Ja, meine Damen und Herren, also ich freue mich
Ihnen diese Nano-Wissenschaften hier mal vorstellen zu können.
Und ich möchte das so tun, dass ich Ihnen so
ein paar Beispiele bringe, wo heute Nano-Wissenschaften eine Rolle spielen.
Und letztlich diese ganzen Nano-Wissenschaften und Nano-Technologie, das ist eine ganz große Querschnittswissenschaft.
Das geht von der Physik bis in die Medizin hinein.
Und da will ich Ihnen auch heute ein paar Beispiele bringen.
Das, was wir in unserem Studiengang hier in Hamburg,
im Bachelor und dem Master etabliert haben,
wir waren so einer der ersten Universitäten,
die das angeboten haben
Das ist hauptsächlich von der Physik und der Chemie getragen.
Also die Medizin ist da nicht so stark drin. Das liegt einfach daran,
dass es eben wirklich so interdisziplinär ist und dass jeder,
der traditionellen Fachbereiche auch natürlich will,
dass die Studenten ein bisschen tiefer in die Ausbildung reingucken.
Nichtsdestotrotz, dieser biologische Teil wird auch zum Teil abgedeckt,
eben durch und solche Dinge. Aber lassen Sie mich einfach
mal anfangen und so ein bisschen ein Gefühl Ihnen geben, worum es dabei geht.
Was ist überhaupt Nano? Diese Abkürzung steht einfach für eine Größe,
es ist eine Vorsilbe für 10 hoch minus 9,
also Nanometer heißt ein Milliardenstel Meter oder ein Millionenstel Millimeter.
Das sind so die Größen, mit denen wir uns beschäftigen.
Und wenn man sich da mal umguckt,
da gibt es im Wesentlichen zwei Bereiche, die eine große Rolle spielen.
Hier ist so eine Skala gezeigt, Die ist logorithmisch,
also es hängt bei einem Meter hier an und dann Zehntelmeter,
hundertstel, tausendstel und so weiter geht das immer in Einheiten runter.
Und hier unten sind wir in diesem Bereich, wo wir also jetzt Nanometer haben.
Und wenn man da mal schaut, das ist ein Größenbereich,
der in der Technik heute, das sind hauptsächlich die physikalischen Verfahren,
zum Beispiel verwendet wird, wenn sie moderne Chips haben.
Das, was in den Computerprozessoren heute drin ist,
da werden Strukturen hergestellt, die sind teilweise nur noch zehn Nanometer breit,
ganz schmale, enge Bereiche,
um es einfach klein zu machen und dann ist der Weg für die Elektronen,
die den Strom da drin erzeugen, mit dem geschaltet und gerechnet wird,
kurz.
Und wenn der Weg kurz ist, können die das schnell machen.
Das ist einfach der Hintergrund. Und dass die Schweicherdichten sehr hoch werden.
Das ist also so ein Bereich, in den technischen Bereichen.
Dann gibt es viele Materialien, auch die Produkte enthalten,
die Nanometer groß sind. Da werde ich gleich noch drauf eingehen.
Und dann gibt es den ganz großen Bereich der Natur.
Und wenn man in der Natur mal nachschaut, im Nanometerbereich,
da haben wir zum Beispiel den Durchmesser der DNA,
der ist so zwei Nanometer breit.
Wenn man sich anguckt, ein etwas komplexeres Schon ein
kleines Gebilde, was ganz ordentlich was anrichten kann.
Ein Virus, der ist so 50 bis 100 Narmometer groß.
Wenn es noch komplexer wird in der Natur,
eine Blutzelle, die ist dann Mikrometer groß.
Jetzt kann man sich fragen, warum ist das so?
Warum macht die Natur DNA so klein? Warum macht sie
ein Virus, etwas größer, warum eine Zelle noch größer?
Und die Antwort ist ganz einfach, es geht nicht kleiner.
Die Natur hat für die Funktionalitäten, die sie verwirklicht in Lebensprozessen,
das so lange optimiert über den gesamten Bereich der Evolution,
den ganzen Zeitraum, dass es in der Zeit, dass es optimal funktioniert.
Und damit das optimal funktioniert und damit so eine Funktionalität wie Lebensprozesse entstehen können,
kann man das nicht auf kleinere Längenskala machen.
Man kann nicht mit kleinen Molekülen Lebensprozesse so veranstalten,
dass Erkennungsfunktionen möglich sind und all diese Dinge.
Das, was wie eine Zelle funktioniert oder ein ganzer Organismus.
Das bedarf einfach dieser größeren Strukturen und der Wechselwirkung von kleineren Moleküleinheiten untereinander.
Und im Grunde genommen wollen wir nichts weiter als das nachmachen.
Die Physiker fangen an neben großem Klotz und machen den immer feiner und kleiner und wie ich Chemiker,
wir machen das andersrum,
wir fangen mit eben molekularen Verbindungen an und synthetisieren die so zusammen,
so wie die Natur das im Grunde genommen auch macht,
von unten nach oben, buttom up, wie das dann auf schlau heißt, machen wir immer komplexere Strukturen mit höherer Funktionalität.
Und diese Sachen,
die man da heute so schon teilweise kann oder die noch in den Versuchsküchen der Forscher sind,
die betreffen im Grunde genommen vier sehr wichtige Bereiche in unserer Gesellschaft technologischen Entwicklung und das sind einmal die Dinge,
Informationen und Kommunikation das, was hier dargestellt sind, sind so die Schlüsseltechnologien dieses Jahrhunderts.
Als solches wird es bezeichnet. Also da geht es eben ganz klar,
Speicherdichten erhöhen, ganze Digitalisierung, schneller werden und so weiter und so weiter.
Das ist ein Bereich, da werde ich heute nicht so viel drüber erzählen.
Dann der andere Bereich Mobilität, Leichtgewichtssysteme dabei, im Hintergrund auch schon Energie. Das,
was dann ganz besonders eben nochmal extra gehighlightet ist,
hier Energie sparen, Energie konvertieren, Alternative,
Energien nutzen, ist ihr Thema heute,
was gerade vor dem Hintergrund eben des Klimawandels eine ganz,
ganz entscheidende Bedeutung hat,
dass wir zum einen von den fossilen Brennstoffen wegkommen und zum anderen,
dass wir Möglichkeiten dadurch entwickeln müssen,
sparsam mit der Energie umzugehen und sehr effiziente Systeme auch haben,
um Energie nutzen zu können.
So, und dann schließlich der Bereich Medizin,
wo es darum geht, neue Therapien,
neue diagnostische Verfahren zu entwickeln, zum Beispiel für Krebs,
aber auch für andere Dinge.
So, so viel zur Einführung
ganz kurz zu diesen Dingen
Nano, Materialien, Nano-Partikel, wie stellen wir her?
Das ist ein ganz normaler synthetischer Prozess,
wenn sie sich irgendwo an ihren Chemieunterricht in der Schule erinnern.
Sie haben zwei Flüssigkeiten. Der Lehrer kippt die zusammen und
dann wird es entweder bunt oder es blubbert oder es stinkt oder macht irgendwas.
Und bei uns ist es so, das machen sie auch.
Und da gibt es dann im Prinzip eigentlich einen Niederschlag.
Also was Festes würde ausfallen. Aber wir haben Tricks,
wir haben noch andere Moleküle da drin.
Man sieht das bei dem Licht hier schlecht,
aber die legen sich auf die Oberfläche dieser ganz kleinen gebildeten Kristellchen,
die da sind
Ist im Grunde genommen nur der Trick,
den wir mehr oder weniger experimentell über viele Jahre gelernt haben,
wie man diesen Prozess der Keimbildung und des Wachstums dieser Partikel steuert,
dass man nachher die richtigen Größen raus hat.
Ich zeige Ihnen jetzt mal, das haben wir ganz gut gelernt,
man kann sich das angucken,
vieles in der Entwicklung geht damit her,
dass man die entsprechenden Methoden hat, Dinge zu sehen,
was man nicht sieht, kann man nicht kontrollieren.
Und da hat es in den letzten Jahrzehnten gute Entwicklungen in der Elektronenmikroskopie
gegeben und ich zeige Ihnen jetzt mal so einen kleinen Film,
wie wir uns die Teilchen angucken.
Das hier ist so ein Ausschnitt einer Probe, wie wir es im Elektronenmikroskop sehen.
Im Elektronenmikroskop, da kommt so ein kleines Netzchen rein.
Das ist das, was man hier sieht, diese Stege.
Der Abstand, diese Löcher hier drin, diese Flächen sind
ungefähr 100 Mikrometer groß, also so weit wie ein Haar.
Und der ganze, dieses ganze Netzchen ist überdeckt mit einem Kohlefilm.
Der ist durchsichtig für Elektronen, mit denen man die Aufnahme macht.
Also so praktisch wie ein Glasobjekträger im normalen Lichtmikroskop. So,
und dann haben wir aus diesem, so eine Partikelösung genommen.
Hier stehen auch so Lösungen rum. Also typischerweise so
eine Lösung, Tropfen draufgegeben. Und jetzt gucken wir uns
das an, wie diese Partikelchen da aussehen
Und jetzt vergrößern wir diese ganze Geschichte.
Und das sehen Sie dann, jetzt sehen Sie,
da kommen kleine Pügelchen, das sind die Teilchen.
Und Sie sehen, dass die sehr, sehr,
sehr einheitlich sind. In der Größe, Sie sehen,
dass sich die ganz regelmäßig anordnen. Das ist für manche Dinge
sehr wichtig. Und die Mikroskope sind heute ganz ordentlich geworden.
Man kann sich das ein bisschen genauer angucken dabei,
wie Sie das hier sehen.
Jetzt sieht man die Kristallebenen, die Netzebenen im Kristall selber.
Und man vergrößert dann immer weiter hinein.
Und was Sie dann nachher sehen, sind eben hier
die einzelnen Atome
Das ist Eisen-Oxid, also Rost, wenn sie so wollen.
Das ist ein Nanometer hier, der Abstand. Die Vergrößerung
ist ungefähr so, als würde ich jetzt den Pointer nehmen
und einmal so von hier bis Tokio auf die Länge bringen.
Also es ist schon ganz gewaltig, was man da heute machen kann.
Ja, so sehen diese Teilchen aus. Wir wissen,
wie sie aussehen. Das hat viel geholfen. Und es
gibt heute noch ganz tolle Verfahren, eben auch bei Desi draußen.
Haben Sie vielleicht auch was von gehört von Exzellenzklustern und sowas,
wo wir Methoden haben, noch mit anderen Methoden,
als die Elektronenmikroskopie, das auch noch Zeit aufgelöst zu sehen.
Also ganz großartige Dinge, wo man heute einen tiefen Einblick kriegt,
Struktur und die Bewegung von solchen namoskopischen Objekten.
Wenn man jetzt mal guckt, was macht die denn so interessant,
diese Partikel, dann sind das im Grunde genommen drei Eigenschaften.
Die eine Eigenschaft ist, dass sie eine sehr große Oberfläche haben.
Und das ist eine ganz einfache Geschichte. Im Grunde genommen liegt das nur daran,
dass sie einen großen Klotz haben und zeigt ihnen,
dass man ihr,
wenn sie so einen großen Klotz haben und machen den immer kleiner,
hacken den denen immer kleineren Würfelchen und zählen ab,
wie viele Atome sind an der Oberfläche und wie viele sind im Inneren,
dann werden natürlich immer mehr im Verhältnis an der Oberfläche
sein,
je kleiner
diese Strukturen sind
Ja, und das ist eine dieser Geschichten. Die andere
Sache ist, dass wir neue oder quantenmechanische Effekte haben.
Da geht es also wieder in die Physik hinein.
Dass man also ein Material hat, was unterschiedlich einfach nur
in der Größe ist und dann ganz unterschiedliche Farben hat.
Ich habe das hier auch hier vorne stehen,
die Dinger, diese Fläschchen und sie sehen,
die leuchten ganz fantastisch in allen möglichen Farben.
Und das liegt nur daran, dass diese Partikel,
die da drin sind, unterschiedlich groß sind.
Und dann neue magnetische Eigenschaften, all solche Dinge passieren da in diesem Größenbereich.
Und dann schließlich kommt eben der Teil in der Biologie,
wo es dann darum geht, eben Selbsterkennung oder Erkennungsprozesse,
Selbstassemblierungsprozesse darüber zu steuern.
Vielleicht ganz kurz einen ganz schnellen Durchlauf mal eben diese Geschichten mit der großen Oberfläche.
Ich sagte Ihnen schon, das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen
wird immer größer. Und das ist hier so exemplarisch gezeigt,
wenn man also einen Würfel von einem Meter Kantenlänge
immer kleiner hackt und in diesem Bereich von einem Nanometer kommt,
dann sind genauso viele Atome auf der Oberfläche wie im Innern.
Und die Atome auf den Oberflächen haben andere Eigenschaften als im
Inneren.
Den fehlen einfach Nachbarn
So am Rand und das ist denen alles nicht so angenehm.
Und die sind energiereicher und haben ganz andere Eigenschaften,
dadurch kriegen die Substanzen andere Schmelzpunkte und all solche Geschichten.
Und schließlich werden die klein genug sind, die Teilchen in diesem Nanometerbereich,
das sehen sie hier auch an diesen Proben.
Diese Proben sind durchsichtig, klar. Und das sind klare
Lösungen und das liegt auch an der Größe, wie normale Moleküle.
So, jetzt ganz, ganz schnell mal eben,
wo im täglichen Leben sie permanent mit solchen kleinen Nano-Partikeln schon zu tun haben,
wenn sie einen Orangensaft trinken oder sowas,
Karotin,
wird in kleinen Koloidteilchen
da verkauft
Das ist nicht selber wasserlöslich. Da muss man irgendwas drumherum machen
und macht da auch so 100 Nanometer große Teilchen draus.
Nimmt man. Oder wenn sie gucken, viele Dinge,
wo man gar nicht merkt, das ist Nano oder irgendwas,
wenn sie Plastikfolien heute haben, die halten viel länger frisch als früher.
Und das liegt daran,
dass so eine Plastikfolie heute wirklich ein Hightech-Produkt ist,
wenn sie ein teureres kaufen, wo man einfach einen Film hat.
Und man muss ja verhindern, dass der Sauerstoff da durchgeht.
Und da bringt man so schichtförmige Plättchen, Nano-Plättchen dann da rein,
dass dieser Sauerstoff einen viel weiteren Weg dann gehen muss.
Und dadurch ist das so,
obwohl sie eine ganz dünne Folie haben,
dass das praktisch so wirkt
wie eine dicke Folie
Andere Effekte, die sie vielleicht auch kennen und die man in der Technik nachmacht,
die auch nur was mit der Oberflächenstrukturierung zu tun haben,
ist zum Beispiel der Lotus-Effekt.
Wenn Sie eine Lotus-Pflanze haben oder auch viele andere Pflanzen,
die im Garten wachsen, die haben diesen Effekt,
dass das Wasser von der Oberfläche abperlt.
Und das ist hier mal gezeigt, läuft ein bisschen langsam,
aber es macht nichts. Na, locker. Ja,
also, die Sache dabei ist,
dass man auf der Oberfläche der Blattoberfläche ganz feine Mikros Mikrometer in dem Fall große,
so kleine Pyramiden da drauf hat und die Wassertropfen,
die rollen da einfach drüber.
Und wenn da Dreck drauf ist, dann neben diese Wassertropfen
diesen Dreck mit. Und das ist nur eine Folge,
das ist so abperlt davon, ist nur eine Folge davon,
dass die Oberfläche so strukturiert ist, nicht etwa besonders glatt bei solchen Sachen.
Und das ist eine Geschichte,
die können sie auch zu Hause im täglichen Leben beobachten,
wenn sie ein Wassertropfen haben und geben denen irgendwo auf etwas drauf,
sagen wir mal,
auf ein Papier oder sowas,
dann spreizt sich das
Und wenn sie gucken,
der Wassertropfen ist gespreizt und hat hier so einen charakteristischen Winkel,
der ist einfach charakteristisch dafür,
auf was für einem Material sie den Wassertropfen aufbringen,
wenn sie den Wassertropfen in eine Pefflon-Pfanne packen,
dann sieht der Tropfen anders aus.
Und dann hat der einen anderen Kontaktwinkel, wie man das nennt.
Und das Nutzen, Tropfen müssen diesen Kontaktwinkel einstellen.
Das geht nicht anders. Das ist Thermodynamik und da kommt man nicht drum rum.
Das ist eine Geschichte, ganz klassische Physik oder physikalische Chemie.
Das geht nicht anders. So, und da ist jetzt die Geschichte,
wenn sie einen Tropfen haben und sie haben jetzt solche zackigen
Untergrund Zacken sind viel kleiner als der Wassertropfen.
Dann würde ja, damit der Tropfen sich hier draufsetzen kann und benetzen kann,
müsste er an diesen Kanten von diesen Zacken diesen Kontaktwinkel einnehmen.
Und das kann er nicht, weil er viel zu groß ist.
Und als Folge dessen geht er einfach nach oben und rollt dann über diese Spitzen rüber,
so wie ein Farkier über ein Nagelbett rüberläuft.
Und somit wird er sauber. Das sind so Anwendungen,
Farben und sowas macht man das heute teilweise,
wo einfach was in die Technik eingezogen ist und man gar
nicht so großartig drüber nachdachte, dass das Nano ist.
Ich habe noch ein schönes Beispiel, die Größe von Oberflächen kontrolliert.
Das ist der sogenannte Livestraw. Das ist eine Geschichte.
Da hat man einen Strohhalm und der Strohhalm besteht aus Textilhalsern.
Und diese Textilfasern, die haben eben ganz feine Poren.
So poröse Schaumstoffe oder so konnte man schon früher machen.
Aber was man mit der Nanotechnologie kann, ist,
dass diese Poren alle gleich groß sind. So ähnlich,
wie sie das am Anfang gesehen haben bei den Teilchen,
dass die gleich groß waren.
Und der Porendurchmesser ist hier 10 bis 20 Nanometer groß.
Und das ist ganz entscheidend, dass der auch
nicht an einer Stelle
größer ist
Wenn Sie so ein Strohhalm nehmen,
dann kann man einfach verdrecktes, verseuchtes Wasser trinken damit.
Wenn Sie sich am Anfang erinnern, Viren sind 50 Narmometer groß,
die passen da nicht durch. Sie können einfach,
und das Ding filtert Ihnen, die biologischen Krankheitserreger einfach raus.
Und das ist natürlich eine ganz tolle Geschichte. Ich meine,
wenn man sich überlegt, bei solchen Sachen,
wenn Überschwemmungsgebiete sind und sowas und wo Wasserknappheit ist und dann das Hauptproblem sind die Seuchen,
die hinterherkommen und wie dann eine anständige Trinkwasserversorgung herzustellen.
Und mit sowas, sowas hilft dabei. So,
jetzt kommen wir vielleicht mal zu einer Geschichte,
wo es um Nachmachen von natürlichen Dingen geht.
Und wenn man in die Natur guckt,
guckt sich zum Beispiel solche Muscheln an. Dieses Perlmut,
was in der Muschel ist, das zeichnet sich durch zwei Dinge aus.
Das eine ist, das glänzt so schön und schildert in verschiedenen Farben.
Das macht es hübsch für uns. Und die andere Geschichte
ist, dieses Material hat unglaublich gute mechanische Eigenschaften.
Das ist härter als ganz viele technische Materialien,
die man heute macht, also so Kompositmaterialien, die auf Plastik basieren.
Und die bestehen diese natürlichen Materialien, wie eben der Opal,
also hier das Perlmuth oder Zahnschmelz oder sowas,
das sind Namometer große Schichten hier und zwischen den Schichten befindet sich,
finden sich organische Substanzen, also Kollagenen, Proteine und solche Geschichten.
Und dieser Mix aus eigentlich weichem organischen Material und dem Harten Knochenmaterial,
wenn sie so wollen, der ist es,
der diese besonderen mechanischen Eigenschaften ausmacht und diese Struktur,
diese regelmäßige Geschichtsstruktur hier drin, die macht,
dass das so schön glitzert,
dass in diese Interferenz waren
Und so Sachen, die versuchen wir auch nachzumachen,
dass zum Beispiel eine Kooperation mit der TU Harburg,
wo die Ingenieure sitzen, die an solchen Materialien interessiert sind.
Und da nehmen wir diese Eisen-Obsit-Partikel,
die ich Ihnen am Anfang gezeigt habe, in der Elektronenmikroskopie,
wo ich sagte, das ist Rost,
haben wir aber auch andere Teilchen nehmen, die nicht so dunkel sind.
Und die haben wir hergestellt, auf den Oberflächen befindet sich
diese Substanz hier, das ist Ölsäure.
Also das, was tatsächlich in Olivenöl und sowas drin ist.
Und damit stabilisiert man die Oberflächen dieser Partikel. Und die
kann man dann so als Pulver generieren und dann kann man diese Partikel einfach pressen.
So, und dann gehen diese Ölsäuren da so zusammen und Ölsäuren
haben chemisch eine Doppelbindung da drin. Das ist das,
was die ungesättigten Fettsäuren ausmacht,
die der Körper besser abbauen kann und das besser abbauen,
heißt auch,
die sind chemisch reaktiv und genau das nutzen wir aus,
dass wir nämlich an der Stelle chemische Reaktionen durchführen und diese
ganzen Ketten untereinander vernetzen und dadurch entsteht praktisch ein natürliches Biopolymer aus diesem ganzen Zeug,
was wir da haben aus der Ölsäure und das umgibt dann
diese Partikelchen
Sehen Sie auch in den beresten Materialien, die ordnen sich
richtig toll an, diese Systeme hier und sind ganz regelmäßig dargestellt.
Und wenn man dann diese Geschichten gepresst hat und ein bisschen heiß gemacht hat,
dann kann man also sehen, auf solchen typischen Diagrammen,
die die Ingenieure benutzen, um die mechanischen Eigenschaften zu charakterisieren,
und zwar Härte gegen Elastizitätsmodul,
also wie das auf Druck reagiert.
Und da sind die besten Materialien,
sind immer oben rechts in der Ecke,
wie bei allen Auftragungen.
Das ist das,
was tatsächlich
die Natur hinkriegt
Folie ist schon ein bisschen älter, wir sind mittlerweile schon besser,
so ungefähr hier angelangt, das sind unsere Partikel,
die sind noch schlechter als die Natur,
aber dass hier vorne dieser Bereich war das,
was man sonst heute in der Technik realisieren konnte.
Also, gibt einen schönen Weg,
man kann auch viel forschen, das ist immer gut,
aber das ist ein toller Ansatz und das geht ganz gut.
Und solche Materialien, solche Keramiken praktisch,
die man bei sehr nie moderaten Temperaturen verarbeiten kann,
die sind für viele Dinge interessant,
Kompositmaterialien nennt man die, Nano-Komposite dabei.
Und diese Nano-Komposite werden generell auch schon in der Natur eingesetzt,
teilweise der Technik, teilweise mit anderen Zusammensetzungen dabei.
Typisches Beispiel sind die Flugzeuge heute mit den Kohlefaserverbundwerkstoffen.
Da sind auch solche Systeme. Und eine andere Geschichte,
wo wir auch wieder so eine Eigenschaft dieses Perlmutz letztlich ausnutzen,
ist der Versuch, die Triebwerke von solchen Flugzeugen effektiver zu machen.
Und das ist eine Sache, diese Turbinenschaufeln in Flugzeugen,
die, das ist so eine Turbine,
hier vorne dreht die sich und hier hinten sind die Schaufeln.
Und dann wird hier ordentlich Temperatur erzeugt durch den Jet
Da drin ist. Und diese Turbinen,
die sind so auf 1200 Grad ungefähr werden, die heißt,
diese Turbinenblätter, und die müssen deswegen geschützt werden.
In dem richtigen Strahl da, der da hinten rauskommt, dieses Heiße.
Und man will sogar mit den Temperaturen noch weiter hoch,
denn je höher man in der Temperatur ist, desto höher wird der Wirkungsgrad.
Und man hat ganz spezielle Legierungen, mit denen man sowas,
die so einigermaßen stabil sind dafür,
aber die muss man auch noch schützen.
Also da hat man eine Legierung, Super Alloys,
heißen die schon, weil die so toll sind.
Und dann kommt so eine Art Kleber da drauf und
dann macht man heute noch eine Wärmeisolationsschicht dazu
Diese Wärme-Isolationsschicht besteht aus keramischen Säulen so praktisch. Und die
damit so Plasma-Spray-Verfahren nennt sich das dann, aufgebracht werden.
Und durch diese Schichten wird die Temperatur auf der Oberfläche
zwischen 100 und 300 Grad reduziert. Also hier drunter,
hier draußen ist 300 Grad heißer als hier. Und die Idee,
die wir da hatten, das war zum Beispiel etwas,
wo wir jetzt diesen Effekt vom Perlmut ausnutzen.
Wir nehmen jetzt nicht mehr solche großen, dicken Säulen,
sondern wir sehen, wir nehmen da,
in dem Falle sind es Mikrometer große Partikel, lagern wir übereinander.
Dadurch haben die ganz wenig Kontaktflächen untereinander. Das heißt schon,
die Wärmeleitfähigkeit wird schlecht. Der kann dünnere Schichten nehmen.
Und was dadurch eine geringe Wärmeleitfähigkeit und was eben das Besondere ist,
man nutzt das aus, was das Schillern bei den Perlenmuth ist,
wenn nämlich diese regelmäßig übereinander liegen hier, diese Geschichten,
dann wird das Licht reflektiert.
Das sind die Interferenzfarben. Und wenn man das im Mikrometerbereich
macht, ist es die Wärmestrahlung, die das macht.
Und damit kann man ungefähr 80 bis 90 Prozent der Wärmstrahlung reflektieren.
Und das ist natürlich eine tolle Geschichte
Und dann geht es darum, jetzt mit den Ingenieuren und so
zu versuchen, diese Sachen auch stabil genug zu machen,
dass die im Flugzeug lang genug halten.
Ja, also sie haben gesehen, so hier Hamburg aktuell nach
Airbus und so spielt das alles auch mal eine Rolle.
Und dann vielleicht sieht es dann in Zukunft mal so aus,
von der Natur abgeguckte Flieger,
die wir dann da irgendwo mal vielleicht in Finkenwerder sehen.
Darüber kann man schmunzeln, aber es gibt tatsächlich viele Studien auch.
Auch die NASA macht solche Studien, wo man eben versucht,
Flugzeuge durchaus funktionaler zu machen. Und eine Geschichte dazu ist,
dass man wenn man sich den Flug eines Adlers anguckt und die Flügel,
dann sind die viel cleverer als die eines Flugzeuges,
weil die die Form permanent ändern.
Und man will also in Zukunft gerne solche Systeme haben,
wo die Form der Tragflächen sich richtig verändern kann,
weil in der Start- und Landephase braucht man ja eben ganz andere aerodynamische Bedingungen dabei.
Und das können die Vögel viel, viel besser als die Flugzeuge,
die dann nur so ein paar Klappen ausfahren.
Und da kommt dann auch wieder irgendwann diese ganze Nano- und Mikrotechnologie ins Spiel,
weil man nämlich, es gibt Materialien, Aktuatoren heißen die,
dann eine Spannung anlegt, dann ziehen die sich zusammen wie ein künstlicher Muskel.
Und sie sehen, das ist immer wieder so,
da ist Natur auf der einen Seite und Technik auf der anderen Seite,
das sind so die modernen Konzepte, die man dabei macht.
Ja, eine Geschichte dabei, ganz kurz,
man kann mittlerweile diese Nano-Materialien auch wirklich in größeren Mengen herstellen,
dann dabei, das haben wir hier in Hamburg sehr stark pioniert.
Da gibt es solche praktisch Automaten für, mit denen man
diese Partikel herstellen kann. Das ist das,
was sie da vorne sehen, diese Teilchen,
die kann man im Tonnenmaßstab im Grunde genommen pro Jahr herstellen dabei.
Und da fragen sie sich, wozu brauchen wir die denn
jetzt alles
Ja, war noch mal so ein paar Teilchen.
Können wir noch mal da, ich dübe mal weggehen.
Hier diese Flaschen, die sie da auch gesehen haben.
Und sie haben am Anfang, habe ich Ihnen das schon gezeigt,
wie schön diese Teilchen leuchten, wenn man die hier mit blauem Licht anstrahlt.
Das ist die Florizenz dieser Partikel. Und das,
was Sie da sehen, das ist dieses Rot hier zum Beispiel,
das ist wirklich ein ganz reines Rot.
Das leuchtet so richtig schön rot. Und dann sagen,
ja, es ist schön, das ist einerseits ganz hübsch,
aber das ist auch wichtig. Und zwar,
wenn Sie heute neue Fernseher kaufen und jetzt nicht die billigsten nehmen,
dann gibt es im Grunde genommen so zwei konkurrierenden Techniken,
Eine sind die Q-LEED-Fernseher, weil wenn sie so einfach zum Media Markt oder Saturn oder irgendwo hingehen.
Und das andere sind die OLEDs. Und diese QLEDs,
die sind also ganz super,
sind im Grunde genommen nur eine Weiterentwicklung der alten Flüssigkristalldisplays und deswegen
auch billiger als die OLEDs und haltbarer im Übrigen.
Die OLEDs bestechen durch ihre Farbe, aber die lässt im
ersten Jahr ziemlich stark nach. Hier, die Ersten,
die das eingeführt hatten, waren mal Sony vor,
ich glaube, vier oder fünf Jahren, ging das,
kam der erste Fernseher,
der ein deutlich besseres Grün und ein deutlich besseres Rot machte
Und ich will Ihnen das kurz erklären, was da in
diesen Fernsehern abläuft, wofür man diese Partikel braucht.
Den Aufbau eines Displays bei einem Fernseher oder Computerdisplays,
der geht folgendermaßen. Sie haben vorne ihre Bildpunkte und jeder
Bildpunkt besteht aus drei nochmal einzelnen Farbpunkten.
Einmal in rot, in grün und in blau.
Deswegen heißt das RGB. So, und diese drei Farben,
rot, grün und blau, die können sie nicht so unterscheidender.
Die werden praktisch auf kleinstem Raum gemischt und sie kriegen ein
Gemisch von unterschiedlich intensiven rot,
grün und blau
Damit mischen sie alle anderen Farben zusammen. Und jetzt werden
diese einzelnen Bildpunkte in der Intensität dahinter von solchen Flüssigkristallen gesteuert,
Flüssigkristalle ändern die Polarisationsrichtung des Lichtes und von hinten beleuchtet.
Und dann hat man hinten eine weiße Scheibe praktisch,
die leuchtet nach vorne raus. Und da wird das weiße Licht
polarisiert. Und dann wird es nochmal die Polarisationsebene gedreht.
Und da kommt nochmal ein Polarisationsfilter. Und dann kommt der Farbfilter,
der aus dem weißen Licht rotes, grünes und blaues Licht macht.
Da sehen Sie schon ganz, ganz viel Lichtgeld verloren.
Deswegen sind die energetisch gar nicht gut,
diese Displays
Und dann kommt das oben raus. So. Und was man
jetzt eigentlich nur gemacht hat bei diesen QLEDs ist,
dass man hier hinten eine blaue LED benutzt hat,
die weiß es im Übrigen, auch eine blaue,
die nur schon ein paar Forsferszierende Substanzen mit drin hat.
Und dann kommt blaues Licht von hinten und dann hat man
hier an dieser Stelle rote und grüne Quantum dort,
wie die Dinger heißen,
diese kleinen Teilchen reingemacht und kann damit jetzt das Gemisch von blau,
grün und rot sehr gut machen.
Und ganz wichtig dabei ist, dass man dabei den Farbraum sehr gut abdeckt.
Über Farben gibt es ja schon seit Goethe viele Philosophien darüber.
Und man ist dazu übergegangen, dass man alle Farben in diesem Diagramm darstellt.
Das ist einfach experimentell mal ermittelt worden. Man hat Leuten
mit einem Spektrographen Farben vorgeführt und die mussten sagen,
wie sie die sehen und wie die einzelnen Wellenlängen und wenn
man die gemischt hat aus verschiedenen Farben, was dann rausgekommen ist.
Und das ist also so eine Geschichte, eine Seite rot,
eine Seite blau, eine Seite grün.
Und in der Mitte, wenn man alles mischt, ist der Weißpunkt. So,
und wenn man jetzt normale Weiß erlebt, Idee hat,
eine weise LED, dann ist das eigentlich eine blaue,
die da drüber einen Phosphor hat, eine Phosphorisierende Substanz,
die einen Teil des blauen Lichtes in rotes und in grünes Licht umwandelt.
Wenn man sich das Spektrum anguckt, des Lichtes, was rauskommt,
ist es aber so, dass es keine guten Phosphore dafür gibt.
Da hat man echte Probleme in der Entwicklung gehabt.
Gibt es bis heute nicht. Und deswegen ist das Licht,
was rauskommt. Hier ist das ganze sichtbare Licht gezeigt,
da sehen Sie in der Intensität einen Rieseneinknick im Grünen und im Roten.
Und deswegen ist dieses weiße LED-Licht nicht so schön.
Und es ist einfach nicht natürlich
Und da kommen jetzt diese Quantumdotz ins Spiel, indem man
nämlich diese drei Farben sehr genau und scharf darstellen kann.
Und dann gibt es eben solche Bilder,
die man dann zeigen kann,
aus diesem Farbraum kann man mit herkömmlichen Fernsehern nur so einen
ganz kleinen Bereich dieser Farben wirklich darstellen und mit dem Quantumdotz
kann man eben einen sehr viel größeren Farbbereich darstellen,
der besser ist als die Normen, die die Grafiker und so auf der Welt haben.
Und deswegen hat sich das auch so schnell durchgesetzt. So,
soviel dazu, dann jetzt noch eine kurze Geschichte aus der Technik.
Da geht es um alternative Energiesysteme und CO2-Reduktion und solche Geschichten,
Elektroautos. Da ist ja momentan so dieser,
im Moment hat die Batterietechnik da die Nase vorn.
Das hat in der Entwicklung, ging das immer so,
mal so, mal so, wer gerade besser war.
Und Batterien haben eine Zeit lang eine sehr rasante Entwicklung gemacht.
Wissen Sie alle. Die Lithium-Akkus und das ist das,
was wir heute haben. Die Entwicklung, da stoppt aber
ein bisschen. Und deswegen fangen auch viele wieder an,
eine andere Technologie zu benutzen, nämlich Brennstoffzellen.
Und das wird in einigen Jahren auch standardmäßig in den Autos
wieder sein. Toyota hat schon vor ein paar Jahren
einen Brennstoffzellenauto rausgebracht
Brennstoffzelle ist ja so, dass sie im Grunde genommen
eine Zelle haben, die hat eine poröse Elektrode,
eine Annode und eine Kathode und dazwischen eine Membran.
Und da gehen sie mit dem Treibstoff entweder Wasserstoff oder Methanol
daran und der geht auf die eine Seite, wird oxidiert,
dann gehen Elektronen außen rum und protonen durch die Membran und auf der anderen Seite wird aus Sauerstoff Wasser.
Also so wie man das gerne haben möchte.
Und da ist ein erheblicher Forschungsbedarf darin, wie man diese Elektroden
hier macht und wie man ihn im Rahmen macht da drin.
Das ist so noch der Bottleneck dabei und vor allem,
man braucht für diese katalytischen Membran da drin braucht man Platin.
Und das ist fürchterlich teuer. Und das will man,
da will man die Kosten reduzieren. Es ist einfach zu teuer
heute. Und die Membran-Technologie auch. So. Einen Weg,
den wir zum Beispiel gehen, ist, dass man diese Platin-Partikel,
die heute ziemlich groß sind und eine große Masse ausmachen,
dass man die durch kleine Partikel ersetzt.
Die Reaktionen passieren an den Oberflächen. Sie brauchen eigentlich nur die Oberflächen.
Und deswegen macht man kleine Teilchen und die kleinen Teilchen macht man noch trickreich,
indem man nämlich in der Mitte das eigentliche Teilchen,
was da ist, was hier ein bisschen heller grau ist.
Hier sieht man es dann noch besser in Grün.
Das ist Nickel
Und dann macht man nur eine hauchdünne Schicht, plant ihn obendrauf.
Und dann ist das trotzdem katalytisch so wirksam, wie normales Platin.
Und das will ich jetzt gar nicht ins Detail gehen.
Das sind einfach Kurven, die die Leistung von diesen Sachen darstellen.
Also Leistungsmaximum bezogen auf die Menge Platin, die sie einsetzen.
Sind sie hier mit kommerziellen Systemen und mit den Namosystemen hier oben.
Also sie sehen, das geht schon. Das ist schon
50 Mal effektiver, diese ganze Sache als das, wie sie ist.
Aber das muss alles in die Technik und ist auch nicht so ganz einfach.
Um das in die Technik zu kriegen, versucht man dann auch solche Konzepte
Der Strom muss ja transportiert werden und da eignen sich diese Kohlenstoff-Nahnorröhrchen
auf ein großes Gebiet in der Denamo-Wissenschaften ganz hervorragend für,
weil die den Strom ganz fantastisch gut leiten und was man da eben machen möchte,
ist praktisch so ein molekularen Draht mit den Katalysatorteilchen drauf und so,
dass die Gase ganz gut da durchgehen können.
Hier ist so eine Belegung von den Kohlenstoff-Nahnoröhrchen mit den Teilchen
gezeigt und dann wächst man solche Wälder wie so ein Gebüsch
oder Spaghetti-Wirrwa aus diesen Nanodrähten da,
dem Carbon Nanotubes mit den Katalysatorteilchen drauf und dann geht das
schon ganz gut
Aber es ist noch eine ganze Menge Technologie zu machen.
So, letzte Teil meines Vortrages noch, ein Thema
möchte ich mit Ihnen noch besprechen. Und zwar das,
was nämlich in der Medizin mit der Nano-Technologie probiert, passiert.
Und wenn man also Nano-Partikel nimmt, da ist so diese Vorstellung,
wir haben ein Trägersystem, wir machen kleine Kapseln,
machen da Medikamente rein und die werden zielgenau irgendwo hingebracht.
Und das hat man so, sagen wir mal,
Anfang dieses Jahrtausends, fing das richtig intensiv an, diese Forschung.
Und man hat natürlich gesagt, super, wir haben die kleinen Teilchen,
wir können da irgendwas dranhängen dann nehmen wir einen Antikörper von dem Wissen,
die Biologen und Mediziner, dass die irgendwo spezifisch hingehen im Körper.
Und dann haben wir das alles erledigt. Und das hat
natürlich nicht so geklappt. Und der Grund dafür ist einfach der,
dass wir seit Jahrtausenden, also seit Bestehen der Erde von Nanoteilchen umgeben sind.
Nanoteilchen sind überall in der Luft, Erosion, Vulkanausbrüche,
all solche Geschichten, Verbrennung, wenn sie irgendwo einen Candlelight-Binner machen,
haben sie so viele Nano-Partikel, die sie inhalieren,
mehr als wenn sie hier über die Straße gehen und ein Dieselauto vorbeifährt.
Und der Körper hat natürlich gelernt,
damit umzugehen
Also, sie werden immer belastet durch die umgebenden Geschichten.
Und deswegen hat der Körper sehr effektive Mechanismen entwickelt,
diese Nahmuthaltchen, wenn die in den Körper reinkommen,
gleich in die Leber abzutransportieren und irgendwie zu versuchen, abzubauen.
Und dafür ist das Immunsystem zuständig. Das Immunsystem erkennt einen Eindringling und wenn das nicht,
wenn dieser Eindringling eine andere Struktur an der Oberfläche hat,
da kommen Proteine drauf,
das ist wie eine Markierung und dann werden diese Eindringlinge
mit einer Markierung versehen und dann kommen die Fresszellen
und fressen die Dinger auf
Wenn man jetzt also so was machen möchte,
dann muss man dieses Immunsystem austricksen. Und das Einfachste,
wie man das machen kann, ist,
dass man zunächst mal natürliche Transporter nimmt und guckt,
ob man die nicht ausnutzen kann.
Und da möchte ich Ihnen ein kleines Beispiel zeigen.
Das waren so die Anfänge mit dem UKE hier.
Und da ging es also um den Fettschstoffwechsel.
Auch ein heißes Thema in unserer Gesellschaft heute. Sag ihnen
gleich noch, warum. Da sehen Sie schon teilweise hier,
das ist Blutserum. Also wenn die roten Blutkörperchen entfernt sind,
so wenn es einem Patienten entnommen wurde,
der also nüchtern war
Jetzt nicht betrunken, sondern eben nicht viel gegessen hat. So,
wenn Sie jetzt dazu übergehen, sagen wir mal,
in besonders süddeutschen Gegenden ein typisches Bayouwarisches Mittagessen zu sich zu
nehmen in dieser Form und machen dann nochmal Ihr Blutserum,
dann sieht das so aus.
Und das ist dieser ganze Fettzeug,
was dann da drin rumschwimmt und was natürlich dann irgendwo zu
Atheus Glerose und Diabetes und weiß der Geier,
was alles führen kann.
Aber wollen wir jetzt gar nicht drüber reden, alles klar.
So, jetzt Diabetes und so weiter
Das ist ja alles ein ernstes Thema heute und das
ist so schön zusammengefasst in einem Cartoon,
der mal Anfang der 2000 irgendwo 2003 im New Economist da war,
der das beschrieben hat, die Evolution in der westlichen Welt.
Also wie wir vom Affen den aufrechten Gang erlernt haben und
zum Homo Sapiens geworden sind und wie das in den letzten 30 Jahren weitergegangen ist.
Diabetes ist und eben Fettleibigkeit ist ein ganz großes Thema.
Das ist ganz klar. Und Ursache für Sechsel der Weltbevölkerung
sind übergewichtig und es ist natürlich im Vergleich dazu,
dass die anderen sterben, ein dummes Problem.
Okay, aber jetzt eine Geschichte, man will also wissen,
wie dieser Fettstoffwechsel überhaupt funktioniert und sowas.
Und da haben wir mit den Kollegen vom UKE ganz schöne Verfahren entwickelt.
Man hat nämlich die Transporter genommen, die für Fett,
für den Fetttransport zuständig sind.
Das sind Nano-Soomen oder Apo-Libo-Proteine, die da noch drauf sind.
Und da haben wir einfach unsere Teilchen reingebracht.
Das ging ganz simpel da. Und da sieht man
das und eine Aufnahme da drin sind diese Partikelchen hier.
Und wenn die Partikel da drin sind, dann können wir
ganz gut verfolgen, wie diese kleinen Transporter im Körper sich bewegen.
Und dann nehmen wir diese Eisenoxid-Partikel zum Beispiel,
die kann man in der Kernspintomografie sehen
Und dann kann man also den Weg ganz wunderbar verfolgen,
den diese kleinen Kapseln im Körper nehmen.
Dann geht das also in die Maus. Hier,
die wird nochmal gestreichelt, ist alles schön warm hier,
die überlebt das auch alles.
Und dann kommt die hier im MRT-Röhre rein und dann ist alles prima.
Und dann hinterher kann man auch Biopsinen machen,
das können die vom Heinrich-Petter-Institut besonders gut,
meinetwegen so ein Stückchen Leber da rausholen.
Das kann man dann noch wachsen lassen wieder.
Lieber ist ja sehr regenerationsfähig und dann schneidet man diese kleinen
Proben in kleine Scheibchen und friert, kann die einfrieren hinterher.
Und dann kann man sie wieder ins Elektronenmikroskop packen und kann dann,
nachdem die eingefroren waren, im Elektronenmikroskop die Dinger tatsächlich wiederfinden.
Hier ist so ein Transporter und da sind unsere Markierungsteilchen dann da mit dran.
Und so lernen die was darüber. Und ein ganz toller
Erfolg und den finde ich auch ganz hübsch für die Sachen,
die man hier so, die man ganz schön erzählen kann.
Das ist ein Experiment, das liebe ich ganz besonders dabei.
Da geht es nämlich darum, das braune Fettgewebe nachzuweisen.
Also sie kennen alle Fettgewebe. Hier, alles,
was wir nicht haben wollen, das ist ja,
das ist das Weiße
Das Böse. Und dann gibt es das Gute,
das ist das braune Fettgewebe. Das ist hier oben ungefähr.
Nur ganz wenig hat man davor. Und das ist nur Vereinszuständig,
nämlich Fett zu verbrennen. Wenn man davon viel hat,
ist das super. Dann werden die ganzen Kalorien verbrannt.
Und das kann man ganz schön sehen in einem Experiment,
wo in live hier zwei Sorten Mäuse untersucht wurden mit diesem, mit der Kernspintomografie.
Also man macht einen Schnitt hier in diesem Bereich.
Hier oben da ist dieses braune Fettgewebe. Da wird es
nachher sichtbar werden. Und die einen Mäuse,
die man hier hatte, die waren ganz normal im Stall,
das waren die hier und die anderen haben über Nacht im Kühlschrank schlafen.
Und jetzt, oh, oh Mensch, die Animation geht
nicht. Das tut mir fürchterlich. Auch mal gucken.
Doch, jetzt geht sie. Okay,
so, jetzt seht ihr in Echtzeit, sieht man,
wie hier im Bereich dunkel wird.
Und das heißt, hier reichern sich unsere Fetttransporter an.
Und das ist gerade der Bereich des braunen Fettgewebes.
Und da sieht man, die Aufnahme ist ganz super.
Und hier bei den, die in der Partikel,
also die Mäuse, die im Warmen übernachtet haben,
da geht das ganze Fett in die Leber
Das ist die Leber da rein. So, und
dann kann man noch genauer hingucken. Es gibt Mikroskope,
mit denen kann man so endoskopisch in die Maus reingucken.
Das hier ist das Fettgewebe. Und dann guckt man sich
das erst an. Da sind die kleinen Blutgefäße da drin.
Dann schaltet man, um auf Floriszenzmodus. Da haben wir dann
diese kleinen Teile hinterher verkapselt. Und dann sieht man,
wie diese Fetttransporter bei den kalten Mäusen tatsächlich an der Oberfläche sitzen.
Das Fett abgeben dann dabei. Und damit eben,
ja, das ist einfach nur in Wärme umwandeln.
Und dann ist die Sache gut. Hier wird jetzt ein Heparin gespritzt,
das blockiert die Rezeptoren darauf und dann gehen die auch wieder weg
So Sachen, wo die Mediziner begeistert waren, dass sie
sowas zum ersten Mal sehen konnten, wie das funktioniert.
Ja, das ist eine schöne Geschichte und da können Sie
auch gleich eine Lehre mit nach Hause nehmen.
Also vergessen Sie, jede Diät schlafen Sie im Kühlschrank.
So, die ganze Geschichte geht weiter. Man will natürlich
nicht nur jetzt den Fettmetabolismus ausnutzen, sondern man möchte ja
im Grunde genommen jede Stelle im Körper adressieren können.
Und deswegen braucht man so eine Beschichtung dieser Teilchen,
die praktisch eine Tarnkappe für unser Immunsystem darstellt
Geschichte, die lange Geschichte kurz zu machen,
das ist interessant, wir geschafft, ziemlich aufwendige Chemie,
wie alles verkapselt wird und teilt ihn ganz dichte und dünne Polymerhülle da drumherum,
dann, dass man auf diese Partikel im Inneren mit der Verkapselung drumherum,
kann man alle möglichen biologisch aktiven Moleküle anknüpfen dann dabei und kann damit tatsächlich Systeme schaffen,
die am Immunsystem vorbeigehen, macht das auch weiter,
das Immunsystem kümmert sich da gar nicht drum,
das ist hier auch so ein Video,
wo eine Zellkultur gezeigt wird über 24 Stunden,
ist auch im Heinrich-Pette-Institut aufgenommen.
Diese Partikel hier in Rot, so in so Flatschen,
die ziehen manchmal darüber, aber die Zellen kümmern sich überhaupt nicht darum.
Das wird hier von diesen Zellen nicht aufgenommen. Und das ist genau das,
was wir wollen, dass das von normalen Zellen nicht aufgenommen
wird und dann nur von solchen, die wir speziell adressieren.
Die Kunst war, dass so lange am Leben zu halten
in zellulärer Umgebung, dass das nicht aufgenommen wird.
Und das kann man tatsächlich sehen,
auch in der Leber kann man das sehen von solchen Mäusen,
wie tatsächlich dann diese Teilchen durch diese Leber,
hier in dem Fall ist es Lebergewebe durch zirkulieren,
ohne da aufgenommen zu werden
Und dann haben wir natürlich auch versucht, dass man schon gleich dieses Tumor-Targeting,
wie das dann heißt, eben Drug Delivery macht.
Und es ist noch enttäuschend, man kommt immer noch nicht
gut dahin. Die Vorstellung, also die Effizienz,
wie man da Wirkstoffe hinbringen kann, ist noch zu gering.
Und das liegt daran, dass auch diese Vorstellung,
man nimmt nur einfach ein biologisches Erkennungsmolekü, die ist viel zu einfach.
Denn was wir machen müssen ist,
wir müssen an dieses Gewebe rankommen aus dem Blutkreislauf,
dann muss das langsam abgebremst werden.
Diese Kapsel, dann kommt die auf die Oberfläche von
so einem Tumor meinetwegen drauf und dann hüpft die noch,
dann rollt die und dann wird die
irgendwann festgehalten
Sagt die der Zelle, jetzt nimm mich auf,
dann dabei und dann muss ich noch in bestimmte Zellkompartments dabei reingehen.
Und das erfordert natürlich viel die Kombination von vielen
biologisch aktiven Molekülen. Aber das ist mittlerweile etwas,
das haben wir gelernt, das muss man dann beherrschen.
Und wir haben jetzt die Chemie für sowas praktisch etabliert,
dass man sowas nachbauen kann. Und jetzt kommt nochmal eine Phase,
wo wirklich viel geforscht werden muss. Aber ich bin überzeugt,
dass man da so in zehn Jahren so weit ist,
dass man da tatsächlich mit in klinische Forschung dann eindringen kann.
Es gibt ein Beispiel, und das ist das Letzte,
was ich Ihnen zeigen möchte,
wo man manchmal Glück hat unterwegs
Bei diesen ganzen Forschungen. Und das ist eine schöne Geschichte
aus Hamburg. Und zwar ging es um eine Sache,
wir haben diese Partikel verkapselt, haben Experimente mit den Medizinern gemacht.
Und dabei kam dann raus, die Teilchen sind nicht
so gut. Da sieht man in diesem Diagramm hier,
also da wird gezeigt, wie diese Teilchen im Blut sind.
Da werden im Blut Proben genommen und geguckt,
wie viele Teilchen sind da noch drin.
Und dann sieht man nach einer Stunde sind die alle aus
dem Blutkreislauf raus. Das war schon nicht ganz schlecht,
aber das war noch nicht gut genug,
um so einen Wirtschaftsransport da bezielt machen zu können
So, und die lampen, wenn man dann nachguckt,
wie das, wo die hingekommen sind, die landen alle in der Leber.
Fast alle, noch ein bisschen in der Milz, aber das ist es hauptsächlich.
Und das ist der normale Weg des Immunsystems eigentlich,
wo man sagt, ja, alles wird in die Leber abtransportiert.
Mir hat gesagt, Mist, wollen wir nicht.
Eigentlich, so. Aber dann glücklicherweise, und da muss
man eben immer reden und offen sein für seine Kollegen.
Und da gab es am UKE noch andere Leute,
nämlich die Forscher, die an Autoimmunkrankheiten forschten.
Und zwar an multiples Glarose. Und dazu ganz kurz,
was ist multiples Glarose? Es ist eine Autoimmunkrankheit und Autoimmun heißt,
Immunsystem spielt verrückt. Und unser Immunsystem ist eigentlich vereinfacht mal dargestellt,
so aufgebaut, dass sie also einerseits diese sogenannten autoreaktiven T-Zellen haben.
Das sind die Schläger-Trupps in unserem Körper.
Die attackieren alles und hauen es kurz und klein. So,
und jetzt muss man aufpassen, dass die nicht das eigene Gewebe angreifen.
Und dafür hat der Körper die regulatorischen T-Zellen. Das sind die Aufpasserzellen,
die sagen diesen Schläger-Trupps, hier nicht,
die dürft ihr nicht verdreschen, aber die anderen,
die kommen.
Da dürft ihr
drauf gehen
Und diese Aufpasserzellen, die werden in der Leber produziert.
Und zwar in ganz bestimmten Leberzellen. Vergessen die den Namen viel zu schwierig.
Ich habe auch lange gebraucht, um das fehlerfrei aussprechen zu können.
Also, die werden hier produziert und wenn man älter wird,
dann lässt manchmal die Produktion von diesen Zellen nach.
Und das ist das, was dann passiert, ist,
dass nicht mehr genug Aufpasserzellen da sind und dann beraten diese Schlägertrupps hier außer Rand und Band.
So, und dann attackieren sie zum Beispiel das Gehirn,
Nervengewebe und das ist dann Folge davon ist multiples Glarose.
Jetzt hatten, die Forscher am UKE,
das war in der Pharmakologie schon bekannt, es gibt Substanzen,
die können an diesen Zellen hier, wenn man Zellkulturen hat,
können die die Produktion dieser Aufpasserzellen tatsächlich wieder stimulieren und fördern.
Und das sind hier diese Abkürzungen der Mok oder irgendwas.
Vergessen Sie auch die Namen. Also es gibt jedenfalls ein Medikament,
aber man kriegte das nicht in diese Leverzellen rein.
War nichts zu machen, konnte man nicht als Tablette,
konnte man nicht spritzen, das landete irgendwo anders,
aber nie in diesen Lebern zu hängen.
War deshalb unwirksam. Und dann war natürlich die Idee und wir haben herausgefunden,
dass unsere Teilchen zufälligerweise genau in diese speziellen Leberteilchen gingen.
Das war einiges Glück
Die sind genau da gelandet. Eigentlich hätten wir gedacht,
die wären woanders gelandet, aber sie sind genau da gelandet, mit hoher Effizienz.
Naja, und dann haben wir unsere Partikel genommen,
haben dieses Mog da oben dran geklemmt und den Patienten gegeben
und siehe da, die Produktion dieser Zellen wurde wieder angekurbelt.
Und das konnte man zunächst in Mauser-Experimenten sehr gut nachweisen,
dass hier so ein Ergebnis von Mäusen, die so gezüchtet sind,
dass sie nach zehn Tagen die Symptome von MS entwickeln.
Sowas wird in der klinischen Forschung natürlich eingesetzt,
um Wirkstoffe zu testen
Und das sieht man hier ganz deutlich, Tag 10,
11, hier geht's los.
Diese Mäuse hier entwickeln die Symptome, das ist das,
was hier steht von MS. Das ist einfach,
die werden beobachtet und dann fangen die an,
schauen so ein bisschen schief zu laufen und so weiter.
Und je doller das ist, desto höher sind die Symptome.
Also ganz schnell entwickeln die das. Die entwickeln das,
wenn wir ihnen unsere Teilchen spritzen, die entwickeln das,
wenn wir denen Placebo spritzen, mit einfach einem Puffer.
Aber wenn wir diese Kombination aus den Nanoteilchen und dem Wirkstoff spritzen,
sehen sie, kommt kein MS,
kommen keine MS-Symptome hier auf
Und wenn schon die MS da ist, hier,
und man setzt die Behandlung an, sehen Sie, stoppt sofort.
Und es geht sogar offenbar ein bisschen runter.
Und da waren die Mediziner sowas von begeistert.
Wir haben das gleich dann mit denen zusammen als Patent angemeldet.
Das hatte ich eine Firma hier in Hamburg gegründet, eine Start-up-Firma.
Topas heißt die, ist 2000, jetzt muss ich selber gucken,
vor drei Jahren, glaube ich, gegründet worden.
Ja, 2016, genau. Und die sind jetzt soweit,
wir arbeiten auch mit denen sehr eng zusammen und helfen denen
bei der Zulassung von diesen Sachen,
dass es in die klinische Phase geht
Jetzt haben Sie auch schon großen Partner dazu gekriegt,
also oder sind gerade dabei, also ein großes Pharma,
eine große Pharmafirma ist sehr interessiert an diesen ganzen Geschichten und im September
sollen die ersten klinischen Tests, also mit Freiwilligen, daran erfolgen.
Und das wäre natürlich ganz großartig, wenn das ist,
das wäre so, dass meines Wissens das erste Beispiel,
wo man wirklich eine Therapie mithilfe der Nanotechnologie in der Medizin gemacht hat.
Und das ist noch ein Riesenforschungsfeld, ebenso wie diese
vielen anderen, die ich Ihnen hier vorgestellt habe.
Ja, und damit bin ich auch am Ende meines Vortrages.
Ich hoffe, ich habe Ihnen einen kleinen Einblick gegeben,
Ich habe noch so einen schönen Film hinten dran,
den lasse ich einfach mal laufen. Das ist aber klasse,
das haben wir mal mit der Akademie der Wissenschaften gemacht,
um zu demonstrieren, was Plug-Delivery ist.
Also wir verkapseln irgendwelche Medikamente und Teilchen,
hängen da solche Erkennungsmoleküle dran und schicken das dann in den Blutkreislauf und dann
schwirren diese Dinger dann da schließlich drin rum und gehen ihren Weg und finden dann,
wenn sie dann irgendwo hier weiterlaufen, finden dann irgendwo die Krebszellen und dann spezifisch stoppen die da an.
Das ist dann so der Traum natürlich
Und dann merken die Zellen das auch und sagen,
jawohl, die Krebszellen,
auf euch haben wir gewartet und machen die Tür auf
und lassen die rein und dann geben die die Medikamente ab
und die Krebszelle stirbt ab und alles ist prima und man ist wieder gesund.
Das ist klasse, wenn man das den Politikern zeigt,
das interessiert die viel mehr als eine neue Tragfläche von einem Flugzeug,
weil die auch mal krank werden.
Jedenfalls haben wir eine ganze Menge Fördergelder mit solchen Aktionen
gekriegt und das war ganz gut.
Wir sind ganz gut dabei mit der Forschung und ja,
das ist eine ganz nette Geschichte.
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Und wenn Sie
Fragen haben, gerne
Ja, wie bei diesem, wenn wir den Nordamt
unters Tugend gemacht haben, arbeiten wir mit denen zusammen?
Ja, die Frage war gerade, ich muss sie ein
kurz wiederholen, weil er es auch mit aufgenommen wird.
Die Frage, ob wir mit Desi zusammenarbeiten,
weil da ja auch ganz tolle Experimente stattfinden.
Ja, wir arbeiten sehr eng zusammen. Ich bin auch gleichzeitig
Sprecher eines dieser Exzellenzcluster und der ist sehr stark auf Desi auch konzentriert.
Die Methoden, die man da einsetzt,
eben mit Röntgenstrahlung, diese Materialien zu untersuchen,
mit dem Synchroton, mit dem freien Elektronenlaser,
die nutzen wir auch und arbeiten mit den Kollegen da
sehr eng zusammen
Wir machen morgen einen Atternativen Vortrag. Und zwar stellen Sie da,
wie wir die Leser haben, in dieser Technik,
die monekrüne, und die monekrüne Reaktion fotografiert werden können.
Ja. Das sollte man ja. Ja, die Ankündigung,
also morgen gibt es bei Desi einen Vortrag, wo gezeigt wird,
wie man mit sehr kurzen Lichtblitzen praktisch die Bewegung von Atomen und Molekülen sehen kann.
Das ist in der Tat eine Entwicklung,
die wir hier in Hamburg sehr stark vorangetrieben haben,
meine Kollegen, dass man das,
was bei mir zu meiner Zeit der Traum war,
als ich studiert habe, dass sowas mal geht,
heute in der Lage, in Echtzeit die Bewegung der Atome zu filmen.
Das sind Zeiten, die gehen von Ato-Sekunden,
das ist der milliardenste Teil einer milliardensten Sekunde, bis hin zu Sekunden.
Da kann man Filme machen und sehen, wie Elektronen springen,
wie einzelne Molekülgruppen, wie Atome sich bewegen und chemische Reaktionen dabei verfolgen.
Und daraus lernt man natürlich wieder ganz viel. Das ist echt
so ein bisschen ein Wendepunkt mal wieder in den Naturwissenschaften,
wo wir Fragestellungen, Fragen stellen können,
die man früher überhaupt nicht gewagt hat, zu fragen.
Ja, das wird morgen um 19 Uhr finden der Chat.
Ja. Ja, ich brauche mich jetzt stehenige,
eine kleine Firma, die Namo-Technik auf Genedika anwenden.
Ich schaue mir mal etwas Attentiert. Kurz und oberflächliche Erklärungsarten in Zukunft.
Das sagt mir so etwas. Also ich weiß jetzt nicht,
wer oder wen sie meinen oder so dabei,
aber dass es da viele, viele Ansätze heute gibt von Firmen,
die sowas verfolgen und dass man eben auf solchen nannoskopischen Objekten,
also diese ganze Drug-Delivery-Geschichte ist so, dass man da sehr,
sehr viele unterschiedliche Wege geht heute,
um das zu machen.
Das sind also tausende Forscher, die da drauf tätig sind.
Und wie man ein Arzneimittel auf so einen Träger draufbringt und
wie man es hintransportiert, da gibt es eben ganz,
ganz viele Konzepte.
Ja, gut, wenn es keine weiteren Fragen gibt,
dann danke ich nochmal für Ihre Aufmerksamkeit