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© everythingpossible – Fotolia.com

Technologietransfer in Tirol.

Mit dem K-Regio-Projekt FAENOMENAL soll die Nanobeschichtung auf ein neues Level gehoben werden, von dem auch der Medizingerätesektor profitieren kann.

Das Viktor-Franz-Hess-Haus am Campus Technik der Universität Innsbruck ist ein optisch wenig einladender Zweckbau, der 1969 eröffnet und nach dem gleichnamigen Physik-Nobelpreisträger benannt wurde, der ab 1931 in Innsbruck gelehrt und geforscht hat. Im Untergeschoß des Gebäudes wird physikalische Grundlagenforschung betrieben, die das Zeug dazu hat, in nicht allzu ferner Zukunft auch in der praktischen Anwendung für Furore zu sorgen. Ermöglicht wird diese Forschung, die unter dem Projekttitel FAENOMENAL betrieben wird, vom K-Regio-Förderprogramm des Landes Tirol. K-Regio fördert kooperative Projekte mit hohem Entwicklungsrisiko und wird aus den Mitteln des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE) kofinanziert. Als Partner im Projekt FAENOMENAL sind das Institut für Ionenphysik und Angewandte Physik der Universität Innsbruck, das Department Bio- & Lebensmitteltechnologie des MCI sowie PhysTech Coating Technology, ein Tiroler Unternehmen, das auf Dünnschichttechnologie spezialisiert ist, und nicht zuletzt MED-EL, ein möglicher Anwender der zu erarbeitenden Technologien, mit an Bord.

Als Projektleiter fungiert Physik-Professor Paul Scheier, der eine Methode entwickelt hat, mit der Nanopartikel mit exakter und reproduzierbarer Teilchenanzahl hergestellt werden können. „Ein völlig anderer Ansatz, als er bis jetzt in der Literatur beschrieben ist. Es sieht sehr vielversprechend aus“, sagt Scheier. Mit dieser Technologie könnte es zukünftig möglich sein, Oberflächen gezielt positiv oder negativ zu laden, damit sie das Zellwachstum je nach gewünschter Anwendung entweder hemmen oder aber begünstigen. Eine positive Ladung fördere das Wachstum, eine negative hemme es. „Unser Ziel ist es, mit Coinage Metals – in unserem Fall Gold, aber auch Kupfer oder Silber kommen in Frage – ein Partikel mit sieben oder neun Atomen zu machen. Das eine wäre negativ, das andere positiv geladen. Diese Partikel wollen wir stabil auf einer Oberfläche deponieren“, erklärt Scheier. Gelingt dieses komplexe Unterfangen, ist das MCI mit Physiker Harald Schöbel an der Reihe, der sich mit den medizintechnischen Potenzialen der Nanotechnologie beschäftigt. „Es ist unsere Aufgabe, im Labor die Beschichtung hinsichtlich ihrer bioaktiven oder antimikrobiellen Wirkung zu optimieren“, so Schöbel. Außerdem soll in Versuchen die Beschichtung im Hinblick auf mechanische und chemische Beständigkeit, Biokompatibilität und Toxizität überprüft werden. „Es gibt genormte Testverfahren, die wir dann in Verbindung mit einem Anwender – im konkreten Fall MED-EL – durchführen werden“, sagt Schöbel. Eine eventuelle klinische Studie übersteige den Rahmen des FAENOMENAL- Projekts und könne etwa als Folgeprojekt durchgeführt werden, blickt Schöbel in die Zukunft.

Die Anwendungsmöglichkeiten der Nanotechnologie sind prinzipiell sehr breit. Denkbar sei sehr vieles, meint Scheier und zählt potenzielle Anwendungen in der Optik, Farbenchemie und sogar als Nanosenoren auf. Wenn von Nano die Rede ist, handelt es sich – no na – um winzig kleine Teilchen. „Wir kennen die exakte Anzahl der Atome, die in unseren Nanoteilchen beeinhaltet sind“, erläutert Scheier. „Die Größe eines Atoms beträgt ungefähr ein Zehntel Nanometer“, sagt PhysTech-Geschäftsführer und Materialwissenschaftler Georg Strauss, der auch das Material Center Tyrol koordiniert. Strauss beschäftigt sich beruflich hauptsächlich mit Vakuum- und Dünnschichttechnologien. „Unsere Aufgabe als PhysTech wird es sein, die Maschinen so zu optimieren, damit sie in einer industriellen Produktion eingesetzt werden können.“ Die Übersetzung vom reinen Laborgerät in eine produktionsnahe Form und die Zurverfügungstellung einer effizienten Prozesstechnologie seien Herausforderungen. „Wir machen das in anderen Bereichen schon sehr lange, daher sind wir sehr interessiert an diesem Projekt“, sagt Strauss, der die Haupthürden in der Prozessoptimierung sieht. „Es muss etwas herauskommen, das sich im industriellen Einsatz von der Kostenstruktur her rechnet. Gerade in unserem Bereich gibt es sehr viele Technologien, die kostenseitig nicht rentabel sind. Letztlich bestimmt aber der Markt, ob sich eine Technologie im praktischen Einsatz durchsetzt.“ Eine Gewissheit gibt es nicht, weshalb Förderprogramme wie K-Regio so wichtig sind, um in der Forschung kontrolliert Risiko nehmen zu können.

Die Nanopartikel werden vorerst am Institut für Ionenphysik auf amorphem Kohlenstoff deponiert. Diese Oberfläche eignet sich besonders gut zur Beobachtung unter dem Transmissionselektronenmikroskop, wie Scheier aus ähnlichen Messungen aus Graz und Leicester weiß. Dort geht man allerdings anders als in Innsbruck nicht massenselektiert vor. „Wir können das Material kaum wiegen, deshalb brauchen wir das Mikroskop“, sagt Scheier. In der medizinischen Anwendung, etwa für Knochenimplantate, bietet sich als Trägermaterial Titanoxid an. Industriepartner MED-EL ist vor allem an der Nanobeschichtung von Silikon interessiert. Für weitere Beschichtungsvarianten gilt es, die passenden Oberflächen auf Grundlage der Dünnschichttechnologie herauszufinden. Diese Aufgabe kommt wiederum dem Projektpartner PhysTech zu. „Der grundlegende Prozess bleibt zwar derselbe, aber wie man die Oberflächen behandeln muss, damit sie für die industrielle Anwendung geeignet sind, das ist unser Know-how“, sagt Strauss.

Das Projekt ist auf drei Jahre ausgerichtet. Im ersten Jahr leistet Paul Scheier alle notwendigen Vorarbeiten, bis die ersten beschichteten Proben das Labor von Harald Schöbel erreichen. „Im dritten Jahr werden wir dann anhand der Proben statistisch vernünftige Aussagen treffen können, wie sich das Material verhält“, prognostiziert Schöbel.

Georg Strauss verfügt schon über einiges an einschlägiger Projekterfahrung, auch mit K-Regio. „Als Unternehmen sind wir gewissermaßen eine Forschungseinheit. Wir forschen und entwickeln für Firmen, die in der Beschichtungstechnologie produzieren. Wir testen Materialien, die für die Beschichtungsvorgänge benötigt werden und verbessern die Prozesse. Es ist typisch für uns, dass wir in derartigen Projekten mitarbeiten und die wissenschaftliche Grundlagenforschung einen Schritt in Richtung wirtschaftliche Anwendung bringen.“

Als Scheier seine Methode entwickelte, habe man ihm geraten, ein Patent anzumelden. Scheier winkte ab. „Das war damals noch viel zu früh. Als Wissenschaftler möchte man verstehen, warum etwas so funktioniert. Erst wenn ich etwas vollständig verstehe, kann ich den Patent-Claim viel besser abstecken.“ Manche Wissenschaftler legen aber prinzipiell gar keinen besonderen Wert darauf, ihre Methoden patentieren zu lassen: „Wilhelm Conrad Röntgen hat seine Strahlen nie patentieren lassen, damit sich die Technologie schneller verbreitet und der Menschheit hilft.“ Als Forscher denkt Scheier eher daran, ein neues Forschungsfeld zu generieren, welches Fortschritt bringen könne. „In einem späteren Stadium, wenn man in Richtung Applikation geht, sind die Indutriepartner natürlich stärker an Schutzrechten interessiert als die reine Grundlagenforschung“, erklärt Georg Strauss. Im gegenständlichen Projekt fungiert, wie bereits erwähnt, Hörimplantat- Hersteller MED-EL als Industriepartner, der die finanziellen Ressourcen und das nötige Know-how hat, ein etwaiges Patent solide durchzusetzen. Das ist allerdings noch Zukunftsmusik. Neben MED-EL gibt es in Tirol auch noch andere potenzielle Anwender dieser Nanotechnologie, wie etwa Swarovski. „Ist die Methodik einmal etabliert, ginge das Aufbringen auf andere Trägermaterialien, wie zum Beispiel Glas, dann auch recht schnell“, erklärt Harald Schöbel.

Innovationsturbo K-Regio

Aus dem K-Regio-Call des Vorjahrs sind neben FAENOMENAL soeben noch drei weitere Projekte zur Förderung bewilligt worden. Eines befasst sich mit der Optimierung von Keramik für den technischen Einsatz, ein zweites – SolarHydrogen – hat sich die Effizienzsteigerung der künstlichen Photosynthese zur Erzeugung von Wasserstoff zum Ziel gesetzt. Das Projekt eVITA will Innenohrimplantate für Patienten, die an Störungen des Gleichgewichtsorgans leiden, entwickeln. Und auch im gerade angelaufenen, neuen Call stehen wiederum bis zu 2,7 Millionen Euro aus Mitteln des Landes und des EFRE zur Verfügung, um weitere Projekte über drei Jahre fördern zu können. „Ziel von K-Regio ist es, vielversprechende Vorhaben in Kooperation Wirtschaft-Wissenschaft zu unterstützen, um Innovationen über Forschung und Entwicklung auszulösen“, erläutert Rudolf Stoffner, der in der Standortagentur Tirol für die Beratung zu K-Regio verantwortlich ist. Doch welche Unternehmen kommen für KRegio- Projekte in Betracht? „Das Programm ist themenoffen und richtet sich an Konsortien bestehend aus Unternehmen und Forschungspartnern, die über einen Zeitraum von drei Jahren an einem gemeinsamen Vorhaben forschen und entwickeln. Der Projektinhalt sollte Aspekte von Grundlagenforschung, aber auch anwendungsorientierte Aufgabenpakete enthalten, die nach kalkulierbarer Entwicklungszeit in Produkte und Technologien für die Wirtschaft münden“, sagt Stoffner. Angepasst an die kleinstrukturierte Tiroler Wirtschaft stünden KMUs im Fokus, die aber oft mit Großunternehmen in einem Konsortium mit der Wissenschaft gemeinsam an technologischen Fragestellungen arbeiteten.

Der Standortagentur Tirol kommen in Bezug auf K-Regio gleich mehrere Aufgaben zu. Man nimmt dort nicht nur fertige Anträge entgegen, sondern berät von der ersten Idee an, hilft bei der Partnersuche, liest Antragsentwürfe und macht Verbesserungsvorschläge. „Natürlich helfen wir auch bei Fragen zu den formalen Voraussetzungen oder zu den finanziellen Aspekten im Programm und stehen auch bei der Projektabwicklung mit Rat und Tat zur Verfügung“, sagt der Fördererxperte. Unternehmen, die sich für ein derartiges Projekt interessieren, empfiehlt Stoffner, das Projekt als Kooperation aufzusetzen, in der alle Partner durch die Zusammenarbeit profitieren können. „Da ein relativ hohes Entwicklungsrisiko vorhanden sein muss, ist es ratsam, den Stand der Wissenschaft genau zu analysieren und gemeinsam mit den Wissenschaftspartnern Ansatzpunkte, Materialien und Methoden zu definieren. Lassen Sie dabei nicht die wirtschaftlichen Aspekte außer Acht – definieren Sie den Markt und das Produkt oder die Technologie“, rät der Experte. Keinesfalls sollte man sich vom Umfang der Antragsunterlagen abschrecken lassen. Die Standortagentur Tirol begleitet den Einreichungsprozess und steht auch während der Projektlaufzeit jederzeit für Detailfragen zur Verfügung. Und: „Gute Anträge bestehen in einer wissenschaftlich fundierten Fragestellung mit Partnern, die sich in ihren Spezialisierungen ergänzen.“

Wie auch die soeben bewilligten K-Regio- Projekte wieder eindrucksvoll zeigen, passiert in Tirol Grundlagenforschung mit Praxisbezug auf allerhöchstem Niveau. Fördermodelle wie K-Regio sind der Treibstoff dafür, ein Sprungbrett für Innovationen.

Quelle:
ECHO Zeitschriften und Verlags Ges.m.b.H.
Interview: Marian Kröll