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Am 1.10.2006 starten zwei große europäische Forschungsprojekte, die vom Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (IFW) koordiniert werden. Das Netzwerk CARBIO zielt auf die Entwicklung von funktionalisierten Kohlenstoff-Nanoröhren für biomedizinische Anwendungen, und das Netzwerk NESPA wird sich mit der Herstellung und Anwendung nanostrukturierter Supraleiter in der Energietechnik beschäftigen.
CARBIO ist das Kürzel für ein neues Netzwerk, das die Europäische Union ab dem 1.10.2006 fördert. Es zielt auf den Einsatz multifunktionaler Kohlenstoff-Nanoröhren für biomedizinische Anwendungen. Dabei sollen durch den Einsatz nanotechnologischer Methoden völlig neuartige Verfahren der Diagnose auf Zellebene, in magnetischen Bildgebungsverfahren und in der medizinischen Therapie (z.B. als Medium für einen Medikamententransport direkt in die erkrankte Zelle) entwickelt werden. Für dieses Forschungsvorhaben stellt die EU über einen Zeitraum von vier Jahren ca. 3 Mio. Euro zur Verfügung. Koordiniert wird das Netzwerk, an dem acht europäische Forschungseinrichtungen beteiligt sind, durch das IFW Dresden - weitere Partner sind neben der TU Dresden die Universitäten Toulouse, Stettin, Oxford, Twente, Linz und Surrey.
Die in CARBIO eingesetzten Kohlenstoff-Nanoröhren sind sehr stabile zylindrische "Kohlenstoff-Käfige" mit einer oder mehreren Hüllen, die je nach geplanter Anwendung gezielt mit Funktions-Materialien, d.h. mit Sensoren, Heizern oder Medikamenten, gefüllt werden. Die so entstehenden gefüllten Nano-Container lassen sich an ihren Außenwänden bio-funktionalisieren, also so modifizieren, dass sie kompatibel zu biologischen Systemen gemacht und gezielt in einzelne lebende Zellen eingeschleust werden können. Dies wurde bereits erfolgreich an menschlichen Krebszellen gezeigt. Ziel von CARBIO ist es nun, Verfahren für die Anwendung dieser nanoskaligen Transportmedien zu entwickeln und für medizinische Anwendungen - mit einem Fokus im Bereich der Tumorbekämpfung - zu optimieren. Vielversprechende Anwendungsmöglichkeiten sind der Einsatz als magnetische Nano-Heizer, als Transporter für Medikamente sowie als Sensoren auf der Ebene einzelner Zellen. Auf diese Weise soll es beispielsweise in der Krebstherapie ermöglicht werden, erkrankte Zellen gezielt mit Hitze und/oder Medikamenten zu behandeln. Andere geplante Anwendungen sind der Einsatz als Nano-Thermometers zur lokalen Temperaturbestimmung im menschlichen Körper oder in neuen magnetischen Abbildungsverfahren.
Das Anwendungspotential der Kohlenstoff-Nanoröhren wird durch CARBIO in einem breit angelegten multidisziplinären Ansatz im Schnittbereich von Physik, Chemie, Biologie, Ingenieurwissenschaften und Medizin untersucht werden. Dabei werden Kohlenstoff-Nanoröhren synthetisiert und funktionalisiert, d.h. mit verschiedenen Füllungen und/oder mit wärmeempfindlichen Kappen versehen bzw. so modifiziert, dass sie biokompatibel sind und in Organismen die jeweils beabsichtigte Wirkung entfalten. Eine hohe Bedeutung kommt Untersuchungen der Wechselwirkungen mit biologischen Systemen zu, wobei insbesondere die Reaktion des Immunsystems und mögliche toxischen Auswirkungen untersucht werden sollen. Diese Studien und die genaue Untersuchung der physikalischen und chemischen Eigenschaften der Kohlenstoff-Nanoröhren bilden die Basis für die Entwicklung neuartiger diagnostischer und therapeutischer Verfahren im Rahmen von CARBIO.
Das Netzwerk CARBIO ist Teil des 6. Rahmenprogramms der EU und kombiniert mehrere der darin formulierten Ziele: Die Entwicklung neuartiger medizinische bzw. diagnostischer Methoden mit Mitteln der Nanobiotechnologie sowie die Etablierung einer multidisziplinären Ausbildungsstruktur durch ein Netzwerk führender europäischer Forschungseinrichtungen.
NESPA startet ebenfalls am 1.10.2006. Die Abkürzung steht für "Nano-engineered Superconductors for Power Applications", zu deutsch Nanotechnologisch hergestellte Supraleiter für Anwendungen in der Energietechnik. Führende Experten aus 13 europäischen Universitäten, Forschungseinrichtungen und Unternehmen werden in diesem Netzwerk zusammenarbeiten, das von der EU für vier Jahre mit insgesamt 4 Mio. Euro gefördert und vom IFW Dresden koordiniert wird.
Hochtemperatursupraleiter (HTSL) können Strom ohne Widerstand und ohne Verluste leiten, wenn sie auf minus 196 °C (Siedetemperatur von Stickstoff) gekühlt werden. Sie haben somit ein enormes Potential, die derzeit existierende Energietechnik wesentlich zu verbessern. Höhere Stromdichten und geringere Energieverluste könnten erreicht werden, wenn man die Kupferdrähte in energietechnischen Bauteilen wie Kabel, Motoren und Generatoren durch supraleitende Drähte ersetzen würde. Außerdem ermöglichen Hochtemperatursupraleiter völlig neuartige Lösungen z.B. für Strombegrenzer.
Die entscheidende Voraussetzung für den industriellen Durchbruch der Hochtemperatursupraleiter neben der Realisierung der erforderlichen Qualität auch deren kostengünstige Herstellung. Dabei gibt es einen sehr engen Zusammenhang zwischen Materialentwicklung und Technologieentwicklung, was wiederum zu einer engen Verzahlung von physikalischer Grundlagenforschung und ingenieurtechnischer Entwicklungsarbeit führt. Das Projekt NESPA ist deshalb multidisziplinär angelegt und umfasst die Gebiete Chemie, Physik, Werkstoffwissenschaft und Elektrotechnik.
Die wichtigsten Aufgaben der Projektpartner sind:
- die kontrollierte Herstellung von nanostrukturierten Hochtemperatursupraleitern als Massivmaterial bzw. Schichten, um die Stromtragfähigkeit der Supraleiter im Magnetfeld weiter zu verbessern,
- die Entwicklung neuartiger Leiterarchitekturen zur Reduktion von Wechselstromverlusten,
- die Qualifizierung dieser HTSL-Materialien für die Konstruktion und Einführung industrieller Systeme mit Hochtemperatursupraleitern.
Neben dem IFW Dresden sind an NESPA die TU Wien, die Universität Cambridge, das Forschungszentrum Karlsruhe, die Siemens AG, die Nexans SuperConductors GmbH und weitere Institute und Firmen in Spanien, Italien, Holland, Polen und der Slowakei beteiligt.
Weitere Auskünfte
Zu CARBIO
Dr. Rüdiger Klingeler
IFW Dresden
Tel.: 0351 / 46 59 666
r.klingeler@ifw-dresden.de
Internet: http://www.carbio.eu
Zu NESPA
Dr. Bernhard Holzapfel
IFW Dresden
Tel.: 0351 / 46 59 455
b.holzapfel@ifw-dresden.de
Internet: http://www.nespa.eu
Öffentlichkeitsarbeit
Dr. Carola Langer
IFW Dresden
Tel.: 0351 / 46 59 234
c.langer@ifw-dresden.de
http://www.carbio.eu
http://www.nespa.eu
Criteria of this press release:
Biology, Chemistry, Materials sciences, Mathematics, Physics / astronomy
transregional, national
Research projects
German
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