idw – Informationsdienst Wissenschaft

Nachrichten, Termine, Experten

Grafik: idw-Logo
idw-Abo
Medienpartner:
Wissenschaftsjahr


Share on: 
06/12/2019 10:47

EXIST-Forschungstransfer für Ulmer Gründer - Junge Physiker entwickeln Echtzeit-Detektions- und Sortierverfahren

Andrea Weber-Tuckermann Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Universität Ulm

Drei junge Physiker der Universität Ulm haben ein neues optisches Verfahren (CellMOUSE) entwickelt, mit dem sich lebende Zellen und Partikel in Echtzeit detektieren, charakterisieren und sortieren lassen. CellMOUSE kann beispielsweise in der Medizin, der Umwelttechnik oder Biotechnologie eingesetzt werden. Das Verfahren ist dabei einfach, schonend und kostengünstig. Und weil die Technologie, die dahinter steckt, noch dazu so leistungsfähig und innovativ ist, können die Entwickler nun mit Hilfe einer Exist-Forschungstransfer-Förderung in Höhe von mehr als 700 000 Euro die Gründung eines eigenen Unternehmens in Angriff nehmen.

Drei junge Physiker der Universität Ulm haben ein neues optisches Verfahren (CellMOUSE) entwickelt, mit dem sich lebende Zellen und Partikel in Echtzeit detektieren, charakterisieren und sortieren lassen. Das Verfahren, das beispielsweise in der Medizin, der Umwelttechnik oder Biotechnologie eingesetzt werden kann, ist dabei einfach, schonend und kostengünstig. Der Clou: die Daten werden bereits auf dem Sensor-Chip verarbeitet, sodass die Auswertung und Steuerung in Echtzeit möglich werden. CellMOUSE wird nun vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie sowie von der EU über das EXIST-Forschungstransfer-Programm gefördert. Das Existenzgründer-Team, dem auch eine Betriebswirtin angehört, erhält nun mehr als 700 000 Euro, um einen marktreifen Prototyp zu entwickeln und die Unternehmensgründung vorzubereiten.

Das Bestimmen, Charakterisieren und Sortieren gehört zu den Grundprinzipien des wissenschaftlichen Arbeitens. Die Wissenschaftler vom Institut für Experimentelle Physik,
Dr. Tobias Neckernuß und Jonas Pfeil, haben an der Universität Ulm eine Plattformtechnologie entwickelt, die es möglich macht, sowohl Stoffpartikel als auch lebende Zellen nach Parametern wie Größe, Form, Morphologie und Geschwindigkeit zu bestimmen. Das Verfahren schafft in Flüssigkeitsströmen 3000 Partikel pro Sekunde. Ermöglicht wird dies durch einen cleveren Algorithmus, der die sehr großen Bild-Datenmengen auf genau das richtige Maß reduziert. Die Datenraten sind klein genug für die Echtzeitverarbeitung, dabei aber ausreichend groß, um alle relevanten Informationen zu erfassen. Die extrem hohe Geschwindigkeit erlaubt eine rechtzeitige Ausgabe von Steuersignalen, sodass die Partikel sortiert werden können. Der Projektname CellMOUSE steht als Abkürzung für Cellular Microfluidic Optical Universal Sensing Equipment.

Die CellMOUSE-Technologie kann insbesondere in der biomedizinischen und pharmakologischen Forschung wertvolle Dienste leisten, um bestimmte Zellarten oder -typen nach Häufigkeit zu quantifizieren oder auszusortieren. Dies gilt für Immun- oder andere Blutzellen genauso wie für Krebszellen. Mit dem Verfahren können zudem krankheitsbedingte Veränderungen der Zelle sowie pharmakologische Reaktionen erfasst werden, wenn sich diese in Form, Größe, Morphologie oder Strömungsgeschwindigkeit niederschlagen. Und auch Bakterienstämme können damit untersucht werden.

Das technologische Grundprinzip allerdings ist von der Anwendung her breit angelegt: „Im Prinzip können damit alle sichtbaren Elemente erfasst und klassifiziert werden, die optisch unterscheidbar sind, und zwar von mikroskopisch kleinen Partikeln bis zu makroskopischen Elementen wie granularen Materialien. Das eröffnet uns auch spannende Anwendungsfelder in der Industrie“, so Dr. Tobias Neckernuß. Der Experimentalphysiker ist im Projekt für die Optimierung der Messtechnik verantwortlich.

Der clevere CellMOUSE-Algorithmus senkt die Datenraten dramatisch

Dass das Projekt mit einem Förderpaket aus dem EXIST-Forschungstransfer-Programm unterstützt wird, liegt vor allem an der innovativen Grundidee des neuen Echtzeit-Detektions- und Sortierverfahrens. Das Physiker-Trio hat eine gleichermaßen trickreiche wie technisch einfach zu implementierende Hard- und Softwarelösung gefunden, die die Analysedaten direkt auf dem Sensor-Modul verarbeiten kann. „Dadurch verringert sich die zu analysierende Datenmenge im Vergleich zu herkömmlichen Hochgeschwindigkeitsvideokameras um den Faktor 1000!“, erklärt Jonas Pfeil, der im Projekt für Software und Algorithmen zuständig ist. Der speziell für CellMOUSE entwickelte Algorithmus kann unterscheiden zwischen Daten mit relevanten Informationen und dem großen Rest, der unbearbeitet bleibt. Kein Wunder also, dass das Gerät so kompakt und handlich ausfällt. Ein erster Prototyp ist bereits gebaut. „Unser System kann einfach in die bestehende Mikroskopie-Infrastruktur integriert oder an andere optische Geräte angeschlossen werden“, informiert Dr. Daniel Geiger, der sich im Team schwerpunktmäßig mit Elektronik und Hardware befasst. Das Gründerteam hat sich für eine modular aufgebaute Plattform-Technologie entschieden, die je nach Anwendung auf unterschiedliche Anforderungen zugeschnitten ist. Dazu gehört auch ein spezielles Beleuchtungsmodul für Mikroskope, das geeignete Lichtverhältnisse für die Hochgeschwindigkeitserfassung schafft.

Das EXIST-Forschungstransfer-Programm des Bundeswirtschaftsministeriums gehört zu den renommiertesten Förderlinien im Bereich Unternehmens- und Existenzgründung und richtet sich mit seinem Exzellenzansatz an den Transfer von technologisch anspruchsvollen Innovationen von der Forschung in die Wirtschaft. Mit den rund 700 000 Euro, die das Gründerteam über die achtzehnmonatige Laufzeit erhält, soll die Plattformtechnologie weiterentwickelt und ein Prototyp des Gerätes bis zur Marktreife entwickelt werden. Zu den zentralen Aufgaben der EXIST-Förderphase I gehört zudem der Aufbau eines Unternehmens. Hierfür gilt es, unter anderem ein tragfähiges Geschäftsmodell zu entwickeln und einen Businessplan zu erstellen. Diese Aufgaben liegen in Hauptverantwortung von Barbara Eberbach, der Betriebswirtin im Team. Unterstützt werden die Unternehmensgründer bei Ihrer Arbeit zudem von Professor Othmar Marti, dem Leiter des Instituts für Experimentelle Physik, dem Mutterinstitut der Ausgründung.

Besonders gefreut haben sich die Ulmer Gründer über die positive Resonanz zu ihrem Messeauftritt bei der LABVOLUTION. Die Leitmesse für den Laborbereich fand im Mai in Hannover statt. „Der Aufbau eines eigenen Unternehmens ist eine sehr anspruchsvolle Angelegenheit, aber auch sehr spannend“, sind sich die drei Physiker und die Betriebswirtin einig.


Contact for scientific information:

Weitere Informationen:
Dr. Tobias Neckernuß, Tel.: 0731 / 50 23013, E-Mail: tobias.neckernuss@uni-ulm.de
Barbara Eberbach, Tel.: 0731 / 50 23023, E-Mail: barbara.eberbach@uni-ulm.de


More information:

https://www.cellmouse.de/
http://CellMOUSE auf der LABVOLUTION Messe: https://www.labvolution.de/produkt/cellmouse/174548/003631


Attachment
attachment icon CellMOUSE ist eine modular angelegte Plattformtechnologie. Das Gerät (schwarze Box) wird einfach an ein Mikroskop oder ein anderes optisches Geräte angeschlossen.

Addendum from 06/12/2019

Sehr geehrte Damen und Herren,
aus unerklärlichen Gründen ist ist im zweiten Textabsatz ein Namen verschwunden. Ich habe Dr. Daniel Geiger nun ergänzt. Bitte berücksichtigen Sie diesen Absatz.

Das Bestimmen, Charakterisieren und Sortieren gehört zu den Grundprinzipien des wissenschaftlichen Arbeitens. Die Wissenschaftler vom Institut für Experimentelle Physik, Dr. Daniel Geiger, Dr. Tobias Neckernuß und Jonas Pfeil, haben an der Universität Ulm eine Plattformtechnologie entwickelt, die es möglich macht, sowohl Stoffpartikel als auch lebende Zellen nach Parametern wie Größe, Form, Morphologie und Geschwindigkeit zu bestimmen. Das Verfahren schafft in Flüssigkeitsströmen 3000 Partikel pro Sekunde. Ermöglicht wird dies durch einen cleveren Algorithmus, der die sehr großen Bild-Datenmengen auf genau das richtige Maß reduziert. Die Datenraten sind klein genug für die Echtzeitverarbeitung, dabei aber ausreichend groß, um alle relevanten Informationen zu erfassen. Die extrem hohe Geschwindigkeit erlaubt eine rechtzeitige Ausgabe von Steuersignalen, sodass die Partikel sortiert werden können. Der Projektname CellMOUSE steht als Abkürzung für Cellular Microfluidic Optical Universal Sensing Equipment.


Criteria of this press release:
Journalists
Biology, Information technology, Mechanical engineering, Medicine
transregional, national
Research projects, Transfer of Science or Research
German


Mit CellMOUSE lassen sich Partikel und Zellen in Echtzeit detektieren und sortieren. Im Bild ein erster Prototyp des Geräts


For download

x

Das Gründerteam von CellMOUSE (v.l.): Jonal Pfeil, Dr. Daniel Geiger, Barbara Eberbach und Dr. Tobias Neckernuß


For download

x

Help

Search / advanced search of the idw archives
Combination of search terms

You can combine search terms with and, or and/or not, e.g. Philo not logy.

Brackets

You can use brackets to separate combinations from each other, e.g. (Philo not logy) or (Psycho and logy).

Phrases

Coherent groups of words will be located as complete phrases if you put them into quotation marks, e.g. “Federal Republic of Germany”.

Selection criteria

You can also use the advanced search without entering search terms. It will then follow the criteria you have selected (e.g. country or subject area).

If you have not selected any criteria in a given category, the entire category will be searched (e.g. all subject areas or all countries).

Cookies optimize the use of our services. By surfing on idw-online.de you agree to the use of cookies. Data Confidentiality Statement
Okay