August 2020 - Dem Altern auf der - Swiss Nanoscience Institute
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EINE INITIATIVE DER UNIVERSITÄT BASEL
UND DES KANTONS AARGAU
SNI INS ight
Einblicke in Forschung und Aktivitäten
am Swiss Nanoscience Institute
August 2020
Studium in Zeiten von Dem Altern auf der Hydronics Vielfältig und aktuell
Corona Spur
Studierende berichten Preis für die beste Erforschung des Ladungs- Forschung rund um
über ihre Erfahrungen Masterarbeit und Wärmetransports Corona im SNI-Netzwerk
Inhalt
3 Editorial
4 Studium in Zeiten von Corona
Ein paar Beispiele von Studierenden des Nanostudiums
und der SNI-Doktorandenschule
7 SNI Annual Event
7 Nano Image Award
7 Swiss NanoConvention
8 Dem Altern auf der Spur
Daniel Stähli gewinnt Preis für die beste Masterarbeit
11 Kreative Lösung
Smalltalk über Zoom
12 Schweizerischer Nanotechnologie-Doktorandenpreis
Fünf Auszeichnungen für Nachwuchswissenschaftler
14 SNC Image Award
Faszinierende Bilder
15 Hydronics
Interdisziplinärer Ansatz zur Erforschung
des Ladungs- und Wärmetransports
16 Vielfältig und aktuell
Forschung rund um Corona im SNI-Netzwerk
21 Neuigkeiten aus dem SNI-Netzwerk
23 Nano-Argovia-Programm
Editorial
her haben wir uns bei einigen erkundigt, wie sie die
Zeit empfunden haben.
Daniel Stähli, ein ehemaliger Nano-Student hat
Glück gehabt, dass er bereits im letzten Jahr seine
Masterarbeit geschrieben hat. Denn er konnte eine
spannende und lehrreiche Zeit an der Stanford Uni-
versity in Kalifornien verbringen. Mit seiner Master-
arbeit über Phänomene des Alterns hat er den Preis
für die beste Masterarbeit in Nanowissenschaften an
der Universität Basel 2019 gewonnen.
Preise gab es auch für fünf junge Nanowissenschaft-
lerinnen und -wissenschaftler, die exzellente wis-
senschaftliche Veröffentlichungen als Erstautoren
geschrieben haben. Das Swiss Micro & Nanotechno-
Liebe Kolleginnen und Kollegen logy Network vergibt diesen PhD Award jedes Jahr
im Rahmen der Swiss NanoConvention (SNC), die
Ich hoffe sehr, ihr seid alle wohlauf in diesen immer eigentlich im Juli in Basel hätte stattfinden sollen.
noch ungewöhnlichen Zeiten. Trotz der Verschiebung der SNC auf Juni 2021 haben
wir den PhD Awards, der von sechs Schweizer Fir-
Es ist sehr erfreulich, dass wir inzwischen zu unserer men gestiftet wird, auch dieses Jahr vergeben und
Forschung zurückkehren konnten und der Betrieb auch Gewinner des SNC Image Award ausgewählt.
in den Laboren wieder recht rund läuft. Wir dürfen
uns allerdings nichts vormachen – das Corona-Virus Erfreulich war zudem zu hören, dass der Schweizer
ist nicht verschwunden und die damit verbundene Nationalfond das interdisziplinäre Sinergia-Projekt
Problematik auch nicht. Es gilt also weiterhin die «Hydronics» bewilligt hat. Ilaria Zardo vom Depar-
Regeln zu beachten, auf Abstand zu bleiben sowie tement Physik der Universität Basel leitet dieses
sich und andere zu schützen, wo immer es nötig innovative Forschungsprojekt. Ein Team von der
und möglich ist. Universität Basel, der EPFL, der Empa und von IBM
wird den Ladungs- und Wärmetransport untersu-
Aus diesem Grund, haben wir uns auch schweren chen, um neue Wege bei der Kontrolle von elektri-
Herzens entschieden, unseren Annual Event in schen und thermischen Strömen aufzuzeigen.
Lenzerheide abzusagen. Wir hätten euch so gerne
wieder persönlich getroffen und über spannende Zahlreiche Forschungsgruppen weltweit beschäfti-
Forschungsthemen diskutiert. Aber unser aller gen sich zurzeit mit SARS CoV-2 und Covid-19. Auch
Wohlergehen ist wichtiger. Wir können und wollen im SNI-Netzwerk tragen verschiedene Teams dazu
beim Annual Event keinen Abstand wahren und bei, das Wissen rund um das neuartige Virus zu ver-
auch nicht nur in Kleingruppen agieren. Daher grössern und sowohl Diagnostik wie Behandlung zu
werden wir diesen interaktiven, persönlichen Aus- verbessern. In einem Übersichtsartikel stellen wir
tausch des Netzwerks noch eine Weile aufschieben einige dieser Aktivitäten kurz vor.
müssen.
Jetzt wünsche ich euch viel Spass bei der abwechs-
Es ist nicht immer leicht derartige Entscheidungen lungsreichen Lektüre, bei der sich vieles, aber nicht
zu treffen. In den letzten Monaten mussten wir aus alles um Corona dreht. Bleibt gesund und lieben
Vernunftgründen auf viele Tätigkeiten und Aktivi- Gruss
täten verzichten, die uns Spass bereiten und uns
motivieren. Aber nicht nur deshalb war diese Zeit
belastend und hat teilweise grosse Schwierigkeiten
bereitet. Uns hat interessiert, wie es dabei den Nano-
Studierenden und Doktorierenden ergangen ist. Da- Prof. Dr. Christian Schönenberger, SNI-Direktor
3 SNI INSight August 2020
Studium in Zeiten von Corona
Ein paar Beispiele von Studierenden des Nanostudiums
und der SNI-Doktorandenschule
Jeder von uns hat die letzten Wochen und Monate anders erlebt. Während die
einen im Homeoffice effektiver und produktiver waren, haben sich andere grosse
Sorgen gemacht, waren vielleicht sogar selbst krank oder hatten grosse Mühe zu-
hause Ruhe zu finden. Wir haben ein paar Studierende aus dem Nanostudiengang
und der SNI-Doktorandenschule gefragt, wie sie diese letzten Wochen erlebt ha-
ben, was ihre Probleme waren und was sie aus dieser Zeit mitgenommen haben.
Die Nano-Studierenden Elaine Schneider, Julian Köchlin, Nicolas Brunner, Patrick
Weber, Sarah Müller und Timon Baltisberger haben Feedback gegeben. Bei den
Doktoranden teilten Alexina Ollier, Mehdi Heydari, Paolo Oliva, Stefano Di Leone
und Thomas Mortelmans ihre Erfahrungen der letzten Wochen.
Praktikum ohne wesentliche Hindernisse Für ihn bleiben diese Monate trotz des fehlenden
Patrick, der im Februar ein 6-monatiges Praktikum Treffens und Austauschs mit Freunden und der Fa-
bei Anjarium Biosciences begonnen hatte, konnte milie daher voll guter Erinnerungen. Die zusätzliche
dieses ohne grosse Einschränkungen absolvieren. Er Zeit, die er sonst mit Freunden und bei kulturellen
hat die Zeit in dem biomedizinischen Start-up, das Veranstaltungen verbringt, hat er unter anderem
von Joël de Beer – einem Nano-Alumnus – gegründet zur Selbstreflexion genutzt. «Sich ausgiebig Zeit zu
wurde, sehr genossen und kann sich gut vorstellen, nehmen um die Seele baumeln zu lassen und sich
nach seinem PhD in einem ähnlichen Arbeitsumfeld über seinen Platz in der Gesellschaft und Welt all-
tätig zu sein. gemein Gedanken zu machen, ist etwas, wozu wir
heute in der hektischen Welt nur noch selten kom-
men», bemerkt er.
Projektarbeit in Luxemburg
Mehr Zeit für sich zu haben und viele entspannte
Mitmenschen, das empfand auch Sarah Müller als
positiven Aspekt der vergangenen Monate. Sie hatte
Mitte Februar ihre Projektarbeit über marines Phy-
toplankton an der Universität Luxemburg begon-
nen. Am Anfang der Corona-Krise gab es für sie viel
Unsicherheit, da nicht klar war, ob sie ihre Arbeit
über Lipide als Biomarker für physiologischen Stress
planmässig zu Ende bringen konnte. Sie war jedoch
in der Lage bis zum Lockdown in Luxemburg Mitte
März ihre Experimente im Labor durchzuführen.
Danach ging es für sie im Homeoffice weiter – zuerst
in Luxemburg, dann in Basel.
Auch Sarah hat es vermisst ihren Freund, andere
Freunde, Eltern und Geschwister zu treffen oder ein-
Patrick Weber (rechts) konnte sein Praktikum bei dem von Joël de Beer
fach mal in einem Café zu sitzen. Sie hofft aber ein
(links) gegründeten Startup Anjarium Biosciences fast ohne Einschrän- bisschen mehr Gelassenheit aus den vergangenen
kungen absolvieren (Bild: P. Weber) Wochen mitnehmen zu können.
4 SNI INSight August 2020
Sarah Müller hat ihre Projektarbeit im Homeoffice beenden können (Bild: Vorlesungen und auch die Konferenz «Smalltalk» über die Blockkurse
S. Müller). fanden virtuell statt. Timon und Nicolas haben hier teilgenommen.
Online-Veranstaltungen durchaus von Vorteil spielt. Für andere war es dagegen eine Zeit, in der sie
Für die jüngeren Semester im Bachelorstudium einen neuen Ausgleich ausprobieren konnten. Sarah
standen in den letzten Wochen zahlreiche online- hat beispielsweise mit Yoga begonnen und Nicolas
Vorlesungen auf dem Programm. Elaine, Timon und hat abends «viele neue Gerichte gekocht und voll-
Nicolas fanden das eigentlich gar nicht schlecht, da ständig auf die leckeren Take away-Angebote rund
sie sich ihre Zeit selbst einteilen konnten. «Zudem um das Physik Departement verzichtet».
bieten Video- und Audioaufnahmen den Vorteil,
dass ich bei Unklarheiten zurückspulen und die Belastend und stärkend
Vorlesung in meinem eigenen Tempo durchgehen Die Unsicherheit in den letzten Wochen mussten
kann», ergänzt Nicolas. «Durch den geringeren Kon- die Studierende ebenfalls aushalten. Anfänglich war
takt mit Kollegen und Studierenden aus höheren nicht ganz klar, ob Prüfungen geschrieben werden,
Semestern war es allerdings schwierig, den eigenen welche Blockkurse noch stattfinden können und ob
Lernstand einzuschätzen», findet Elaine. Ganz gene- beispielsweise die kleine Konferenz über die Block-
rell fehlten den Studierenden vor allem Kontakte kurse Smalltalk stattfinden kann. Für Smalltalk
und das gemeinsame Lernen und Üben mit anderen konnte eine gute Lösung gefunden werden, für den
Studierenden und Tutoren. einen oder anderen Blockkurs auch, aber andere
Projekte und Arbeiten mussten leider ganz ausfal-
Umstellung der Gewohnheiten len oder verschoben werden.
Sich daran zu gewöhnen, zuhause zu lernen und
den vielen möglichen Ablenkungen keine Beach- Unter dem Strich haben diese Erfahrungen aber
tung zu schenken und dann trotzdem irgendwann vielleicht auch geholfen, mehr Selbstdisziplin,
aufzuhören und die Freizeit zu geniessen, war auch Selbstbewusstsein und gleichzeitig Gelassenheit zu
nicht immer leicht. «Die totale Flexibilität bei der erlangen, bemerken einige der Studierenden. «Auf
Zeiteinteilung ist auf der einen Seite super, auf der jeden Fall hat es uns gezeigt, dass es technische
anderen Seite macht es das auch schwierig, Arbeits- Lösungen für viele Probleme gibt», sagt Timon und
zeit und Freizeit zu trennen», findet Julian. meint dabei nicht nur die Uni-Podcasts, sondern
auch die zahlreichen Konferenzanrufe zur Pflege
Gefehlt hat auch der Ausgleich beim Sport, wie Elaine der sozialen Kontakte.
bemerkt, die sonst in einer Mannschaft Volleyball
SNI INSight August 2020 5
Auch die Doktoranden der SNI-Doktorandenschule hatte, fühlte er sich «wie ein Gefangener». Er ana-
waren in den letzten Wochen und Monaten mit ei- lysierte ebenfalls zunächst seine Daten und schrieb
ner neuen Situation konfrontiert, die alle, die wir dann ein Paper. Webinare und online-Vorträge
gefragt haben, gut gemeistert haben. trugen für ihn auch dazu bei, die Zeit sinnvoll zu
nutzen. Auf jeden Fall war er sehr froh, nach acht
Viele Wochen alleine Wochen Pause zurück ins Labor zu dürfen. «Ich habe
Alexina, die in Frankreich wohnt, war für etwa in dieser Zeit gelernt, wie wichtig das soziale Leben
sechs Wochen fast ununterbrochen allein zuhause, für mich ist. Manchmal unterschätzen wir das. Auf
da in Frankreich die Ausgangsregelungen deutlich der anderen Seite war es wirklich beeindruckend,
strikter waren als in der Schweiz oder Deutschland. wie online-Kurse und Meetings organisiert wurden.»
«Jeder Tag war gleich und ich habe eigentlich immer
gearbeitet, da ich alleine wohne und nicht viele an- Trennung von Arbeit und Freizeit schwieriger
dere Dinge zu tun hatte», erzählt sie. Ein anderer Punkt, der von einigen PhD-Studenten
genannt wird, ist die Schwierigkeit im Homeoffice
Sie nutzte die Zeit ihre Daten zu verarbeiten. Nach Pausen zu machen und trotz der fehlenden räum-
vier Wochen startete sie die ersten Experimente – lichen Trennung von Arbeit und Freizeit eine neue
zunächst bediente sie ihr Mikroskop von zuhause, Routine zu entwickeln. Paolo hatte beispielsweise
später dann auch wieder vor Ort. Wahrscheinlich hat mit diesem Aspekt zu kämpfen. Er hatte bereits alle
sie gar nicht viel Zeit verloren, da glücklicherweise Experimente abgeschlossen, schrieb seine Doktor-
arbeit und bereitete sich auf die virtuelle Verteidi-
gung vor. Das lief alles prima und wie er uns gesagt
hat, hat er dadurch gelernt, seinen Tagesablauf bes-
ser zu planen, sich mehr Zeit für sich zu nehmen
und nicht immer die Arbeit in den Vordergrund zu
stellen.
Arbeit im Homeoffice ist wertvoll
Thomas nutzte die ersten Wochen der Corona-
Schliessungen, um theoretische Arbeiten wie Si-
mulationen durchzuführen und das Design seines
Mikrofluidik-Systems zu optimieren. Er durfte dann
Mitte April teilweise wieder zurück ins Labor, da er
zurzeit an einer Plattform zum Immunitätsnachweis
gegenüber Covid-19 arbeitet und derartige Projekte
Vorrang hatten.
Da er in zwei verschiedenen Kantonen an der Uni-
versität Basel und am Paul Scherrer Institut (PSI)
tätig ist, musste er sich mit den verschiedenen Be-
triebskonzepten befassen und genau planen, wann
Stefano ist glücklich nach vielen Wochen im Homeoffice wieder zurück er wo arbeiten wollte. Die Arbeit im Homeoffice
ins Labor zu dürfen (Bild: S. Di Leone, Departement Chemie, Universität wertet er als wertvoll und würde diese auch gerne
Basel)
beibehalten, wenn gerade keine Experimente anste-
die dann begonnenen Experimente gut liefen. Aller- hen. Aber unersetzlich ist für Thomas wie für alle
dings fehlte auch ihr der unkomplizierte Austausch anderen Befragten der regelmässige Austausch mit
mit den Kollegen und ihrem Betreuer. «Es ist so viel den Kollegen und Freunden.
einfacher, schnell mal im Büro vorbeizuschauen
und eine Frage zu stellen», sagt Alexina. «Auf der Unbeschwertheit geht verloren
anderen Seite hat es mir auch geholfen, autonomer Auch Mehdi hat dieser Austausch gefehlt. Jedoch
zu werden.» war er in den letzten Wochen produktiver als in
anderen Zeiten. Er hat versucht, extra Messzeit an
Stefano ist es ähnlich ergangen. Obwohl er in der heiss begehrten Synchrotron-Lichtquelle des PSI
Deutschland nicht so strengen Ausgangsregelungen zu bekommen und seine Untersuchungen voran-
unterworfen war und mehr Zeit zum Ausspannen zutreiben. Obwohl es von wissenschaftlicher Seite
6 SNI INSight August 2020
fast ohne Einschränkung für ihn lief, hatte er doch
Mühe, entspannt die freien Stunden zu geniessen. Er
selbst verspürte keine Angst vor dem Virus, aber die
SNI Annual Event
allgemeine Sorge um Menschen um ihn herum und
Wir haben uns entschlos-
seine Ohnmacht nicht helfen zu können, bedrückte
sen, den Annual Event 2020
ihn. Die Unbeschwertheit und freie Gedanken, hat
aufgrund der unsicheren
er während der Corona-Pandemie daher am meisten
Entwicklung der Corona-Pan-
vermisst.
demie abzusagen.
Das sind nur ein paar zufällig ausgewählte Bei-
Die Gesundheit unserer Kol-
spiele, wie es einigen jungen Menschen aus dem
leginnen und Kollegen ist uns
SNI-Netzwerk in den letzten Wochen ergangen ist.
noch wichtiger als der Aus-
Sie haben diese schwierige Zeit gut gemeistert und
tausch.
sehen durchaus auch positive Aspekte dieser Aus-
nahmesituation. Wir wünschen den Befragten und
Wir freuen uns daher schon auf den Annual
allen anderen weiterhin alles Gute, hoffen, dass alle
Event im nächsten Jahr
gesund bleiben und diese herausfordernde Zeit gut
vom 9. bis 10. September 2021!
überstehen.
Nano Image Award
Unsere Kommunikationsmaterialien zeichnen sich
unter anderem durch die tollen Bilder aus, die Mit-
glieder des SNI-Netzwerks zur Verfügung stellen.
Daher möchten wir auch in diesem Jahr den Nano
Image Award ausschreiben. Die drei besten Bilder
werden mit einem Presigeld von je 300 Schweizer
Franken belohnt.
Bitte schicken Sie Ihre Bilder der Mikro- und Na-
nowelt zusammen mit einer kurzen Beschreibung
und einem Titel bis zum 15. November an
c.moeller@unibas.ch.
Wir freuen uns schon auf eine faszinierende Aus-
wahl an schönen Abbildungen.
Swiss NanoConvention
Die Swiss NanoConvention 2021 findet vom 24.–25.
Juni 2021 in Basel statt. Das SNI wird die Veran-
staltung in Zusammenarbeit mit dem Swiss MNT
Network organisieren.
Vermerken Sie doch den Termin schon mal im Ka-
lender.
SNI INSight August 2020 7
Dem Altern auf der Spur
Daniel Stähli gewinnt Preis für die beste Masterarbeit
Den Preis für die beste Masterarbeit in Nanowissenschaften an der Universität
Basel aus dem Jahr 2019 hat Daniel Stähli gewonnen. Der junge Nanowissenschaft-
ler hat die exzellente Arbeit über Altersprozesse der Bluthirnschranke an der
Stanford University (Palo Alto, Kalifornien, USA) im Labor von Professor Dr. Tony
Wyss-Coray, einem der führenden Altersforscher, geschrieben. Er hat in den neun
Monaten in Stanford nicht nur mit zahlreichen wissenschaftlichen Methoden
gearbeitet, sondern auch den Optimismus, die Begeisterung und Offenheit der
Kollegen dort schätzen gelernt. Für Daniel war die Zeit in Kalifornien ein
gelungener Abschluss seines Studiums in Nanowissenschaften, das er jederzeit
wieder wählen würde.
Schon früh an Naturwissenschaften
interessiert
Für Daniel Stähli war schon als kleiner
Junge klar, dass er Wissenschaftler wer-
den möchte. Die Naturwissenschaften
begeisterten ihn auch während seiner
Schulzeit am Gymnasium Kirschgarten
in Basel. Ausschlaggebend für die Wahl
des Studiums der Nanowissenschaften
war dann der Besuch der Veranstaltung
«Weltenreise», bei der die Universität Ba-
sel Besucherinnen und Besucher auf eine
Reise vom Kosmos in die Nanowelt mit-
nahm. «Ich war mit einem Kollegen bei
dieser «Weltenreise» im Schauspielhaus
Basel. Dort erfuhren wir zum ersten Mal
von dem interdisziplinären Nano-Studi-
engang. Es tönte spannend und modern»,
erinnert sich Daniel, der daraufhin zu-
sammen mit seinem Kollegen mit dem
Nanostudium in Basel begann.
Projekt- und Masterarbeiten waren
das Highlight
Das Bachelorstudium empfand Daniel
dann als ziemlich «durchgetaktet» und
fordernd, aber auch sehr lehrreich. Er
sieht es rückblickend als ideale Vorberei-
tung für das folgende Masterstudium, das
ihm deutlich besser gefallen hat. «Es war
toll, dass wir im Masterstudium mit zwei
Projekt- und einer Masterarbeit tiefer in
drei verschiedene Bereiche eintauchen
konnten. Wir waren bei der Wahl der Daniel Stähli hatte eine tolle Zeit in Stanford und hat dort eine exzellente Masterarbeit
geschrieben.
8 SNI INSight August 2020
Themengebiete ganz frei und wurden für Proteine. Die Bluthirnschranke ist Weitere Information
dabei unterstützt, Erfahrung im Ausland eine selektive Barriere, die das Gehirn
zu sammeln», fasst er die aus seiner Sicht vom Rest des Körpers abschirmt und Wyss-Coray
positivsten Aspekte zusammen. die Aufnahme von Plasmaproteinen Forschungsteam
http://web.stanford.edu//group/
reguliert und einschränkt. Sie wird von twclab/cgi-bin/index.html
Für seine erste Projektarbeit, die er am Endothelzellen mithilfe von Perizyten
Department für Biomedizin im Labor von und Astrozyten gebildet. Mit zunehmen-
Veröffentlichung
Professor Dr. Daniela Finke absolvierte, dem Alter und bei neurodegenerativen
in «Nature»
untersuchte er die Ausdifferenzierung Krankheiten wie Alzheimer vermindert https://www.nature.com/artic-
von Stammzellen zu Lymphocyten, die sich die hohe Selektivität der Barriere les/s41586-020-2453-z
ein wichtige Rolle bei der Immunantwort und verschiedene Substanzen können
in Geweben spielen. Für die zweite Pro- ins Gehirn gelangen, die bei einem jun- Weitere Gewin-
jektarbeit nutzte Daniel ein SNI-Reises- gen gesunden Hirn nicht nachzuweisen ner des Preises
tipendium und verbrachte drei Monate sind. Das genaue Verständnis der Blut- für die beste
am International Iberian Nanotechnolo- hirnschranke ist wichtig, um neurode- Masterarbeit
gy Laboratory in Braga (Portugal) bei Dr. generative Krankheiten zu behandeln. und andere
Pieter de Beule. Hier war er vor allem Eine intakte Bluthirnschranke verhin- Preisträger
https://nanoscience.ch/de/ueber-
mit Programmierung und statistischen dert nämlich auch, dass therapeutische uns/menschen/preise/
Analysen von fluoreszenzmikroskopi- Antikörper ins Gehirn gelangen.
schen Analysen von Membranproteinen
beschäftigt. Daniel hat nun untersucht wie sich die
Bluthirnschranke mit dem Alter verän-
Erfolgreiche Eigeninitiative dert. Zusammen mit seinem Betreuer
Für Daniel stand fest, dass er für seine Andrew Yang entwickelte er eine neue
Masterarbeit ebenfalls im Ausland ar- Methode, um die Durchlässigkeit der
beiten wollte. Da ihn die Forschung Bluthirnschranke zu testen und den
rund um das Thema Altern besonders normalen Altersprozess der Bluthirn-
interessierte, suchte er im Internet nach schranke bei Mäusen zu untersuchen.
Arbeitsgruppen, die sich mit dieser The- Dazu markierten sie zunächst alle Pro-
matik beschäftigen. Eine der Koryphäen teine des Blutplasmas. Anschliessend
auf diesem Gebiet ist Professor Dr. Tony untersuchten sie, welche dieser Proteine
Wyss-Coray von der Stanford University in den Gehirnzellen sowie in den Endo-
(Palo Alto, Kalifornien, USA). Er konnte thelzellen, welche die Bluthirnschranke
an Mäusen zeigen, dass die Transfusion ausmachen, nachweisbar waren. Sie
von Plasma junger Mäuse einen Verjün- identifizierten bestimmte Gene, welche
gungseffekt bei alten Mäusen bewirkt. die Aufnahme von Plasma in die Endo-
thelzellen unterstützen.
Daniel schrieb ihn an und bekam recht
schnell eine Zusage. «Allerdings ist so Die Ergebnisse zeigten, dass zahlreiche
ein Auslandsaufenthalt, vor allem in Proteine die Bluthirnschranke passieren
den USA, mit einem enormen adminis- können. Während in jungen Jahren die
trativen Aufwand verbunden», bemerkt Aufnahme spezifisch über bestimmte
er. Den ersten Kontakt hatte Daniel im Rezeptoren erfolgt, kommt es mit zu-
Februar 2018 hergestellt, im Juli bekam nehmendem Alter zu einer unspezifi-
er von der Universität Stanford die Be- schen Passage. Insgesamt nimmt dabei
stätigung und erst im Oktober begannen aber die Aufnahme von Plasmaproteinen
dann für ihn neun spannende, intensive nicht zu, sondern tendenziell sogar eher
Monate in Kalifornien. ab. Zeigen konnte er auch, dass die Zahl
der Perizyten, einer der Zelltypen, die die
Rolle der Bluthirnschranke beim Bluthirnschranke ausmachen, mit dem
Altern Alter abnimmt.
Thematisch beschäftigte sich Daniel in
seiner Masterarbeit mit der Bluthirn- Die Arbeit belegte nicht nur, welche
schranke und deren Durchlässigkeit Vorgänge durch Altern ausgelöst wer-
SNI INSight August 2020 9
den, sondern wies auch nach, welche Proteine die Doktorarbeit als nächster Schritt
Bluthirnschranke überwinden. Diese könnten in Zu- Für Daniel liegt der nächste Schritt seiner wissen-
kunft als mögliche Shuttle für Therapeutika dienen. schaftlichen Karriere voraussichtlich jedoch in der
Schweiz. Nach einem sechsmonatigen Zivildienst,
Einmalige Erfahrung den er gerade absolviert, möchte er mit der Dok-
Für Daniel war das dreiviertel Jahr in Palo Alto eine torarbeit beginnen. Dazu schaut er sich gerade
ganz besondere Zeit, die er nicht missen möchte. verschiedene Gruppen an der Universität Basel, der
«Ich hatte grosses Glück, so gut von Andrew betreut ETH Zürich und der EPF Lausanne an. Thematisch
worden zu sein. Wir haben extrem viel und hart gibt es verschiedene Gebiete in den Life Sciences,
gearbeitet – aber es war schön und spannend.» Den die ihn interessieren und die er gerne weiterverfol-
krönenden Abschluss bildete nicht nur die jetzt aus- gen würde.
gezeichnete Masterarbeit. Seine Daten haben auch
zu einer Veröffentlichung des Teams in «Nature» Eine gute Entscheidung
beigetragen, die kürzlich publiziert wurde. Zurückblickend ist er froh, sich vor sieben Jahren
für die Nanowissenschaften entschieden zu haben.
Seine Kolleginnen und Kollegen im Labor hatten Er schätzt es nach wie vor, dass er so unterschied-
massgeblichen Anteil daran, dass Daniel die Zeit so liche Erfahrung sammeln konnte – nicht nur in
positiv erlebt hat. Er war beeindruckt von dem Op- verschiedenen Fachgebieten, sondern dank der
timismus, der Energie und Offenheit, mit der ihm Unterstützung und Förderung von SNI, Universität
andere Doktoranden, Postdocs und Professoren be- Basel, Freier Akademischer Gesellschaft und seiner
gegnet sind. «Die Stimmung in der ganzen Bay Area Eltern auch in unterschiedlichen Ländern.
ist enorm motivierend. Etliche exzellente Unis und
führende Firmen in den Life Sciences kommen da Das Studium war jedoch nicht nur fachlich eine
auf dichtem Raum zusammen. Sie arbeiten eng zu- Bereicherung für den 25-jährigen Basler. «Ich habe
sammen, haben enorme Mittel zur Verfügung und viele sehr gute Freunde gewonnen», bemerkt er.
alles scheint möglich», bemerkt er. Seine Arbeit im Vorstand des Nanovereins, in dem
sich die Studierenden des Nanostudiums der Uni-
Doch es war nicht nur Daniel, der begeistert war. versität Basel zusammenschliessen, hat sicher dazu
Auch sein Betreuer in Stanford Tony Wyss-Coray beigetragen, zahlreiche Kontakte aufzubauen und
äusserte sich sehr positiv über das Engagement die Studienzeit rückblickend so positiv zu bewerten.
und die Leistung des jungen Schweizers: «Ich war
zutiefst beeindruckt von Daniels Leidenschaft und Wir gratulieren Daniel ganz herzlich zu dieser ex-
Hingabe für die Wissenschaft und seiner Begabung zellenten spannenden Masterarbeit und wünschen
für experimentelle Forschung. Wir hätten ihn gerne ihm alles Gute für die Zukunft!
noch länger bei uns gehabt.»
«Ich war zutiefst beeindruckt von
Daniels Leidenschaft und Hingabe für
die Wissenschaft und seiner Begabung
für experimentelle Forschung.
Wir hätten ihn gerne noch länger bei
uns gehabt.»
Professor Dr. Tony Wyss-Coray,
Stanford University (Palo Alto, Kalifornien, USA)
Im Gehirn von alten Mäusen konnte Daniel Verkalkungen nachweisen
(Bild: Daniel Stähli).
10 SNI INSight August 2020Kreative Lösung
Smalltalk über Zoom
Am 13. Mai fand die erste virtuelle Konferenz des Swiss Nanoscience Institutes
statt. Wie in jedem Jahr organisierten Studierende des Nano-Studiengangs die
Konferenz «Smalltalk», bei der sie über zwei von ihnen absolvierte Blockkurse be-
richteten. In diesem Jahr fand «Smalltalk» nun aber nicht in grösserem Rahmen im
Pharmazentrum statt, sondern virtuell über das Internet.
Sieben Studierende des Studiengangs Nanowis- um Interferenzexperimente, ultrakalte Atome und
senschaften an der Universität Basel befinden sich Schaltkreiselemente, die Nervenzellen nachemp-
zurzeit kurz vor dem Abschluss ihres Bachelor-Stu- funden sind.
diums. Sie haben in dem letzten Jahr acht verschie-
dene Blockkurse belegt, bei denen sie in die aktuelle «Es lief alles prima und wir haben spannende, viel-
Forschung unterschiedlicher Forschungsgruppen fältige Vorträge gehört», kommentiert Professor Dr.
hinein schnuppern konnten. Als Abschluss dieser Wolfgang Meier, Leiter des Studiengangs Nanowis-
spannenden Zeit organisieren die Studierenden je- senschaften diese erste virtuelle Konferenz des SNI.
des Jahr die kleine Konferenz «Smalltalk». Sie halten «Bei einem kleinen Apéro-to-go konnten wir die
dabei einen Vortrag über einen der Blockkurse und Preise für den besten Talk und das beste Poster, die
präsentieren ein Poster über einen zweiten Kurs. Timon Baltisberger und Dominik Lüthi gewonnen
Wissenschaftler, die einige der Blockkurse anbieten, haben, dann später noch persönlich übergeben und
bewerteten die Präsentationen. auch die ein oder andere ausgefallene Diskussion
nachholen.»
Normalerweise findet die Veranstaltung, die allen
interessierten Besuchern offen steht, im Pharma- Auch die Koordinatorin des Studiengangs, Dr. Anja
zentrum statt. Doch in diesem Jahr war dies keine Car, beurteilt die Erfahrung durchweg positiv:
Option und eine virtuelle Konferenz die einzige «Ich fand es besonders nett, dass die Studierenden
Möglichkeit «Smalltalk» überhaupt durchzuführen. auch die Vorteile des virtuellen Meetings nutzten.
Timon Baltisberger beispielsweise demonstrierte
So versammelten sich die sieben Vortragenden so- anschaulich, was in Quantensystemen möglich ist,
wie sieben begutachtende Wissenschaftler am 13. in unserer Makrowelt jedoch nicht.» Zu Beginn sei-
Mai zu einem gemeinsamen Zoom-Meeting sowie nes Vortrags sah es nämlich so aus, als ob Timon
einer anschliessenden Poster-Session. Die Vorträge gleichzeitig präsentieren und sich einen Tee bringen
drehten sich unter anderem um unterschiedliche würde – in Analogie zu einem Quantensystem, das
Anwendungen der Lithografie, Spektroskopie, bei der Überlagerung zur gleichen Zeit in mehreren
Rasterkraft- und Rasterelektronenmikroskopie, Zuständen existieren kann.
Im Juni gab es dann für Wolfgang Meier (links) und Christian Schönenberger (rechts) doch noch die Gelegenheit den Preis für das beste Poster an
Dominik Lüthi und den Preis für den besten Talk an Timon Baltisberger persönlich zu übergeben.
SNI INSight August 2020 11Schweizerischer Nanotechnologie-Doktorandenpreis
Fünf Auszeichnungen für Nachwuchswissenschaftler
Katharina Kaiser (IBM), Claire Meyer (Universität Basel), Shantanu Mishra
(Empa), Kazuhiro Morimoto (EPFL) und Daniel Najer (Universität Basel) sind
die Gewinner des diesjährigen Swiss Nanotechnology PhD Awards.
Die fünf jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben das
interdisziplinäre Preis-Komitee mit ihren herausragenden
Publikationen überzeugt.
Einmal im Jahr Gross im IBM Research Center in
Das Swiss MNT Network Micro- Rüschlikon durch. Sie erzeugte
& Nanotechnology (Swiss MNT durch Atommanipulation ein
Network) vergibt einmal im Jahr zyklisches Kohlenstoffmolekül
den Swiss Nanotechnology PhD aus 18 Kohlenstoffatomen. Sie
Award an fünf Doktorandinnen begann mit Vorprodukten, bei
und Doktoranden, die im letzten denen sie mithilfe eines kom-
Jahr exzellente, von Fachleuten binierten Rastertunnel-/Raster-
begutachtete Publikationen ver- kraftmikroskops sogenannte
öffentlicht haben. Fünf bis sechs Schutzgruppen abspaltete. Ras-
Schweizer Firmen stiften das terkraftmikroskopische Unter-
Preisgeld von je 2000 Schweizer suchungen des neuen Moleküls
Franken und übergeben die Prei- zeigten, dass sich bei dem neuarti-
se normalerweise im Rahmen der gen Kohlenstoffring Einfach- mit
Swiss NanoConvention (SNC), die Dreifachbindungen abwechseln.
dieses Jahr in Basel stattgefunden Das Hightech Zentrum Aargau
hätte. stiftet den Preis für Katharina
Kaiser. Link zur Veröffentlichung
Wie bei so vielen Ereignissen
sieht es dieses Jahr auch beim Claire Meyer, die von Prof. Dr.
PhD Award etwas anders aus. Cornelia Palivan (Universität
Die SNC 2020 in Basel musste auf Basel) betreut wird, hat die Ju-
2021 verschoben werden, somit roren mit einer Publikation in
werden auch die Preisträger des «Small» überzeugt. Sie arbeitet
Jahres 2020 ihren Preis erst bei daran neuartige biomedizinische
der SNC 2021 in Basel erhalten. Systeme herzustellen, bei denen
Berichten können wir aber schon synthetische Nanokompartimen-
jetzt über die Arbeit der fünf te mit Biomolekülen kombiniert
Nachwuchswissenschaftlerinnen werden. In der ausgezeichneten
und -wissenschaftlern, die das in- Veröffentlichung zeigte sie, dass
terdisziplinäre Preis-Komitee aus die Kombination von Nanokom-
Mitgliedern von sechs verschie- partimenten mit natürlichen
denen Schweizer Forschungsein- Enzymen und bildgebenden Ver-
richtungen ausgewählt hat. bindungen in vitro funktioniert,
sodass die Aktivität des therapeu-
Vielfältig und überzeugend tischen Enzyms erhalten bleibt
und gleichzeitig eine kontrollier-
Katharina Kaiser führte die Ar- te Bildgebung möglich ist. Der
beiten, die zu der preisgekrönten Preis für Claire Meyer wird von
Veröffentlichung in «Science» füh- der Firma BASF gestiftet.
rten, in der Gruppe von Dr. Leo Link zur Veröffentlichung
12 SNI INSight August 2020Dr. Shantanu Mishra, der in Kazuhiro Morimoto hat in sei- Dr. Daniel Najer aus der Gruppe
der Gruppe von Prof. Dr. Roman ner Arbeit, die er im AQUA-Lab- von Prof. Dr. Richard Warburton
Fasel arbeitet, erhält den Dokto- Labor von Prof. Dr. Edoardo (Universität Basel) hat in einer
randenpreis für eine Publikation Charbon (EPFL) absolviert und in Veröffentlichung in «Nature»
in «Nature Nanotechnology». Er «Optica» veröffentlicht hat, eine gezeigt, dass mithilfe eines mik-
hat atomar präzise Kohlenstoff- Megapixel-Kamera basierend auf roskopischen Hohlraumes eine
Nanostrukturen wie dreieckige Einzelphoton-Avalanche-Dioden effiziente quantenmechanische
Graphenflocken, rhombusförmi- (kurz SPAD für engl. single-pho- Licht-Materie-Schnittstelle ge-
ges Zickzack-Nanographen oder ton avalanche diode) entwickelt. schaffen werden kann.
bogenförmiges Nanographen Die Kamera kann im intensitäts-
synthetisiert und gezeigt, dass und zeitgesteuerten Modus mit Darin wird ein einzelnes Photon
diese kohlenstoffbasierten Ma- einer Verschlussdauer von 3,8 bis zu zehn Mal von einem künst-
terialien einen robusten Mag- Nanosekunden und einer Aus- lichen Atom (einem Halbleiter-
netismus besitzen können, der lesegeschwindigkeit von 24’000 Quantenpunk) ausgesandt und
weit über die thermodynamische Bildern pro Sekunde arbeiten. wieder absorbiert.
Schwelle hinausgeht.
Sie liefert Bilder und dreidimensi- Die Arbeit eröffnet neue Perspek-
In der preisgekrönten Publika- onale Szenen mit einer Genauig- tiven für die Quantentechnolo-
tion zeigt Shantanu Mishra, wie keit von wenigen Millimetern und gie. Die Firma Bühler AG übergibt
die Oberflächensynthese ideal einer Auflösung von 1000 x 1024 den Preis an Daniel Najer.
mit Rastersondenmikroskopie/ Pixeln und wird zu zahlreichen Link zur Veröffentlichung
Spektroskopie kombiniert wer- interessanten Anwendungen
den kann, um den Magnetismus in der Metrologie, Mikroskopie
in Kohlenstoff-Nanomaterialien und LiDAR (steht für engl. light
eindeutig nachzuweisen. Damit detection and ranging, einer dem
ebnet er den Weg für die Herstel- Radar verwandten Methoden)
lung neuer Magnetmaterialien beitragen. Die Firma Sensirion
mit technologischer Relevanz. sponsort den Preis für Kazuhiro
Die Firmen Zeiss und Gloor un- Morimoto.
terstützen diesen Preis. Link zur Veröffentlichung
Link zur Veröffentlichung
«Wir gratulieren allen Preisträgern zu den
hervorragenden Publikationen. Wir freuen uns auf die
Preisverleihung im nächsten Jahr im Rahmen der SNC 2021
vom 24. bis 25. Juni in Basel.»
Professor Dr. Christian Schönenberger, SNI-Direktor
SNI INSight August 2020 13SNC Image Award
Faszinierende Bilder
Verliehen wurde trotz der Verschiebung der SNC auch der SNC Image Award. Die
folgenden faszinierenden Bilder aus der Nanowelt haben gewonnen.
1. Preis: Akkumulierte supraparamagnetische Eisenoxid-Nanopartikel in einem Zebrafisch-Embryo
Jan Stephan Bolten, Departement für Pharmazeutische Wissenschaften, Universität Basel
2. Preis: Suprapartikel von Halbleiter-Nanokristallen aus Cadmiunselenit/ 3. Preis: Oberflächenstruktur eines Rhodium-Kristalls
Cadmiumsulfid, die sich selbst anordnen Fabien Sanchez, Departement Physik & Daniel Mathys, Nano Imaging
Darius Urbonas, IBM Research GmbH Lab, Universität Basel
«Vielen Dank für die Teilnahme am SNC Nano Image Award und
herzlichen Glückwunsch den Gewinnern!»
Weitere Information über den SNC Image Award
14 SNI INSight August 2020Hydronics
Interdisziplinärer Ansatz zur Erforschung
des Ladungs- und Wärmetransports
Der Schweizerische Nationalfond hat kürzlich zugestimmt, das interdisziplinäre
Sinergia-Projekt «Hydronics» mit einem finanziellen Beitrag von 2.7 Millionen
Schweizer Franken zu fördern. Professorin Dr. Ilaria Zardo vom Departement
Physik leitet das Projekt, in dem ein interdisziplinäres Team mit Forschenden der
Universität Basel, der EPFL, der Empa und von IBM den Ladungs- und
Wärmetransport untersucht und neue Wege bei der Kontrolle von elektrischen
und thermischen Strömen einschlagen möchte.
Unterschiedliche Ausbreitung der
Wärme
Elektronische Bauteile werden immer
kleiner und leistungsfähiger. Problema-
tisch bei der Miniaturisierung ist dabei
die Wärmeentwicklung in den elektroni-
schen Komponenten. Daher wird es für
die Computer- und Elektronikindustrie
immer wichtiger, den Ladungs- und Wär-
metransport besser zu verstehen und
kontrollieren zu lernen.
Die Wärme in den verschiedenen Bautei-
len entsteht durch mechanische Wellen Das Team von Ilaria Zardo (rechts) beteiligt sich am Sinergia-Projekt «Hydronics».
– sogenannte Phononen. In einem dreidi-
mensionalen Festkörper breiten sich die-
se Wellen normalerweise diffus aus. In nen sich die Ausbreitung der Phononen Weitere Information
zweidimensionalen Materialien dagegen ganz gezielt steuern lässt. Dies wäre eine
hat ihre Ausbreitung unter bestimmten Möglichkeit, um Materialien zu entwer- Webseite
Bedingungen grosse Ähnlichkeit mit der fen, die Wärme sehr schnell abgeben Zardo-Team
https://nanophononics.physik.
Ausbreitung von Strömungen in Flüssig- und sich daher nur wenig aufheizen. Es unibas.ch
keiten. Fachleute sprechen daher auch könnten auf diesem Wege auch Wärme-
unterschiede im Material möglichst lan- Sinergia-
vom hydrodynamischen Transport, der
ge aufrecht gehalten werden und so der Projekte
sich in seinen Eigenschaften deutlich http://www.snf.ch/de/foerde-
vom diffusen Transport abgrenzt. Beim Stromerzeugung dienen. rung/programme/sinergia/Sei-
ten/default.aspx
hydrodynamischen Transport pflanzt
Interdisziplinäre Zusammenarbeit
sich beispielsweise ein Wärmeimpuls
Für derartige Ansätze sind vielfältige
wie eine Druckwelle im Medium ohne
Kenntnisse in Materialwissenschaften
wesentliche Dämpfung aus, während es
und Gerätetechnik sowie Erfahrung mit
beim diffusen Transport schnell zu gro-
rechnergestützten Transportmodellen
ssen Verlusten kommt.
und der Entwicklung experimenteller
Gezielte Steuerung wünschenswert Protokolle erforderlich. Daher haben
Wenn es gelänge das hydrodynamische sich die auf diesen Gebieten führenden
Transportregime effektiv zu nutzen, Wissenschaftlerinnen und Wissenschaft-
liessen sich Materialien herstellen, in de- ler der Schweiz zusammengeschlos-
sen, um gemeinsam den Wärme- und
SNI INSight August 2020 15Ladungstransport im hydrodynamischen Regime port in bekannten 2D- und 3D-Materialien vorher-
zu untersuchen. Die Gruppen von Prof. Dr. Michel zusagen und mittels Strukturierung der Materialien
Calame (Empa), Prof. Dr. Nicola Marzari (EPFL) und zu optimieren. Mikroskalige Vorrichtungen, deren
Dr. Bernd Gostmann (IBM) arbeiten in den nächsten Funktion von hydrodynamischen Transporteffek-
vier Jahren mit dem Zardo-Team zusammen, um ten abhängt, sollen abschliessend dazu dienen das
ihr gemeinsames Ziel zu verfolgen, elektrische und Funktionsprinzip zu demonstrieren.
thermische Ströme auf viel effizientere Art und Wei-
se zu kontrollieren und zu leiten. Wie bei Sinergia-Projekten gefordert, arbeiten im
Projekt «Hydronics» mehrere Forschungsgruppen
Zunächst haben die Forschenden vor, theoretische eng zusammen, um ganz neue Wege einzuschlagen.
Modelle zu entwickeln, die hydrodynamischen Zunächst spielen dabei grundlagenwissenschaft-
Transport in dieser Form beschreiben. Diese Mo- liche Ansätze eine grosse Rolle. Die beteiligten
delle dienen dazu Schlüsselgrössen und -phänome- Forschenden bearbeiten aber auch angewandte
ne vorauszusagen, die dann in einem Experiment Aspekte, insbesondere in der Mikrofabrikation und
nachgewiesen werden können. Dies bedingt die Gerätetechnik. Doktorierende und Postdoktorieren-
Entwicklung von Experimenten, die zur Demonst- de sind an den Teilprojekten beteiligt und bekom-
ration hydrodynamischer Transporteffekte im Wär- men so das nötige Knowhow, um für akademische
me- und Ladungstransport geeignet sind. Zudem soll wie auch industrielle Karrieren gerüstet zu sein.
es möglich werden, den hydrodynamischen Trans-
Vielfältig und aktuell
Forschung rund um Corona im SNI-Netzwerk
In den letzten Wochen und Monaten hat das Coronavirus SARS-CoV-2 uns alle
sehr beschäftigt. Keiner hätte gedacht, dass sich die Welt in so kurzer Zeit derart
drastisch verändern kann. Zu Beginn der Pandemie wussten wir wenig über das
Virus. Dank des enormen Engagements von Forscherinnen und Forschern weltweit
verstehen wir heute deutlich besser, wie sich das Virus ausbreitet, wie wir es
nachweisen, welche Folgen eine Infektion haben kann und wie wir die Infektions-
raten möglichst niedrig halten können. Auch Mitglieder des SNI-Netzwerks sind
an Corona relevanter Forschung beteiligt – teils in eigens initiierten Projekten,
teils mit früher gestarteten Experimenten, deren Ergebnisse sich auf die Corona-
Forschung anwenden lassen. Wir geben hier einen kurzen Überblick über einige
Projekte im SNI-Netzwerk.
Mitglieder des SNI-Netzwerks beteiligen sich an der Forschung rund um das neuartige SARS-CoV-2-Virus (Bild: Shutterstock)
16 SNI INSight August 2020Neue Ansätze in der Diagnostik im Speichel entwickeln möchte. Im ers- Weitere Information:
Der effiziente Nachweis des neuartigen ten Schritt führt das Team aktuell den
Coronavirus SARS-CoV-2 ist ein wichti- Nachweis, dass ausreichende Konzent- Prof. Sai Reddy
https://bsse.ethz.ch/lsi/the-lab/
ger Teil der Bekämpfung. Nur wenn wir rationen von Antikörpern im Speichel People/STR.html
schnell wissen, ob ein Patient infiziert ist, vorliegen. Im Anschluss wird die Ent-
Prof. Michael
kann die massive Ausbreitung durch Maß- wicklung eines Lateral Flow Assays, der
Nash
nahmen wie Quarantäne eingedämmt ähnlich wie ein Schwangerschaftstest https://bsse.ethz.ch/department/
werden. Wichtig sind auch Informatio- funktioniert, begonnen. Das CSEM wird people/detail-person.MjI4ODcx.
T Glz d C8yNjY5 L D EwN j I 4 NT-
nen darüber, ob jemand bereits mit dem dabei mit Entwicklungen im Bereich der M0MDk=.html
Virus in Kontakt gekommen ist und der Cellulose Pads, der Probenvorbereitung https://nash.chemie.unibas.ch/en/
home/
Körper spezifische Antikörper gebildet und der Optik beitragen, um den Test für
hat, die vor einer Reinfektion schützen. Speichel sowie die Lesbarkeit per Smart- BRCCH
Um die Palette an Testmöglichkeiten zu phone zu optimieren. https://brc.ch
erweitern, arbeiten mehrere Forschungs- CSEM
gruppen aus dem SNI-Netzwerk an der Die Gruppen der Professoren Dr. Ernst https://www.csem.ch/Home
Entwicklung neuer Testsysteme. Meyer und Dr. Christoph Gerber (beide Forschung zu
Departement Physik, Universität Basel) COVID-19 am
Nachweis des Virus in unterschiedli- untersuchen, ob sich ein mechanischer CSEM
chen Medien Sensor für den ultrasensitiven Nachweis https://www.csem.ch/Page.
aspx?pid=155080
So entwickeln die Professoren Dr. Sai der Corona-Viren in öffentlichen Räu-
Reddy (Departement Biosysteme der ETH men und Fahrzeugen einsetzen liesse. Prof. Ernst Meyer
Zürich in Basel, D-BSSE) und Dr. Michael Für diesen Ansatz werden kurze RNA- https://nanolino.unibas.ch
Nash (Departement Chemie, Universität Fragmente, die komplementär zu spezi- Prof. Christoph
Basel & D-BSSE) mit einem interdiszipli- fischen RNA-Segmenten des Virus sind, Gerber
nären Team einen neuen diagnostischen auf einen Cantilever aufgebracht. Bei https://www.physik.unibas.ch/
personen/prof-gerber.html
Test für COVID-19-Infektionen. Kontakt der RNA-Stücke mit Virus-RNA
kommt es zu einer Hybridisierungsreak-
Dieser neue Test basiert auf der Hoch- tion und es entsteht eine mechanische
durchsatz-Sequenzierung von SARS- Spannung. Diese verbiegt den mechani-
CoV-2 und nutzt einen Ansatz namens schen Sensor, was mit einem optischen
molekulares Barcoding, um viele Pa- Detektionssystem nachgewiesen werden
tienten parallel zu testen. Mit dieser kann. Mit der Methode könnten theore-
Methode könnten etwa 5000 einzelne tisch auch sehr geringe Viruskonzentra-
Patientenproben gleichzeitig auf SARS- tionen nachgewiesen werden.
CoV-2 untersucht werden. Die Forschen-
den entwickeln auch eine serologische Mit einem Mikrofluidiksystem zum
Hochdurchsatz-Plattform für den Nach- Ziel
weis von Antikörpern gegen SARS-CoV-2. Verschiedene Gruppen im SNI-Netzwerk
Patienten, die eine Infektion mit dem Vi- beschäftigen sich mit Mikrofluidsyste-
rus überlebt haben und diese Antikörper men und untersuchen deren Einsatz in
im Blut haben, sind wahrscheinlich für der COVID-19-Forschung.
eine gewisse Zeit gegen Neuinfektionen
immun. Professor Sai Reddy leitet dieses So beschäftigt sich beispielsweise
Projekt, das vom Botnar Research Center Thomas Mortelmans, Doktorand der
for Child Health (BRCCH) finanziert wird. SNI-Doktoranschule am PSI, in seiner
Doktorarbeit mit der Entwicklung eines
Dr. Sören Fricke (CSEM Muttenz) ist eben- mikrofluidischen Systems, mit dem Zell-
falls in einem vom BRCCH unterstützten organellen und andere biologische Nano-
Diagnostik-Projekt beteiligt. Er arbeitet objekte aufgrund ihrer Grösse sortiert
in einem Team unter Leitung von Profes- werden können. Er untersucht nun, ob
sor Dr. Daniel Paris (Swiss Tropical and sich das Fluidiksystem auch für Antikör-
Public Health Institute, TPH), das einen pertests einsetzen lässt. Funktionalisierte
einfachen, kostengünstigen Assay zum Nano- oder Mikropartikel (beads) binden
Nachweis von SARS-CoV-2-Antikörpern dabei spezifisch an die Antikörper. Diese
SNI INSight August 2020 17Weitere Information:
Dr. Ysin Ekinci
https://www.psi.ch/en/lmn/peo-
ple/yasin-ekinci
Dr. Celesto
Padeste
https://www.psi.ch/en/mgg/peo-
ple/celestino-padeste
Dr. Xiaodon Li
https://www.psi.ch/en/lbr/people/
xiaodan-li
Dr. Thomas Braun
https://www.c-cina.org/people/
team/thomas-braun/
Thomas
Mortelmans
h tt p s : / / n a n o s c i e n c e . ch / d e /
forschung/phd-programm/phd-
projekte/2018-begonnen/
Forschung zu
COVID-19 am PSI
h t t p s : / / w w w . p s i . ch / d e / f o r-
schung-zu-covid-19
Der SNI-Doktorand Thomas Mortelmans untersucht, ob sich ein mikrofluidisches Systems, mit dem Zellorganellen und
andere biologische Nanoobjekte aufgrund ihrer Grösse sortiert werden können, auch für Antikörpertest einsetzen lässt
(Bild: T. Mortelmans).
können anschliessend aufgereinigt und Bei schweren Lungenentzündungen
identifiziert werden. Dr. Yasin Ekinci, kommt es zu einer akuten Unterversor-
Dr. Celestino Padeste, Dr. Xiaodan Li (alle gung mit Sauerstoff. Die Patienten müs-
PSI) und Dr. Thomas Braun (Biozentrum, sen künstlich beatmet werden. Dabei
Universität Basel) betreuen Thomas Mor- drückt eine Beatmungsmaschine Sauer-
telmans im Rahmen seiner Doktorarbeit. stoff in die Lunge, der von dort aus ins
Blut übergeht.
Behandlung von COVID-19
Eine Infektion mit SARS-CoV-2 verur- Dr. Sören Fricke (CSEM Muttenz) ist an
sacht die neue Atemwegserkrankung einem vom BRCCH geförderten Projekt
COVID-19. Der Krankheitsverlauf ist unter Leitung von Professor Dr. Thomas
nach Aussagen des Robert-Koch Instituts Erb (Universitätskinderspital beider Ba-
vielfältig und variiert sehr stark – vom sel, UKBB) beteiligt, in dem die Sicher-
symptomlosen Verlauf bis zur schweren heit der Beatmung verbessert werden
Lungenentzündung, die mit Lungenver- soll. Die Wissenschaftler planen einen
sagen einhergeht. Nach Daten aus dem innovativen Drucksensor in kostengüns-
deutschen Meldesystem wurden bis Juli tige Beatmungssysteme zu integrieren.
2020 etwa 17 % der in Deutschland gemel- Sie möchten damit die Beatmung verbes-
deten Fälle im Krankenhaus behandelt sern und helfen, den weltweiten Mangel
(Quelle). In der Schweiz und Lichtenstein an Beatmungssystemen zu überwinden.
liegt die Hospitalisierungsrate bei etwa Thomas Erb und Sören Fricke knüpfen
12% (Quelle). dabei an ein gemeinsames Projekt an,
18 SNI INSight August 2020Weitere Information: in dem das CSEM einen flexiblen mik- frage nach HCQ-Arzneimitteln geführt.1
rostrukturierten Drucksensor in einen Patienten mit rheumatischen Erkran-
Prof. Jörg Tubus integrierte. Die Druckmessung ist kungen, die mit HCQ behandelt werden,
Huwyler damit näher an den Atemwegsorganen sahen sich daraufhin einem akuten
https://pharma.unibas.ch/de/
personen/joerg-huwyler-1475/ und eine Beschädigung des empfindli- Medikamentenmangel ausgesetzt. Die
chen Gewebes durch die künstliche Be- Wissenschaftler des Pharmazentrums
Medienmittei-
atmung kann besser vermieden werden. hoffen durch das nicht geschützte Her-
lung Herstellung
stellungsprotokoll dazu beizutragen,
Hydroxychloro-
Herstellungsprotokoll für gefragtes dass HCQ-Tabletten in ausreichender
quin
h tt p s : / / w w w . u n i b a s . ch / d e / Medikament Menge produziert werden können.
Aktuell/News/Uni-Research/
Moegliches-Corona-Medika-
Ein Team des Pharmazentrums der Uni-
ment-Uni-Pharmazeuten-stel-
len-ein-Generikum-her.html
versität Basel rund um Professor Dr. Jörg Den neuen Virus verstehen lernen
Huwyler und Dr. Tomaž Einfalt hat eine Ganz generell ist es wichtig, SARS-CoV-2
Forschungs- generische Formulierung des Arzneimit- besser verstehen zu lernen, damit wir
projekte zu tels Hydroxychloroquin (HCQ) entwi- uns vor Infektionen schützen und diese
COVID-19 an der ckelt, produziert und charakterisiert. effektiv behandeln können.
Universität Basel
h tt p s : / / w w w . u n i b a s . ch / d e /
Aktuell/Coronavirus/Covid- HCQ ist ein Chinolinderivat, das zur Die InterAx Biotech AG, ein Start-up des
19-Forschungsprojekte.html
Behandlung von Malaria und rheuma- PSI und langjähriger Partner im Nano-
tischen Erkrankungen eingesetzt wird. Argovia-Programm, arbeitet mit dem
Berichte, dass HCQ gegen SARS-CoV-2 Hospital del Mar Medical Research Ins-
wirksam sein könnte, haben zu einer titute (IMIM), Barcelona zusammen, um
weltweiten und rasch steigenden Nach- antivirale Wirkstoffe zu identifizieren.
Zunächst sucht das Team in einer virtu-
ellen 3D-Struktur-Datenbank mit Hilfe
spezifischer Berechnungsalgorithmen
nach potenziellen antiviralen Verbin-
dungen. Dann wird anhand eines Assays
mit einem SARS-CoV-2 Pseudovirus expe-
rimentell getestet, ob diese den Eintritt
von SARS-CoV-2 in die Zelle verhindern
können. Die Wissenschaftler untersu-
chen dabei zwei verschiedene Angriffs-
punkte am Virus.
Die Gruppe von Professor Dr. Thomas
Jung (Departement Physik, Universität
Basel und PSI) plant zu untersuchen,
ob die Zusammensetzung oder die Kon-
sistenz des Mediums wie Speichel oder
Tränenflüssigkeit, in dem die Viren ent-
halten sind, die Haltbarkeit des Virus ver-
längern können. Die zurzeit vorliegende
Generikum aus dem Forschungslabor: Basler Forscher Literatur ist widersprüchlich. Teilweise
könnten Tabletten für bis zu 20`000 Patienten produzie-
ren. (Bild: Universität Basel, Basil Huwyler)
wird berichtet, dass das Virus auf Ober-
flächen bis zu drei Wochen infektiös
bleiben kann.
1 Eine Forschungsgruppe der Universität Die Jung-Gruppe sucht derzeit noch
Basel und des Universitätsspitals Basel hat Partner für die Herstellung des Spike-
kürzlich veröffentlicht, dass die Konzentrati- Proteins von SARS-CoV-2 sowie der Vi-
on von Hydroxychloroquin in der Lunge von rusattrappen aus künstlichen Vesikeln.
Covid-19-Patienten nicht ausreicht, um das Die Virusattrappen sollen dann in eine
Virus zu bekämpfen (Medienmitteilung).
SNI INSight August 2020 19Matrix eingebettet werden, die Schleim stört, ist bisher nicht bekannt. Durch Weitere Information zu
den Arbeitsgruppen von:
nachempfunden ist. Die Forschenden Tests mit antiviralen Verbindungen pla-
untersuchen anschliessend mit unter- nen die Wissenschaftler zu untersuchen,
Prof. Roderick
schiedlichen Methoden, wie verschiede- ob sich mögliche Schäden, die SARS-
Lim
ne Desinfektionsmassnahmen (UV-Licht, CoV-2 den Kernporenkomplexen zufügt, https://www.biozentrum.unibas.
Alkohol, Essig) und Klimafaktoren die verhindern lassen und sich der Transport ch/research/researchgroups/
overview/unit/lim/research-
Zerstörung der Vesikel und die Denatu- durch die Kernmembran aufrecht erhal- group-roderick-lim/
rierung des Spike-Proteins beeinflussen. ten lässt.
Prof. Wolfgang
Die Arbeit soll helfen Desinfektionskam-
Meier
pagnen effektiv und kosteneffizient zu Das Projekt des SNI-Doktoranden Stefano https://meier.chemie.unibas.ch/
en/home/
planen. Di Leone trägt dazu bei, besser zu verste-
hen wie Viren Membranen durchdringen Stefano Di Leone
Auch die Gruppe von Argovia-Professor können. https://nanoscience.
ch/de/forschung/phd-
Dr. Roderick Lim ist daran interessiert programm/phd-projekte/2017-
begonnen/#&gid=4&pid=1
SARS-CoV-2 zu verstehen. Thematisch Biologische Membranen sind aus Lipi-
beschäftigt sich das Team bereits seit den aufgebaut und haben eine typische Prof. Uwe Pieles
https://www.fhnw.ch/de/for-
vielen Jahren mit dem Transport in und Dicke von etwa 3-5 Nanometern (nm). schung-und-dienstleistungen/
aus dem Zellkern, der durch Kernporen- Mithilfe künstlicher, planarer Membra- lifesciences/chemie-und-bio-
analytik/nanomaterialien-und-
komplexe in der Membran des Zellkerns nen, die sich aus sogenannten amphi- oberflaechen
reguliert wird. philen Blockcopolymeren in wässriger
Umgebung spontan bilden, lassen sich
Basierend auf Erkenntnissen aus SARS- Transportprozesse durch die Membran
CoV-1-Untersuchungen stehen verschie- sehr gut untersuchen.
dene virale Proteine und Proteasen aus
SARS-CoV-2 im Verdacht die Funktion Die künstlichen Membranen besitzen ei-
der Kernporenkomplexe zu beeinflussen. nen Durchmesser von 5-25 nm und sind
Ob und wie SARS-CoV-2 diese selektiven stabiler als ihre natürlichen Vorbilder.
Kanäle schädigt und damit den Transport Wenn die amphiphilen Blockcopolyme-
lebenswichtiger Proteine in den Zellkern re mit Lipiden gemischt werden, bilden
sich Membranen mit definierten Domä-
nen aus Polymer und Lipid. An diese
Domänen können funktionelle Proteine
ganz gezielt entweder an den Lipid- oder
an den Polymerdomänen immobilisiert
werden.
Diese Modellmembranen können ge-
nutzt werden, um den Anhaftungspro-
zess des Virus zu untersuchen. Zudem
liesse sich testen, ob auch Proteine in
die Membran integriert werden kön-
nen, die eine bestimmte Reaktion des
Virus induzieren. Stefanos Arbeit wird
von den Professoren Dr. Wolfgang Meier
(Departement Chemie, Universität Basel)
Argovia-Professor Roderick Lim möchte herausfinden, ob und Dr. Uwe Pieles (Hochschule für Life
und wie SARS-CoV-2 den Transport in den Zellkern stört. Sciences, FHNW) betreut.
«In den nächsten Wochen und Monaten wird das Wissen rund um
SARS-CoV-2 weiter wachsen. Wir sind sehr gespannt auf die
Ergebnisse, die weltweit und im SNI-Netzwerk generiert werden.»
Professor Dr. Christian Schönenberger, SNI-Direktor
20 SNI INSight August 2020Sie können auch lesen
