ergänzen sich im Austausch von Wissen, in der Benutzung von Geräten, in der Ausbildung der Studierenden und im Aufteilen von Vorlesungen und Workshops. Das ist ein interessanter Aspekt, da eine interdisziplinäre Herangehensweise perfekt dafür geeignet ist gesellschaftliche Probleme zu verstehen, um dann zu versuchen diese zu lösen. Die Zusammenarbeit zwischen den Forscherinnen und Forschern und den Studierenden an der FAU ist sehr wertvoll und ein großartiges Beispiel für andere Institutionen. Ich sehe zum Beispiel, dass die Forschung am Lehrstuhl Biomaterialien in enger Zusammenarbeit mit Kolleginnen und Kollegen an anderen Departments und Fakultäten der FAU betrieben wird. Das ist nicht immer auf den ersten Blick ersichtlich und ich sehe, dass diese Zusammenarbeit über Disziplinen hinweg eine wichtige Stärke der FAU ist.

Könnten Sie bitte kurz beschreiben, an was Ihre Forschungsgruppe momentan arbeitet?

In Argentinien bin ich Projektleiterin in der Abteilung Angewandte Elektrochemie des INTEMA (National Institute of Materials Science and Technology) und Professorin am Department Werkstofftechnik der UNMdP. Wir arbeiten am Schutz, an der Funktionalisierung und an der Verbesserung der Knochenhaftung von Metallimplantaten, die in der Orthopädie und Zahnheilkunde verwendet werden. Die zwei Hauptforschungsrichtungen beinhalten die Modifizierung von metallischen Oberflächen mit einem anodischen Film, der aus einem kontrolliertem Wachstumsoxid besteht, und mit einer Silica-basierten Sol-Gel-Beschichtung. Der letzten Beschichtung können wir bioaktive Partikel hinzufügen, die dann als Startpunkte für die Bindung von Knochengewebe dienen, um die Knochenbildung zu verbessern. Dieses spezielle Thema überschneidet sich stark mit einem der Forschungsbereiche und mit dem Know-how von Prof. Boccaccinis Lehrstuhl.

Und was ist Ihre Aufgabe innerhalb der Forschungsgruppe?

Ich bin 2000 zu der Gruppe gestoßen, als Ingenieurstudentin. Wie einer meiner Kollegen zu sagen pflegt, bin ich sozusagen Gründungspartnerin der Forschungsgruppe mit Schwerpunkt metallische Biomaterialien am Institut. Nun bin ich Wissenschaftlerin und Gruppenleiterin und habe die Verantwortung für verschiedene Projekte, für das Lehren im Bereich Werkstofftechnik und Biomaterialien und auch für das Reagieren auf Anforderungen von Industriepartnern, um so „Probleme mit metallischen Biomaterialien“ im lokalen Industriesektor zu lösen.

Hier am Lehrstuhl für Biomaterialien der FAU leite ich zusammen mit Prof. Boccaccini ein Projekt, das von der Alexander von Humboldt-Stiftung gefördert wird und welches zum Ziel hat schützende und funktionale Beschichtungen für Metallimplantate zu entwickeln.

Was sind bislang die wichtigsten Ergebnisse Ihrer Forschung an der FAU?

Wir verbessern die Aufbringung von Silicia-basierten Sol-Gel-Beschichtungen auf einfach und komplex geformte metallische Oberflächen mit Hilfe einer innovativen, einfachen und kostengünstigen Methode: Das Aufsprühen mittels einer Airbrush-Pistole.  Das erlaubt uns komplexe Formen wie Schrauben zur Knochenfixierung zu umhüllen und es erlaubt uns auch Partikel oder Füllstoffe mit speziellen biologischen Eigenschaften in die Beschichtung zu integrieren. Eine weitere sehr gute Methode die Oberflächen von Biomaterialien zu modifizieren ist es, dünne Schichten mit Hilfe eines Prozesses aufzutragen, der bei Raumtemperatur stattfindet und elektrophoretische Auftragung genannt wird – ein Gebiet, auf dem Prof. Boccaccini weltführend ist. Wir erhöhen die bioaktive Reaktion von Langzeitimplantaten mit bioaktiven Glaspartikeln und die neuen Beschichtungen, die wir entwickeln, sollten durch die intelligente Kombination von Nanopartikeln und Antibiotika die zusätzliche Eigenschaft haben Infektionen zu verhindern. Außerdem sollten die neuen Beschichtungen bei temporären Implantaten – also bei solchen, die nach einer gewissen Zeit wieder aus dem Körper entfernt werden müssen – den Korrosionsschutz verbessern und die Ansiedlung von Bakterien auf der Oberfläche des Implantats verhindern.

Welche Vorteile kann die Gesellschaft als Ergebnis Ihrer Forschung insgesamt erwarten?

Es gibt weltweit einen dringenden Bedarf an der Entwicklung innovativer Biomaterialien mit dualer Funktion, zum Beispiel mit der Fähigkeit, sich im Falle von orthopädischen Implantaten wirksam an Wirtsgewebe wie Knochen zu binden und die Fähigkeit Infektionen zu unterbinden. Es ist allgemein bekannt, dass die Kosten für fehlerhafte Implantate für das öffentliche Gesundheitswesen sehr hoch sind. Wenn ein Hüftimplantat vom Körper abgestoßen wird, sind in 50 Prozent der Fälle eine schlechte Fixierung und bakterielle Infektionen verantwortlich. In Lateinamerika werden auf Grund der damit verbundenen Kosten häufig Metallimplantate genutzt, die nicht immer von hoher Qualität sind. Das Ergebnis unseres Projekts soll dazu beitragen, dieses Problem anzugehen, da es robuste, schützende, bioaktive und antibakterielle Beschichtungen für kostengünstige Metallimplantate hervorbringen wird und gleichzeitig kosteneffektive und einfache Techniken zur Auftragung der Beschichtungen angewendet werden, die sehr einfach von den lokalen Implantateherstellern übernommen werden können.

Was waren Ihre ersten und auch nachfolgenden Eindrücke der Region um Erlangen und Nürnberg?

Deutsche Geschichte ist so spannend und auch die Orte, an denen sie stattgefunden hat. Sie müssen bedenken, dass meine Land, Argentinien, 208 Jahre alt ist und Ihre Universität 275! Aus diesem Grund ist jeder Ort, an den wir gehen – ich bin mit meine Mann Diego und meinen beiden Kindern Paulina und Enzo hier – ein Stück Geschichte und ein neues Abenteuer. Wir lieben die Bayerische Geschichte des Bieres und  der Tunnel, die angelegt wurden, um das Bier während der heißen Jahreszeit zu lagern. Wir genießen jedes Schloss und jede Burg sehr, die wir hier in der Region besuchen.

Auch die Wälder und Hügel um Erlangen und Nürnberg ergänzen hervorragend all die historische und für die Region typische Architektur der Städte und alten Dörfer. Wir kennen Erlangen mittlerweile natürlich besser, da wir direkt im Stadtzentrum wohnen, aber andere Lieblingsorte in der Umgebung sind Rothenburg ob der Tauber, Regensburg und Nürnberg.

Prof. Dr. Josefina Ballare (rechts) mit Elke Büdenbender, Frau des Deutschen Bundespräsidenten Frank-Walter Steinmeier, beim Empfang der Humboldt-Stipendiaten auf Schloss Bellevue in Berlin. (Bild: Dr. Bettina Mahler)

Prof. Dr. Josefina Ballare (rechts) mit Elke Büdenbender, Frau des Deutschen Bundespräsidenten Frank-Walter Steinmeier, beim Empfang der Humboldt-Stipendiaten auf Schloss Bellevue in Berlin. (Bild: Dr. Bettina Mahler)

Können Sie uns bereits von einem Highlight, einem Moment Ihres Aufenthalts erzählen, den Sie für besonders erinnerungswürdig halten?

Bis jetzt – und vermutlich für längere Zeit – war das Highlight meines Aufenthalts das Treffen mit dem Deutschen Bundespräsidenten! Wir Humboldtianer wurden nach Schloss Bellevue in Berlin eingeladen, um uns die Rede des Bundespräsidenten anzuhören und um mit ihm, dem Präsidenten der Alexander von Humboldt-Stiftung und den Sekretären im Garten des Amtssitzes etwas Zeit zu verbringen. Ein Höhepunkt war, als Dr. Frank-Walter Steinmeier, seine Frau und Prof. Dr. Hans-Christian Pape, Präsident der Alexander von Humboldt-Stiftung, kamen, um mit mir und einem Kollegen über Implantate, die FAU, Werkstofftechnik und Fußball zu reden. Das war ein sehr interessanter und aufregender Moment. Auch die Begrüßung, Präsentation und Aufnahme in seinen Lehrstuhl durch Prof. Boccaccini ist ein Highlight meines Aufenthalts. Er ist ein unschätzbarer Teil dieses wichtigen Fellowships – von dem Moment, an dem ich mich entschloss mich bei der Alexander von Humboldt-Stiftung zu bewerben, bis jetzt, da unser Projekt läuft.

Prof. Ballarre mit Ehemann Diego (links) und den Kindern Paulina und Enzo auf dem Hauptmarkt in Nürnberg. (Bild: Diego L. Lucifora)

Prof. Ballarre mit Ehemann Diego (links) und den Kindern Paulina und Enzo auf dem Hauptmarkt in Nürnberg. (Bild: Diego L. Lucifora)

Was sind Ihre Lieblingsorte an der FAU und in Erlangen oder Nürnberg?

Einer meiner Lieblingsorte an der FAU ist das neue Gebäude des Lehrstuhls Biomaterialien on der Ulrich-Schalke-Strasse. Eine nette Umgebung direkt am Wald, großartige und moderne Architektur, top Räumlichkeiten, viel Licht und Luft. Auch gehe ich sehr gerne zum Schloss im Stadtzentrum, nahe des Botanischen Gartens. Meine Kinder gehen da sehr gerne hin. Wie ich schon gesagt habe, die Nürnberger Tunnel zur Lagerung von Bier und das historische Zentrum Nürnbergs mit all den Mauern und Türmen um die Stadt herum sind auch Lieblingsorte von uns.

Möchten Sie noch etwas hinzufügen?

Unser Aufenthalt an der FAU wäre nicht ohne die Unterstützung und Hilfe eines großartigen Mentors möglich: Vielen Dank an Prof. Boccaccini, der mir die Inspiration und die Motivation gab dieses Projekt der Alexander von Humboldt-Stiftung zu präsentieren. Aber dieser Aufenthalt wäre auch nicht so entspannt und locker für mich und meine Familie ohne die Unterstützung des FAU Welcome Centre. Die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter dort halfen uns bei der Suche nach einer Wohnung und einer Schule für unserer Tochter, empfingen uns am allerersten Tag, unterstützen uns bei all den Formalitäten, die ein internationaler Wissenschaftler erledigen muss, wenn er oder sie in einer neuen Stadt und einer neun Institution ankommt, sodass wir unser immer willkommen fühlten und unsere Integration von Anfang an reibungslos verlief.

Vielen Dank für das Interview, Prof. Ballarre.