ERC Grants

„Ich brenne für die Katalyse. In der Technologie werden immer mehr nachhaltige Prozesse gefordert, die es noch nicht gibt oder die noch nicht gut genug funktionieren, um sie technisch anzuwenden. Und die Katalyse ist ein Werkzeug, um solche Prozesse möglich zu machen“, sagt Tanja Franken. Mit nachhaltigen Prozessen meint die Professorin vor allem solche Prozesse, die zum Ziel haben, CO2 einzusparen. Doch dafür braucht sie Katalysatoren, die auf die Abläufe maßgeschneidert sind – und genau diese möchte die Forscherin in ihrem Projekt entwickeln.

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Viele Menschen leiden unter teilweisen oder vollständigen Muskellähmungen, für die es keine Heilung gibt. Neuronale Schnittstellen haben zwar das Potenzial, die motorische Funktion mit Hilfe von Assistenzsystemen wiederherzustellen. Aber selbst bei den modernsten invasiven neuronalen Implantaten, können Patient/-innen die Bewegungen der gelähmten Gliedmaßen nur sehr eingeschränkt kontrollieren – dafür ist die Übersetzung vom Gehirnbefehl an die Assistenzsysteme zu ungenau. Mit dem ERC Starting Grant möchte Alessandro Del Vecchio, Professor für Neuromuscular Physiology and Neural Interfacing an der FAU, Schnittstellen entwickeln, die die gewünschte Bewegung besser an die Prothese übertragen.

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Prof. Dr. Silvia Budday erforscht das Verhalten extrem weicher Materialien unter mechanischen Einflüssen. Dazu gehöre Hydrogele, aber eben auch menschliches Gehirngewebe. Denn die Mechanik beeinflusst die Funktionsweise von Zellen und hat somit Auswirkungen auf unsere Gesundheit. Ziel des durch den ERC Starting Grant geförderten MAGERY-Projekts ist es, Schädigungen von Gehirnzellen durch mechanische Belastung, zum Beispiel bei einer Gehirn-OP, zu verhindern.

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Neurodegenerative Krankheiten und neurologische Dysfunktionen wie Depression, Parkinson oder Demenz betreffen immer größere Teile unserer Gesellschaft. Für ihre erfolgreiche Behandlung bedarf es innovativer Ansätze im Bereich der Neurowissenschaften. Bisher basiert Neuromodulation in der Regel auf chronisch implantierter makroskopischer Hardware, die zahlreiche Sicherheitsbedenken aufwirft, häufig unter mangelnder Präzision leidet und keinen Zugang zu tieferliegenden Hirnregionen ermöglicht. Hier setzt das ERC Starting Grant-Projekt BRAINMASTER von Prof. Dr. Danijela Gregurec an: Ihr Ziel ist, eine innovative bimodale, drahtlose, minimal-invasive Technologie zur neuronalen Modulation zu entwickeln, mit der neurologische Erkrankungen räumlich und zeitlich präzise behandelt werden können.

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Prof. Dr. Anna Nelles, die an der FAU als Professorin für Experimentelle Astroteilchenphysik forscht und gleichzeitig als Wissenschaftlerin am Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY in Zeuthen (Host Institution für den ERC Grant) tätig ist, baut auf Grönland ein Netzwerk von Radioantennen auf, um damit extrem energiereiche Neutrinos aus dem Weltall zu belauschen. Neutrinos sind flüchtige Elementarteilchen, die sich von nahezu nichts aufhalten lassen. Sie durchqueren ungehindert Wände, Planeten und ganze Galaxien und erreichen uns daher aus den fernsten Winkeln des Kosmos und aus dem Zentrum extremer Prozesse wie etwa Supernova-Explosionen von Sternen oder aus den Staubscheiben um Schwarze Löcher.

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Eine nicht-invasive Alternative für eine Darmspiegelung ist die multispektrale opto-akustische Tomographie (MSOT), ein molekular-sensitiver Ultraschall. Diese optische Bildgebungsmethode nutzt Laserlicht, um im Körper Schwingungen zu erzeugen, die dann wiederum mit hochsensitiven Detektoren wahrgenommen und zu einem Bild zusammengesetzt werden können. PD Dr. Dr. Ferdinand Knieling erforscht in seinem ERC-geförderten Projekt, wie MSOT weiterentwickelt und für die frühzeitige Lokalisierung von Entzündungsprozessen im Darm eingesetzt werden kann. Zusammen mit seinem Team hat er entdeckt, dass Farbstoffe, die auf oralem Wege verabreicht werden, die dynamische Visualisierung des gesamten Darmtrakts ermöglichen. Dieser molekularsensitive Ansatz hat den Vorteil, dass solche Kontrastmittel nicht systemisch absorbiert werden und weitgehend unverändert ausgeschieden werden.

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Stefan Uderhardt wurde für seine bisherigen herausragenden Leistungen in der Wissenschaft sowie für ein besonders innovatives Forschungsprojekt ausgezeichnet. Mit dem Geld will der Wissenschaftler herausfinden, wie der Körper zielgerichtet auf Gefahren mit Immunreaktionen reagiert. In seinem Projekt mit dem Namen „Network Synergies in Stromal Tissue Homeostasis and Prevention of Inflammatory Disease“ schlägt Stefan Uderhardt ein revolutionäres Konzept vor, in dem er ein „Internet des Gewebes“ postuliert, welches den Ort, die Zeit und das Ausmaß des Schadens den Fresszellen mitteilt.

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Den ERC Starting Grant will Braun nutzen, um die Auswirkungen der Digitalisierung im Gesundheitsbereich auf den Menschen genauer zu untersuchen. „Zu den aufkommenden Technologien gehören sogenannte Digitale Zwillinge“, sagt der Ethiker. Bei einem solchen Digitalen Zwilling handelt es sich um Simulationen von bestimmten Körperfunktionen beziehungsweise von Organen, die mittels Methoden Künstlicher Intelligenz erstellt wurden. Diese können in Echtzeit Vorhersagen zu Gesundheitsrisiken und Krankheitsverläufen erstellen und individuelle Feedbacks und Warnungen geben. Der Digitale Zwilling könnte auch für Tests herhalten, ob oder welche Behandlungsmethoden bei einer bestimmten Person erfolgversprechend sind. Ebenso könnten Operationen trainiert und getestet werden.

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Dr. Johannes Fürst möchte mit seinem Projekt FRAGILE diese Prognosen der Vorhersagemodelle für die Entwicklung von Gletschern deutlich verbessern. Dafür will er immense Mengen bislang meist ungenutzter Fernerkundungsdaten – also Satellitenbilder – der vergangenen 20 bis 30 Jahre verwerten und systematisch für die Modellierung heranziehen. Die Datenflut beinhaltet eine inzwischen zweiwöchentliche Abdeckung jedes Gletschers auf unserem Planeten, inklusive der Vermessung seiner momentanen Geschwindigkeit und seiner Oberfläche. Diese Information soll systematisch und über die Zeit hinweg in das neue Vorhersagemodell einfließen.

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Dr. Dominik Munz will in seinem Projekt PUSH-IT mit seinem Team neue Reaktionskonzepte entwickeln, um Wunschreaktionen anzustoßen, die für die Herstellung von Medikamenten oder für die Energieumwandlung und -speicherung benötigt werden. Die avisierten „Traumreaktionen“ sollen durch eine Separierung von Ladungen, das heißt dem Schubsen („Pushen“) von Elektronen in chemischen Bindungen, ermöglicht werden.

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Das Ziel von Dr. Benoit Merles Projekts ist es, die Nanoindentierung zu einem neuen Werkzeug für Versuche mit hoher Verformungsrate zu entwickeln – durch gleichzeitige Fortschritte bei Hardware und experimentellen Methoden. Das neue Verfahren wird millionenfach höhere Verformungsraten charakterisieren können als bisherige Methoden – auf millionenfach kleinerer Ebene.

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Veit Rothhammer beschäftigt sich mit der Rolle von Astrozyten bei Autoimmunerkrankungen des Gehirns und des Rückenmarks wie Multiple Sklerose. Astrozyten beeinflussen schwer therapierbare Phasen der Multiplen Sklerose maßgeblich. Durch ein besseres Verständnis ihrer Funktion soll es gelingen, neue Therapieansätze für die Krankheit zu entwickeln, um die starken Schäden an Gehirn und Rückenmark zu behandeln.

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Bei den Erkrankten einer Autoimmunerkrankung kann das Immunsystem nicht mehr zwischen eigenem Gewebe und einer Bedrohung von außen unterscheiden und löst im Körper als Abwehrreaktion eine Entzündung aus, zunächst meist in einem Organ – etwa dem Darm oder der Haut. Die Entzündung breitet sich oft im Lauf der Zeit von dem ursprünglich befallenen Organ auf andere Bereiche im Körper aus und die Erkrankung wird schwerwiegender. Mit seiner Arbeitsgruppe untersucht Dr. Andreas Ramming molekulare Mechanismen, die jene Ausbreitung der Autoimmunreaktion auf andere Regionen im Körper triggern. Er und sein Team haben in den vergangenen Jahren Daten gesammelt und erste molekulare Signaturen entdeckt, die anscheinend diese verhängnisvolle Entwicklung begünstigen. Nun wollen die Mediziner den Prozessen dahinter tiefer auf den Grund gehen und verstehen, welche Zellen beteiligt sind.

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Stahl ist als Werkstoff zwar schon Jahrtausende alt, wird aber auch in Zukunft eine wichtige Rolle spielen. Wenn Wasserstoff zu einem wichtigen Energieträger wird und zum Beispiel Stahltanks zu dessen Lagerung benötigt werden, wird die Weiterentwicklung des Materials äußerst wichtig. Dieser Aufgabe hat sich Peter Felfer verschrieben. Wasserstoff ist eigentlich der Erzfeind von Stahl. Dringt das Element in das Metall ein, wird fester und zäher Stahl plötzlich spröde und brüchig. Peter Felfer erforscht die dahinterliegenden Mechanismen.

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