AUGUST 2021 - SWISS NANOCONVENTION - 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 2021
Medizinische Nano- Swiss NanoConvention Ausgezeichnet Elektronenbeugung
wissenschaften
Vielfältige Forschung Ein Blick zurück Preisgekrönte Forschende Einzigartiges Angebot
und Lehre am SNI für SNI-Mitglieder
Inhalt
3 Editorial
4 Nanomedizin
Verschmelzung von Medizin und Nanotechnologie
16 Medizinische Nanowissenschaften
Die neue Vertiefungsrichtung im Masterstudium
17 SmallTalk
Endlich mal wieder vor Ort
18 Engagiert und begeistert
Studierende des Nanostudiums berichten über ihre Erfahrungen
18 Swiss NanoConvention 2021
Ein Blick hinter die Kulissen
21 Swiss MNT Startup-Preis
Motivierende Auszeichnung für das junge Startup «anavo medical»
23 Ausgezeichnet
Preise für exzellente Doktorierende
25 SNI Innovation Workshop
From Lab to Startup
29 Erweitertes Angebot
Neuigkeiten aus dem Nano Imaging Lab
30 Nano Image Award
31 Anträge für neue Nano-Argovia-Projekte
31 Erlebnistage zu Seife und Sauberkeit
32 Elektronenbeugung für die Strukturanalyse
Einzigartiges Angebot für Mitglieder des SNI-Netzwerks
35 Neuigkeiten aus dem SNI-Netzwerk
Editorial
Auch bei der Swiss NanoConvention, die wir dieses
Jahr digital durchgeführt haben, waren nanomedi-
zinische Themen zahlreich vertreten. Das Startup
«anavo medical», das den Nanotechnology Startup
Award bei der SNC 2021 gewonnen hat, ist ebenfalls
ein gutes Beispiel, wie Nanotechnologie zu medizi-
nischen Anwendungen beitragen kann.
Die SNC 2021 war eines der Highlights der letzten
Wochen. Obwohl wir uns dieses Mal nur digital
treffen konnten, war ich sehr angetan von der
Veranstaltung, die das SNI organisiert hat. Die in-
ternationalen Sprecherinnen und Sprecher haben
mich mit vielfältigen Themen begeistert und auch
die Möglichkeiten des Netzwerkens waren bestens.
Dem gesamten Organisationsteam, allen voran
Kerstin Beyer-Hans und Tosca Kummli, möchte ich
hier noch einmal ganz herzlich danken.
Eine besondere Veranstaltung hatten kürzlich auch
unsere Doktorandinnen und Doktoranden. Sie nah-
Liebe Kolleginnen und Kollegen men an einem Innovation Workshop teil, der vom
Innovation Office der Universität Basel begleitet
Es ist Sommer und wir alle können hoffentlich ein wurde und lernten dort erste Schritte auf dem Weg
bisschen durchatmen, bevor die Ferien zu Ende sind zur Gründung eines Startups.
und bald das neue Semester beginnt.
Diese ersten Schritte hat das Aargauer Startup EL-
Wie ihr alle in diesem «SNI INSight» sehen könnt, DICO Scientific bereits hinter sich. Die junge Firma,
gibt es beim Swiss Nanoscience Institute kein «Som- die 2019 im SNI-Netzwerk entstanden ist, bringt ein
merloch». Ganz im Gegenteil – wir haben zahlreiche Elektronenbeugungsmessgerät zur Strukturaufklä-
aktuelle Themen und Neuigkeiten, die wir mit unse- rung nanoskaliger Materialien auf den Markt. Für
rem Netzwerk teilen möchten. Mitglieder des SNIs gibt es bald die einzigartige
Gelegenheit das neue Gerät auszuprobieren und zu
Zunächst hat unsere Outreach-Managerin Michèle nutzen.
Wegmann zusammengefasst, was wir eigentlich
unter Nanomedizin verstehen und in welchen Be- Ich wünsche euch viel Spass bei der informativen
reichen der Nanomedizin sich das SNI engagiert. Die Lektüre und wünsche allen noch ein paar schöne
Übersicht ist wirklich beeindruckend. entspannte Sommertage bevor wir uns dann hof-
fentlich live auf der Lenzerheide zu unserem Annual
Medizinische Nanowissenschaften spielen inzwi- Event treffen können.
schen nicht nur eine Rolle bei grundlagenwissen-
schaftlichen Projekten in der Doktorandenschule
oder bei der angewandten Forschung im Nano- Mit den besten Grüssen
Argovia-Programm, sondern auch im Studium und
bei Outreach-Veranstaltungen: Ab dem Herbst-
semester 2021 können Studierende im Master-
studium Nanowissenschaften «Medizinische
Nanowissenschaften» als Vertiefungsrichtung wäh-
len. Nanomedizin ist zudem ein beliebtes Thema, Prof. Dr. Christian Schönenberger, SNI-Direktor
welches das SNI-Team immer wieder bei den SATW
TecDays anbietet.
3 SNI INSight August 2021
Nanomedizin
Verschmelzung von Medizin und Nanotechnologie
Der Begriff Nanomedizin ist in den Medien oft zu hören. Bei Google gibt es fast
35.000 Hits für den deutschen Begriff und etwa 264 Millionen Beiträge für die eng-
lische Bezeichnung «nano medicine». Wir wollen in diesem Beitrag erklären, was
sich dahinter verbirgt und auf welchen Gebieten das Swiss Nanoscience Institute
zu der Vielfalt an Anwendungen in der Nanomedizin beiträgt.
Unter dem englischen Begriff «nano medicine» wer- Neue Errungenschaften in der Medizin sind
den häufig Nanotransportsysteme und Krebsthera- mittlerweile oft auf technische Fortschritte zu-
pien mithilfe von Nanopartikeln und -containern rückzuführen, die Phänomene im Mikro- und Nano-
beschrieben. In diesem Artikel gebrauchen wir meterbereich betreffen. Das verwundert eigentlich
die Bezeichnung «Nanomedizin» allgemein für die nicht, denn die winzigen Bauteile der Maschinerie
Anwendung von Nanotechnologie im Gesundheits- in unserem Körper bewegen sich ebenfalls in die-
bereich – also den Einsatz nanotechnologischer sem Grössenbereich.
Methoden in der medizinischen Diagnostik und
Therapie. Mithilfe nanotechnologischer Methoden und In-
strumente können Proteine und andere winzige
Die Nanomedizin beschäftigt sich mit Molekülen Strukturen untersucht werden. Forschende be-
und Materialien im Bereich von 1 – 100 Nanometern. schäftigen sich mit den molekularen Ursachen
In diesem Grössenbereich besitzen Materialien ganz von Krankheiten und entwickeln neue Therapien,
neue Eigenschaften, die in der uns viel vertrauteren welche die Ursachen angehen und nicht nur Sym-
Makrowelt so nicht vorkommen. Viele Erkenntnisse ptome lindern. Sie erforschen beispielsweise neue
müssen deshalb ganz neu erforscht werden. Biomaterialien für Implantate und Prothesen oder
entwickeln Nanotransporter, welche es erlauben,
Proteine
α-Helix
Eine ganz zentrale Rolle übernehmen in unserem Kör-
per die Proteine. Sie sind lebensnotwendig und machen
einen Grossteil jeder Zelle aus. Proteine transportieren,
stützen, navigieren und regulieren. Sie sind aus unter-
schiedlich langen Aminosäureketten aufgebaut, die sich
auf verschiedene Art und Weise räumlich anordnen.
Durch Wasserstoffbrücken bildet sich die sogenannte
Sekundärstruktur oder alpha-Helix, die einen Durch- 0.54 nm
messer von 2 Nanometern hat – sich also im Bereich des entspricht 3.6 Aminosäuren
Nanometers bewegt.
Die sogenannte α-Helix ist eine häufig vorkommende Proteinstruktur,
die aufgrund von Wasserstoffbrücken (gestrichelte Linie) zustande
kommt und einen Durchmesser von 2 Nanometern hat. Der Anstieg
pro Aminosäureeinheit beträgt 0.15 Nanometer und die Ganghöhe
0.54 Nanometer was 3.6 Aminosäuren entspricht.
(Bild: Shutterstock)
4 SNI INSight August 2021
pharmazeutische Wirkstoffe gezielt an hergestellt werden können. Ein Grossteil Quellen:
ihren Bestimmungsort zu transportieren der Implantate besteht aus metallischen
und erst dort freizusetzen. Werkstoffen, insbesondere Titan und Nanomedizin
Titanlegierungen haben sich aufgrund https://link.springer.
com/content/
Die Integration von Nanotechnologie in oben genannter Eigenschaften als sehr pdf/10.1007/s12285-
der Medizin führt ebenfalls zu neuen geeignet herausgestellt. 010-0192-0.pdf
Diagnosemethoden mit verbesserten
Nanomedizin
Sensoren. Minilabore, die auf einem Um eine dauerhafte Verbindung eines
– Chancen und
Chip Platz haben und die Erforschung Titanimplantats mit dem Knochen zu ga- Risiken
von zellulären Abläufen vereinfachen, rantieren, müssen sich knochenbildende
http://library.fes.de/
werden ebenso entwickelt wie neue Zellen (Osteoblasten) auf der Titanober- pdf-files/stabsabtei-
lung/05709.pdf
Kontrastmittel, welche in bildgebenden fläche ansiedeln können. Sie bilden neue
Verfahren zu detailgenaueren Bildern Knochenzellen und gewährleisten, dass
nanomedicines
führen. das Implantat nach und nach in den Kno-
https://doi.
chen integriert wird. Um die Knochenbil- org/10.1016/j.jcon-
Nanotechnologie bei Implantaten und dung auf der Oberfläche zu unterstützen rel.2019.10.020
Prothesen und das Einwachsen in den Knochen
Die Chirurgie und Kiefer- und Zahnme- zu fördern, beschichten Forschende die
dizin profitieren stark von den Entwick- Implantate mit Hydroxylapatit – einer
lungen in der Nanomedizin. Dies zeigt Calciumphosphat-Verbindung, welche Weitere
sich am Beispiel der Implantate sehr gut. ein Hauptbestandteil des natürlichen Information zu
Nanotechnologische Methoden werden Knochens ist. den Projekten:
eingesetzt, um das Material für Implanta-
te zu optimieren, da an dieses vielfältige Ein interdisziplinäres Wissenschaftler- NanoCoat
Anforderungen gestellt werden. Es muss team hat im Nano-Argovia-Projekt «Na- Projektbeschreibung
einerseits eine gute Kraftableitung ge- noCoat» eine Methode entwickelt, um
währleisten, andererseits eine sehr gute herkömmliche Oberflächen für Zahnim-
biologische Verträglichkeit haben, da es plantate aus Titan kostengünstig weiter
mit natürlichen Knochen- und Gewebe- zu optimieren. Im neu entwickelten
zellen in Kontakt kommt. Zudem darf Prozess wird die Oberfläche zusätzlich
das Material nicht toxisch sein, sollte ste- zur herkömmlichen Mikrostruktur auch
rilisiert und in Submikrometer-Präzision nanostrukturiert und mit einer Calcium-
Nanostrukturierte und mit Calciumphosphat überzogene NanoCoat-Oberfläche. (Bild: Medicoat)
SNI INSight August 2021 5
Weitere
Informationen:
Promucola
Projektbeschreibung
3D Cellophil
Projektbeschreibung
CIS Pharma
Technology
Webseite
SLActive®
Webseite
Perionano
Zahnimplantat (Bild: Shutterstock) Projektbeschreibung
phosphat-Schicht entsprechend einer Nanostrukturen unterstützen die
synthetischen Knochensubstanz über- frühe Integration in den Knochen
zogen. Das Team plant weitere, umfas- Auch im Bereich der Zahnimplant-
sende Studien zur Biokompatibilität und Behandlungen tut sich einiges. Im
dem Einwachsverhalten der Oberfläche Nano-Argovia Projekt «3D-Cellophil»
in den Knochen. Dabei dauert es auch entwickelten Wissenschaftlerinnen
nach Beginn der Studien mindestens und Wissenschaftler eine dreischichti-
nochmals drei Jahre, bis Patienten von ge, biokompatible Polymermembran,
dem optimierten Implantat profitieren basierend auf der von CIS Pharma ent-
werden. wickelten Cellophil®-Technologie. Cel-
lophil ist eine Mischung verschiedener
Im Nano-Argovia-Programm befasst sich natürlicher Aminosäuren, die über ein
ein weiteres Projekt mit der Beschich- Acryl-Rückgrat verbunden sind und sich
tung von Titanimplantaten. In dem Pro- durch eine sehr gute Biokompatibilität
jekt «Promucola» geht es allerdings in auszeichnen.
erster Linie um die geringere Abnutzung
des Titanimplantats. Dabei untersuchen Durch die Bestrahlung mit UV-Licht poly-
die Forschenden in Zusammenarbeit merisiert die Membranschicht in Sekun-
mit Orchid Orthopedics Switzerland den aus. Je nach Bestrahlungsintensität
GmbH eine mithilfe der Plasmaspray- führt dies zu unterschiedlich porösen
Methode aufgetragene Keramikschicht, Membranen. Mit Hilfe dieser Technolo-
die das Implantat vor schneller Abnut- gie und der zusätzlichen Einbettung von
zung schützen soll. Durch kontrolliertes Nano-Hydroxylapatit-Kristallen sollen
Aufbringen der neuen komplexen, bio- die unterschiedlichen Ansprüche für die
kompatiblen Pulvermischung erhalten Regeneration von Weich- und Hartgewe-
die Forschenden eine Beschichtung aus be gezielt abgedeckt werden. Obwohl die
mehreren Komponenten, die einen gro- drei Schichten unterschiedlich aufge-
ssen Einfluss auf Härte und Abriebeigen- baut sind, können diese nacheinander,
schaften des Implantats haben. Das Team wie ein Stapelsystem hergestellt und
untersucht jetzt, wie die Produktion miteinander verbunden werden. Mittels
optimiert werden kann und die gebilde- 3D-Drucker ist es möglich, die Grösse der
ten Schichten im industriellen Massstab Membran an den individuellen Bedarf
nachbehandelt werden können. des Patienten anzupassen.
6 SNI INSight August 2021
Im Projekt PERIONANO untersuchten Forschende Partikel, die mit antimikrobiellen Wirkstoffen (A + B) oder mit Substanzen pflanzlichen Ursprungs
(C + D) beladen waren. (Bild: FHNW Muttenz)
Auch durch die vom Institut Straumann entwickel- kann. Um zu verhindern, dass es zu einem grossen
te, superhydrophile und nanostrukturierte Oberflä- Knochendefekt und somit Implantatverlust kommt,
chentechnologie SLActive® heilen Implantate besser soll die Entzündung möglichst frühzeitig bekämpft
in den Kieferknochen ein. Die Nanostrukturen auf und verlorenes Gewebe regeneriert werden.
Dentalimplantaten aus Roxolid® (Titan-Zirkonium)
vergrössern die Oberfläche. Dadurch wird die Prote- Im Nano-Argovia-Projekt «Perionano» ist ein in-
inabsorption und die Fibrinnetzbildung unterstützt terdisziplinäres Wissenschaftlerteam dabei, eine
sowie die Mineralisierung von Knochenzellen ge- Therapie zu entwickeln, welche sowohl die Entzün-
fördert. Diese Eigenschaften sind wichtig für den dung durch bakterielle Erreger bekämpft als auch
frühen Heilungserfolg von Dentalimplantaten. die Regeneration des abgebauten Gewebes fördert.
Bei dem Ansatz bilden Peptide ein nanofibrilläres
Mittels Peptidgerüsten und integrierten Netzwerk, das winzige Partikel im Nano- und Mikro-
Partikeln gegen Periimplantitis meterbereich enthält, die Wirkstoffe nach und nach
Bei Zahnimplantaten kommt es in vielen Fällen zu freisetzen, um pathogene Bakterienarten lokal zu
einer bakteriell bedingten Entzündung des umlie- bekämpfen. Das Fasergerüst der Peptide fördert
genden Gewebes (Periimplantitis), welche bei einer zudem die Regeneration des zerstörten Weich- und
Nichtbehandlung zum Verlust des Implantats führen Knochengewebes.
SNI INSight August 2021 7
Antibakterielle und antivirale che Strukturen Bakterien verschiedener Weitere
Oberflächen Grösse möglichst effektiv hemmen. Informationen:
Bei chirurgischen Eingriffen und beim
Einsatz von Implantaten wäre es wün- Mit Silberchlorid-Mikropartikeln Viren
schenswert, dass es gar nicht erst zur binden TiSpikes
Vermehrung von Bakterien kommt, die Die Beschichtung von Oberflächen kann Projektbeschreibung
dann Probleme verursachen. Forschende unterschiedlichen Materialien ebenfalls
entwickeln daher antibakterielle Ober- ganz neue Eigenschaften verleihen. Inte- HeiQ Viroblock
flächen, die das Wachstum von Bakterien ressant gerade in der heutigen Zeit sind Webseite
verhindern sollen. antibakterielle und antivirale Materiali-
en.
Bakterienwachstum vermeiden Testsystem für
Einen derartigen Ansatz verfolgen For- Durch Komponenten wie Silber- oder Antibiotika-
schende im Nano-Argovia-Projekt «Ti- Fettkörperchen, sogenannte Liposo- resistenzen
Spikes». Das Team möchte verhindern, men, können Viren gebunden und Projektbeschreibung
dass sich ein Biofilm – also eine Schicht zerstört werden. Der HeiQ Viroblock Video
mit Bakterien – bildet, da Biofilme nur NPJ03 von der Schweizer Firma HeiQ,
schwer mit Antibiotika zu behandeln ein Spin-off der ETH Zürich, ist so ein Resistell
sind. Die Idee des Projekts beruht auf Beispiel: Positiv geladene Silberchlorid-
Webseite
Beobachtungen aus der Natur. So weist Mikropartikel ziehen die negativ ge-
die Flügeloberfläche der Zikade eine ladenen Viren an und fixieren diese.
Vielzahl von winzigen Säulen auf und Die eigens hergestellten Liposomen
auch die Haut eines Geckos besitzt Na- entziehen der Membranhülle der Viren
nostrukturen, welche die Bildung von das Cholesterin. Dadurch wird die über-
Biofilmen verhindern. Das interdiszip- lebensnotwendige Ummantelung der
linäre Wissenschaftlerteam hat einen Viren zerstört. Der Weg für die Silber-
Prozess entwickelt, der es erlaubt, Ober- partikel, welche die Erbsubstanz des Vi-
flächen aus Titan und Titanlegierungen rus chemisch angreifen und zerstören,
auf unterschiedliche Art und Weise zu ist damit geebnet. Dieses Prinzip findet
strukturieren. Nun untersuchen sie, wel- zurzeit breite Anwendung in Gesichts-
Nanostrukturen auf Titanoberflächen werden im Projekt «TiSpikes» der Flügeloberfläche von Zikaden nachempfunden,
um Bakterien fernzuhalten. (Bild: Daniel Mathys, Fabien Sanchez, Universität Basel)
8 SNI INSight August 2021
masken, die vor Infektionen mit dem SARS-CoV-2 auf winzigen, funktionalisierten Federbalken, die
Virus schützen. sich bei der Bindung von Probenmaterial verbiegen.
Bei den Untersuchungen reichte die Probenmenge
Die Idee, Silber für antivirale Produkte einzusetzen, von nur 1–10 Bakterien aus, um einen Nachweis von
wird mittlerweile von vielen Firmen angewendet. Resistenzen zu liefern.
Dabei werden nebst antiviralen Textilien auch spe-
zielle Silberbeschichtungen für alltägliche Oberflä- Auf einem sehr ähnlichen Prinzip beruht auch die
chen wie Türgriffe, Arbeitsflächen und medizinische Idee des Startups Resistell. Als erstes wird mit ei-
Geräte hergestellt. nem sogenannten Nano-Bewegungsdetektor die Le-
bensfähigkeit einer Bakterienzelle überprüft. Dies
Antibiotikaresistenzen erkennen beruht auf der Annahme, dass alle lebenden Zellen
Bakterien, die sich mit verschiedenen Antibiotika wie auch Bakterien sich aufgrund ihres Stoffwech-
nicht mehr bekämpfen lassen, stellen eine grosse sels zumindest minimal bewegen. Mit einer Me-
Bedrohung für unsere Gesundheit dar. Bei einer thode, die der Rasterkraftmikroskopie ähnelt, lässt
bakteriellen Infektion benötigen Medizinerinnen sich mit der Resistell-Technologie bestimmen, wie
und Mediziner schnell Information über bestehen- bakterielle Krankheitserreger auf ein spezifisches
de Resistenzen, um rasch und richtig reagieren zu Antibiotikum reagieren.
können. Üblicherweise werden Bakterien kultiviert
und anschliessend auf Antibiotikaresistenzen getes- Im Vergleich zur herkömmlichen Antibiotikadiag-
tet. Es verstreichen dabei 48 bis 72 Stunden. Zudem nostik ermöglicht es die von Resistell entwickelte
lassen sich manche Bakterienstämme nur schlecht Technologie innerhalb weniger Stunden Antibiotika-
kultivieren. Schnellere Resultate liefern molekular- resistenzen zu bestimmen. Auf diese Weise können
biologische PCR-Tests, die allerdings nicht für alle Ärztinnen und Ärzte dann ein wirksames Antibioti-
Bakterien gut funktionieren. kum verabreichen. Resistell möchte im September
2021 auf den Markt gehen. Das Unternehmen will
Nun haben Forschende der Universität Basel ein zukünftig dazu beitragen, die Sepsis-Sterblichkeit
empfindliches Testsystem entwickelt, mit dem zu verringern, den Einsatz von Breitbandantibioti-
schnell und zuverlässig Resistenzen von Bakterien ka zu reduzieren und damit vor allem die Bildung
nachgewiesen werden können. Das System basiert gefährlicher Antibiotikaresistenzen zu vermeiden.
In diesem von Resistell entwickelten Gerät kann die Empfindlichkeit der Bakterien gegenüber verschiedenen Antibiotika bestimmt werden.
(Bild: Resistell)
SNI INSight August 2021 9
Diagnostik Neu bei dem im PEPS-Projekt gewählten Ansatz ist
Je früher eine Krankheit entdeckt wird, umso besser die geplante Verwendung von leitfähigen, kosten-
stehen die Heilungschancen für die Patientinnen günstig herstellbaren Nanokomposit-Elektroden.
und Patienten. Es ist daher wichtig, Moleküle oder Die Kombination von hoher elektrischer Leitfähig-
Gene zu identifizieren, die verschiedene Krankhei- keit mit starken abweisenden (antifouling) Eigen-
ten anzeigen. Nanotechnologische Diagnosemetho- schaften könnte der Schlüssel zu hochsensitiven
den ermöglichen es, diese sogenannten Biomarker digitalen POC-Tests sein.
noch schneller und weniger invasiv zu untersuchen,
da sie mit geringsten Mengen Probenmaterial aus- Cell on a chip
kommen. Forschende der Universität Basel haben ein exakt
kontrollierbares System entwickelt, um biochemi-
Lab on a chip sche Reaktionskaskaden in Zellen nachzuahmen.
Üblicherweise werden Blut- und Zellproben, die von Sie nutzen die Mikrofluidik-Technik um Vesikel aus
Ärzten entnommen wurden, an ein Labor geschickt, Polymeren herzustellen, die sie mit den gewünsch-
weil nicht jede Arztpraxis ein voll ausgestattetes ten Eigenschaften ausstatten. Die Grösse und die
Labor besitzt. Mit dem Lab-on-a-chip-Verfahren kön- Zusammensetzung der Vesikel lassen sich mit dieser
nen winzige Probemengen jedoch in der Arztpraxis Methode gezielt steuern, sodass in den unterschied-
dezentral analysiert werden. lichen Vesikeln – ähnlich wie in unterschiedlichen
Kompartimenten einer Zelle – verschiedene bioche-
Dazu benötigt wird ein Mikrofluidik-Chip, der an mische Reaktionen ablaufen können ohne sich ge-
eine Pumpe und einen Sensor angeschlossen ist, genseitig zu beeinflussen. Mit dieser Technik lassen
sowie die entspreche Software, welche die Ergeb- sich spezifische Mechanismen, die bei Stoffwechsel-
nisse analysiert. Die Pumpe pipettiert Proben im krankheiten eine Rolle spielen, genau untersuchen.
Nanoliterbereich, der Sensor erfasst den zu untersu-
chenden Parameter und die Software wertet aus. In Nanomechanische Biomarker zur Diagnose und
Zukunft liessen sich damit mehrere Analyseschritte Therapieoptimierung von Krebserkrankungen
an derselben Probe vornehmen, ohne dass diese vor- Die Firma ARTIDIS, ein Startup der Universität Basel
her aufwändig präpariert werden muss. Die Entnah- mit Wurzeln im SNI, hat eine Plattform mit nano-
me geringerer Probenmenge entlastet Patientinnen mechanischen Biomarkern für die Tumordiagnose
und Patienten, und Diagnosen können schneller und Therapieoptimierung entwickelt. Die Technik
und mit weniger Aufwand erstellt werden. basiert auf einem Rasterkraftmikroskop, welches
die Zellprobe abtastet. Metastasenbildende Tumor-
Digitale Hosentaschendiagnostik zellen sind weicher und verformbarer als gutartige
Gewisse Krankheiten müssen stetig überwacht wer- Tumorzellen oder gesunde Zellen.
den, wie zum Beispiel Diabetes oder das inzwischen
gut bekannte COVID-19. Bei den dafür verwendeten
Schnelltests spricht man von patientennaher Labor-
diagnostik, im Fachjargon point-of-care testing (POC-
testing), welche ohne spezielles Diagnostiklabor
auskommt. POC-Testing ermöglicht es Patientinnen
und Patienten zuhause selbst relevante Werte zu
überwachen. Zudem stellt es auch medizinischem
Fachpersonal schnelle und einfach durchzuführen-
de Tests zur Verfügung, die eine effizientere und
sichere Therapie ermöglichen. In Regionen ohne
spezialisierte Diagnostikeinrichtungen ermöglicht
es lebensrettende Diagnosen.
Ein interdisziplinäres Forscherteam entwickelt im
Nano-Argovia-Projekt «PEPS» ein digitales POC-Gerät,
das mit einem hochsensitiven elektrochemischen
Sensor ausgestattet ist, um bestimmte Protein-Bio-
marker direkt im Blut nachzuweisen. Hochsensitiver elektrochemischer Sensor, welcher im Projekt «PEPS»
entwickelt wird (Bild: CSEM).
10 SNI INSight August 2021Im Gegensatz zur herkömmlichen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaft- Weitere
Analyse der Probe, welche ein bis zwei ler der Universität Basel haben Nanoparti- Informationen:
Wochen dauert, ist es mit der ARTIDIS- kel aus Heparin-modifizierten Polymeren
Methode möglich, Biopsien innerhalb mit Gadolinium-Ionen und funktionalen
weniger Stunden zu analysieren. Für Peptiden entwickelt. Es zeigt sich, dass PEPS
Patientinnen und Patienten entfallen da- die aus diesen Komponenten gebildeten Projektbeschreibung
her bange Tage oder Wochen, bevor sie Nanopartikel das MRT-Signal zehnmal
ihre Diagnose bekommen. Zudem ebnet Cell on a chip
mehr verstärken als heutige Kontrast-
die Plattform von ARTIDIS den Weg zur mittel. Zusätzlich können sie aufgrund Projektbeschreibung
personalisierten Krebsbehandlung. der verwendeten Peptide auf ihre jewei- Video
lige Umgebung reagieren und so bei-
Artidis
Eine klinische Studie, welche diesen An- spielsweise entzündetes oder entartetes
Projektbeschreibung
satz bei Brustkrebs untersucht hat, konn- Gewebe abbilden. Zellschädigende oder
te erfolgreich abgeschlossen werden. gerinnungshemmende Eigenschaften Webseite
Nun wird die Diagnostik auf Lungen- und dieser Nanopartikel wurden bei den Un- Kontrastmittel
Bauchspeicheldrüsenkrebs ausgeweitet tersuchungen nicht nachgewiesen.
Projektbeschreibung
und mit in das klinische Programm ein-
bezogen. Das engagierte ARTIDIS-Team
plant zudem, die Nanotechnologie-Platt- Nano-Transportsysteme
form nicht nur auf Tumorproben zu be- Ein vielversprechender Bereich in der
schränken, sondern für die Analyse jeder Nanomedizinforschung dreht sich um
Art von Gewebe anzuwenden. verschiedene Nano-Transportsysteme,
die der Verteilung von Wirkstoffen im
Neuartige Kontrastmittel für bild- Körper dienen. Es werden ganz unter-
gebende Verfahren schiedliche Materialien wie Polymere,
Kontrastmittel verbessern die Darstel- metallische Nanopartikel oder Liposo-
lung von Strukturen bei bildgebenden men eingesetzt. Dabei sind Polymere be-
Verfahren wie Röntgendiagnostik, sonders im Fokus, da sie eine Reihe
Magnetresonanztomografie (MRT) und vorteilhafter Eigenschaften aufweisen.
Sonografie (Ultraschall). Herkömmliche Sie sind einfach herzustellen, gut ver-
Kontrastmittel geben jedoch häufig kei- träglich und biologisch abbaubar. Zudem
nen ausreichenden Kontrast, um Erkran- lassen sie sich gut mit verschiedenen
kungen bereits in sehr frühen Stadien Substanzen beladen. Einige Ansätze, die
sichtbar zu machen. Ausserdem war es im SNI-Netzwerk erforscht werden, wur-
bisher schwierig, die biochemische Um- den bereits im SNI INSight Dezember
gebung zu erkennen. Forschende am De- 2020 in einem Artikel über Kunststoffe
partement Chemie der Universität Basel eingehend beschrieben.
haben nun Nanopartikel entwickelt, die
als «intelligente» Kontrastmittel in MRTs Solche Nano-Transportsysteme dienen
zum Einsatz kommen könnten. diagnostischen und therapeutischen
Zwecken. Die zunehmende Verzahnung
Viele Kontrastmittel basieren auf dem von Diagnostik und Therapie lässt sich
Metall Gadolinium, das ins Blut injiziert in einem neuen Begriff als «Theranos-
wird und so in das Gewebe gelangt, um tik» oder auch «personalisierte Medizin»
Organe besser sichtbar zu machen. Ga- zusammenfassen. Zu deren Hauptele-
dolinium ist toxisch und wird an eine menten gehören die Bestimmung der
Trägersubstanz gebunden, um es für genetischen Prädisposition, die Charak-
den Menschen ungefährlich zu machen. terisierung des Stadiums der Krankheit
Die neu entwickelten Kontrastmittel und das Monitoring des Heilungsfort-
kommen mit einer sehr viel geringeren schritts. Mittels Theranostik soll unter
Gadolinium-Konzentration aus, was ein anderem die Eignung und Wirksamkeit
wichtiger Verbesserungsschritt in der eines Wirkstoffs für eine bestimmte
Diagnosemethode ist. Krankheit an einem individuellen Pati-
enten bestimmt werden.
SNI INSight August 2021 11Liposomen – natürlichen Membranen Mechanoresponsive Liposomen reagie- Weitere
nachempfunden ren auf Druckänderungen im Blut- Informationen:
Liposomen sind Vesikel, die aus einer kreislauf des Patienten, beispielsweise
Doppelschicht von Phospholipid-Mole- im Bereich einer atherosklerotischen
külen bestehen und natürlichen Memb- Gefässverengung. Es kommt dadurch SNI INSight
ranen ähneln. Die eingesetzten Moleküle zu einer zielgerichteten Freisetzung des Dezember 2020
weisen einen fettliebenden und einen Wirkstoffs im Bereich der Verengung, https://nanoscience.
ch/de/2020/12/16/
wasserliebenden Teil auf. Sie ordnen sich ohne dabei den ganzen Körper mit gerin- besser-als-ihr-ruf-kunst-
daher selbst zu einer Doppelschicht an, nungshemmmenden Medikamenten zu stoffe-bieten-grosses-
potenzial/
bei der die fettliebenden Teile nach in- belasten. In einem ersten Schritt werden
nen ragen und die wasserliebenden Teile verschiedene Formulierungstechnolo-
ForMeL
nach aussen. gien für Liposomen untersucht und ge-
Projektbeschreibung
eignete analytische Methoden für deren
Mit Liposomen können die biophysikali- Charakterisierung entwickelt. In einem
schen Eigenschaften von Biomembranen zweiten Schritt wird die Beladung mit Krebstherapien
untersucht werden. Sie stehen aber auch einem Wirkstoff etabliert und optimiert. mit Viren
bei der zielgerichteten Arzneimittelab- Das Ziel des Nano-Argovia-Projekts ist Projektbeschreibung
gabe, dem sogenannten drug targeting, somit ein vollständiger Formulierungs-
im Fokus. und Aufbewahrungsvorschlag für me- NCTNano
chanosensitive Liposomen. Projektbeschreibung
Das Nano-Argovia-Projekt «ForMeL»
befasst sich mit der Entwicklung einer Krebstherapien mit Nanotechnologien
stabilen und für präklinische Studien In den letzten Jahren haben Wissenschaft- Gentherapie
geeigneten Formulierung wirkstoffbela- lerinnen und Wissenschaftler zahlreiche https://www.ncbi.nlm.
nih.gov/pmc/articles/
dener mechanoresponsiver Liposomen neue und wirkungsvolle Therapien für PMC7435460/
sowie der Entwicklung eines geeigneten verschiedene Krebsarten entwickelt. Tu- https://doi.org/10.1039/
Herstellungprozesses im Pilotmassstab. morzellen sind meist so erfolgreich, weil C9SM01990A
Künstlerische Darstellung eines mechanoresponsiven Liposomes, welches mit einem Wirkstoff (in rot) beladen ist.
(Bild: Moser Graphic Design)
12 SNI INSight August 2021sie das eigene Immunsystem austricksen und die Ein weiterer wichtiger Faktor ist das Verständnis der
körpereigene Immunabwehr umgehen. Wirkungsweise. In dem vom SNI geförderten Pro-
jekt ist es gelungen, neueste Sequenziermethoden
Forschende haben erkannt, dass im Kampf gegen einzusetzen, um die Aktivität der innovativen Nano-
Krebs eine Aktivierung des Immunsystems sehr partikel in einer Reihe von verschiedenen Zelllinien
vielversprechend ist. Zahlreiche moderne Krebs- zu untersuchen. Zudem konnte der Wirkstoff von
therapien basieren daher auf der Einbindung des TargImune Therapeutics so weiterentwickelt wer-
Immunsystems. Bei einigen Ansätzen werden den, dass er bald zur ersten Phase I in klinischen
Antikörper gegen Krebszellen eingesetzt oder the- Studien zugelassen werden kann.
rapeutische und prophylaktische Impfstoffe entwi-
ckelt. Eine internationale Forschungsgruppe, die Nanopartikel für effiziente und sichere
von Wissenschaftlern der Universität Basel geleitet Gentherapie
wird, hat beispielsweise eine vielversprechende Genetisch bedingte Krankheiten, Tumore oder an-
therapeutische Krebsimpfung entwickelt. Zwei dere Krankheiten lassen sich unter anderem durch
unterschiedliche, abgeschwächte Viren werden als Gentherapien behandeln. Dafür werden den Pati-
Vehikel benutzt, um Bausteine des Tumors dem entinnen und Patienten üblicherweise betroffene
Immunsystem zu präsentieren. Dadurch wird das Zellen entnommen und ausserhalb des Körpers die
Immunsystem angeregt, den Tumor anzugreifen. entsprechenden Nukleinsäuren (RNA oder DNA)
Dieser Ansatz wird nun in klinischen Studien getes- eingefügt. Die Zellen werden dann vermehrt und
tet. anschliessend wieder in den Körper eingebracht.
Je nach Art der Gentherapie und der verwendeten
Viele dieser Therapien verzeichnen kleine Erfolge. Technik kann hierbei die Nukleinsäure in das Zell-
Sie sind jedoch sehr vom Individuum abhängig. Ein genom integriert werden oder lediglich zeitweise in
weiterer limitierender Faktor ist der Transport bis der Zelle verbleiben.
zur Zielzelle. Die Proteine müssen vor einem enzy-
matischen Abbau geschützt, bis zur Zielzelle trans- Für eine erfolgreiche Gentherapie ist es wichtig,
portiert, von der Zielzelle aufgenommen werden DNA-Fragmente zu transportieren. Einem Forscher-
und schliesslich noch im richtigen Kompartiment team der Universität Basel und der ETH Zürich ist es
der Zelle ihre Wirkung freisetzen. gelungen, mit einem peptid-basierten Transportsys-
tem DNA mit einer Länge von bis zu 100 Nukleoti-
Mit Nanopartikeln den Krebs besiegen den einzuschliessen.
TargImmune Therapeutics entwickelt eine neue
Nanotechnologieplattform im Immun-Onkologie- Peptide sind kurze Aminosäureketten mit etwa 50
Bereich. Die Nanopartikel mit einer spezifischen Aminosäuren. Sie unterscheiden sich von Proteinen
Fracht ahmen eine virale Infektion nach, die dann alleine durch ihre Grösse. Peptide eignen sich be-
zum Zelltod der Tumorzellen führen und gleichzei- sonders gut als Nanocarrier, weil sie biokompatibel
tig die körpereigene Immunabwehr gegen die Krebs- sind und im Körper abgebaut werden. Zudem – und
zellen stimuliert. Ein chemischer Vektor sichert die das ist aus biochemischer Sicht fast noch interessan-
selektive Aufnahme der Fracht in die Krebszellen. ter – lassen sie sich in zahlreichen Kombinationen
von Aminosäuren aufbauen und modifizieren. Sie
Das Hauptaugenmerk der Forschung liegt darauf, dienen als Baugerüst für sich selbstanordnende Na-
die Formulierung der Nanopartikel, in welchen nostrukturen, welche dann für therapeutische und
diese Fracht transportiert wird, zu optimieren. Im diagnostische Transportsysteme benutzt werden
Nano-Argovia-Projekt «NCTNano» geht es darum, die können. Peptide besitzen zudem Funktionen, wie
physikalisch-chemischen Eigenschaften wie Grösse, die Erkennung und Anpeilung molekularer Sequen-
Form und Oberflächenspannung zu ermitteln, da zen, welche Forschende in derartigen Nanostruktu-
diese Eigenschaften einen wesentlichen Einfluss ren nutzen können.
auf die Effizienz und die Sicherheit des Transports
haben. Ausserdem haben verschiedene Mikrosko- Die mehrteiligen mizellenartigen Nanopartikel be-
piertechniken zum Verständnis beigetragen, wie halten bei 4°C über fünf Monate lang eine stabile
die Partikel binden und die Fracht in die Zielzellen Grösse und Struktur. Bei Körpertemperatur zerfal-
einschleusen. len die einzelnen Bausteine und setzen die DNA frei.
SNI INSight August 2021 13Labor folgen oft Tierversuche, welche Weitere
die Wirksamkeit in einem komplexen Informationen:
Organismus belegen sollen. Nanotech-
nologische Projekte zielen auch darauf, KOKORO
die Zahl der Tierversuche zu reduzieren. Projektbeschreibung
In einem originellen Nano-Argovia-
Forschungsprojekt der Fachhochschule
Nordwestschweiz, des Departements
für Biomedizin der Universität Basel
und Omya International entwickeln
Forschende ein neuartiges, dreidimensi-
onales Herzmodell aus Zellulosepapier,
das durch seinen Aufbau und seine
Nanostruktur ein ideales Gerüst für bio-
logische Zellen bietet. Mittels eines 3D-
Biodruckers können dünne Schichten
Im Nano-Argovia-Projekt «KOKORO» entwickelt das inter- von Herzmuskelzellen auf das Papier
disziplinäre Projekteam ein neuartiges dreidimensionales
aufgetragen werden. Danach werden die
Herzmodell. Es wird dazu ein Zellulose-Papier verwendet,
das aufgrund seiner Nanostruktur als ideales Gerüst für so hergestellten Lagen von Herzmuskel-
Herzmuskelzellen dienen soll (Bild: M. Gullo, FHNW) zellen wie bei Origami gefaltet. Durch
die Faltung kann sich das Modell ähnlich
wie ein natürliches Herz ausdehnen.
Durch Nanomedizin weniger
Tierversuche Die Zellen des Modells werden dann in
Bei vielen Forschungsprojekten wird es einem Bioreaktor gezüchtet und anschlie-
noch einige Zeit dauern, bis sie beim ssend mechanisch wie auch elektrisch
Menschen Anwendung finden. Dies auch stimuliert. Ziel ist es, verschiedene Wirk-
deshalb, weil zwischen der Identifikation stoffe oder Medikamente mithilfe des
eines Wirkstoffs bis zu seiner Zulassung Modells zu testen und somit Tierversuche
viele Jahre vergehen. Auf erste Tests im zu reduzieren.
Künstlerische Darstellung der Origami-Zelluloseblätter (weiß) mit Herzmuskelzellen (rot) und einem Netz aus Gefä-
ssen (blau) (Bild © SiVU)
14 SNI INSight August 2021Vielseitige Fortschritte im Bereich der bestimmungen schnelle Resultate und ermöglicht
Nanomedizin den frühen Beginn der Behandlung. Die Forschung
Die vorgestellten Projekte zeigen, wie vielseitig die zu Nano-Transportsystemen hat neue Impulse bei
Forschung im Bereich der Nanomedizin ist. Durch der Therapie von Tumorerkrankungen geliefert.
den technologischen Fortschritt ist es heute möglich,
Prothesen und Implantate zu produzieren, die für Forschende auf dem Gebiet der medizinischen
den Körper besser verträglich sind und so Folgekos- Nanotechnologie entwickeln zudem Systeme, wie
ten reduzieren helfen. Die Ausbreitung von Bakterien beispielsweise cell-on-a-chip oder das Origamiherz,
und Viren kann durch verbesserte Oberflächen einge- welche es erlauben, körperähnliche Bedingungen
dämmt und das Problem der Antibiotikaresistenzen zu schaffen und Wirkstoffe zu testen, um die Zahl
mit neuen Methoden angegangen werden. der Tierversuche in Zukunft zu reduzieren.
Auch im Bereich der Diagnostik gibt es viele ver- Bevor diese und andere Neuerungen tatsächlich
schiedene Ansätze, die auf nanotechnologischen angewendet werden, gibt es noch viel zu tun., da
Errungenschaften basieren. Die Mikrofluidik spielt nicht nur wissenschaftliche Aspekte eine Rolle spie-
dabei eine wichtige Rolle – vom lab-on-a-chip bis zu len, sondern auch regulatorische Auflagen erfüllt
einfachen Antigen-Schnelltests für Covid-19. Durch werden müssen.
solche Mikrofluidik-Chips können Kosten drastisch
reduziert werden. Forschende in dem interdisziplinären SNI-Netzwerk
setzen sich mit ihrer Forschung dafür ein, dass die
Die Qualität von bildgebenden Verfahren und de- beschriebenen und weitere nanomedizinische An-
ren Auflösung konnte durch nanotechnologische wendungen zum Wohle der Patientinnen und Pati-
Fortschritte massiv verbessert werden. Die Raster- enten eingesetzt werden können.
kraftmikroskopie beispielsweise liefert bei Tumor-
Lab on a chip: Ein Mikrofluidik-Chip angeschlossen an eine Pumpe und einen Sensor sowie die entsprechende Software, um die Probe zu analysieren
(Bild: Shutterstock).
SNI INSight August 2021 15Medizinische Nanowissenschaften
Die neue Vertiefungsrichtung im Masterstudium
Die Nanowissenschaften spielen bei medizinischen Fragestellungen eine immer
wichtigere Rolle. Auch Studierende im Nanostudium der Universität Basel interes-
sieren sich zunehmend dafür. Aus diesem Grund hat die Studienkoordinatorin
Dr. Anja Car vor etwa einem Jahr begonnen, alle notwendigen Schritte einzuleiten,
um die neue Vertiefungsrichtung «Medizinische Nanowissenschaften» im
Masterstudiengang aufzubauen.
Bald geht es los «Ich freue mich sehr, dass alle Formali- Weitere
Ab dem Herbstsemester 2021 ist es nun täten erledigt sind und wir jetzt starten Informationen:
soweit. Die Studierenden im Masterstu- können», sagt Anja Car. «Zahlreiche kon-
dium der Nanowissenschaften können struktive Gespräche mit den Kolleginnen
dann neben Physik, Chemie oder Mole- und Kollegen aus den Pharmazeutischen Allgemeine
kularbiologie auch Medizinische Nano- Wissenschaften und Biomedical Enginee- Information über
wissenschaften als Vertiefungsrichtung ring haben dazu beigetragen, dass wir den Studiengang
wählen. Ihnen stehen im Herbstsemester eine umfassende, spannende Auswahl an Broschüre Nano-
Studium
17 Vorlesungen aus den Bereichen Drug Veranstaltungen anbieten können.»
Sciences und Biomedical Engineering zur Webseite
Auswahl. Im nächsten Frühlingssemester Auch in der Unterrichtskommission spie-
kommen weitere Veranstaltungen dazu. gelt sich die neue Vertiefungsrichtung Information über
wider. Der Pharmazeut Professor Jörg das Masterstu-
Wie in den anderen Fachgebieten müssen Huwyler ist anstelle von Professor Hen- dium
Masterstudierende insgesamt 16 Kredit- ning Stahlberg, der an die EPF Lausanne
punkte durch Vorlesungen und Übungen gewechselt ist, neues Mitglied der Unter- Broschüre Master-
studium Nanowissen-
in ihrem Vertiefungsfach vorweisen, so- richtskommission. schaften (Englisch)
wie eine Projekt- und ihre Masterarbeit
im Bereich Medizinische Nanowissen-
schaften absolvieren. Die zweite Pro-
jektarbeit dagegen wählen Studierende
weiterhin aus den Fachgebieten Physik,
Chemie oder Molekularbiologie.
Gute Vorbereitung gesichert
Bereits im Bachelor-Studium können
sich Studierende der Nanowissenschaf-
ten auf die neue Vertiefungsrichtung vor-
bereiten, da ihnen im Wahlbereich acht
neue Vorlesungen zur Verfügung stehen.
Sie können also schon früh im Studium
ihr Wissen über medizinische Wirkstoffe
und deren Entwicklung erweitern und
so gut vorbereitet ihren Master in dem
zukunftsträchtigen Gebiet absolvieren. Anja Car freut sich, dass alle Formalitäten erledigt sind
und Studierende im Herbstsemester die neue Vertie-
fungsrichtung «Medizinische Nanowissenschaften»
starten können.
16 SNI INSight August 2021SmallTalk
Endlich mal wieder vor Ort
Jedes Jahr organisieren Bachelor-Studierende in Nanowissenschaften eine eigene
kleine Konferenz, «SmallTalk» genannt. Thema sind Ergebnisse, welche die Studie-
renden im Rahmen der Blockkurse erarbeitet haben. Auch dieses Jahr war Small-
Talk wieder ein echtes Highlight – nicht nur, weil das Meeting aufgrund der kleinen
Gruppe vor Ort stattfinden konnte.
Alle zwölf Studentinnen und Studenten Weitere
hielten einen 20-minütigen Vortrag über Informationen:
ein von ihnen gewähltes Thema aus
einem der acht Blockkurse, die sie am Video
Ende ihres Bachelorstudiums absolvie-
https://youtu.be/
ren. Resultate aus einem weiteren der be- lfrQYaW6nw0
liebten Labor-Praktika präsentierten die
Studierenden auf einem Poster. Wie auch
bei grossen Tagungen bot vor allem die
Postersession eine exzellente Gelegen-
heit zum wissenschaftlichen Austausch.
In diesem Jahr gab es neben den Preisen
für den besten Vortrag und das beste
Poster auch eine Auszeichnung für das
beste Posterdesign. Professor Christian
Schönenberger war es eine grosse Freu-
de am Ende des Meetings diese Preise an
Georg Angehrn (bester Vortrag), Nevil
Goepfert (bestes Poster) und Alexa Dani
(bestes Posterdesign) zu übergeben und
damit die gelungene Veranstaltung zu
beenden.
Dank eines Hygieneschutzkonzepts war «SmallTalk» dieses Jahr als Präsenzveranstaltung möglich. Für die Studieren-
den bot sich daher die gute Möglichkeit die Resultate von Blockkursen miteinander zu diskutieren. (Bilder: J. Wenner)
SNI INSight August 2021 17Engagiert und begeistert Videos:
Studierende des Nanostudiums berichten Bachelor-
Studium
über ihre Erfahrungen https://youtu.be/
NGr2dLGE9_I
Einige Studierende des Bachelor- und Master-Studienganges Na- Master-Studium
nowissenschaften sowie ein paar ehemalige «Nanos» haben sich https://youtu.be/
jjbz1DKJ3Qc
an einer Videoproduktion beteiligt. Drei neue Videos stehen nun
bereit, die einen guten Eindruck über das Studium vermitteln. Absolventen
https://youtu.be/
tRGXZjUgRxw
Warum hast du Nanowissenschaften studiert, Als Ergebnis stehen jetzt drei neue kurze Vi-
was ist besonders am Studium und was gefällt deos zur Verfügung, die einen guten Einblick
dir an Basel sind nur einige der Fragen, wel- in das Bachelor- und das Masterstudium lie-
che die SNI-Praktikantin Jule Wenner einigen fern sowie einige Beispiele zeigen, wohin das
Studierenden und Ehemaligen vor laufender Nanostudium führen kann.
Kamera stellte.
Swiss NanoConvention 2021
Ein Blick hinter die Kulissen
Letztes Jahr war sie aufgrund der Pandemie ausgefallen, dieses Mehr
Informationen:
Jahr fand sie statt, die Swiss NanoConvention (SNC). Die SNC 2021
unterschied sich jedoch von den vorhergehenden, da sich die Teil- SNC 2021 Online
nehmenden nicht vor Ort, sondern online trafen. Das SNI-Team Webseite
schaffte dank zahlreicher Sponsoren und durch hervorragende
Organisation die Grundlage für eine gelungene Konferenz. Die
36 geladenen, auf ihren Gebieten führenden Sprecherinnen und
Sprecher, die Chairs, Aussteller und alle Teilnehmerinnen und
Teilnehmer machten die SNC 2021 Online dann zum Erfolg.
18 SNI INSight August 2021Online als beste Lösung
Für Juli 2020 war die Swiss NanoConvention im Con-
gress Center Basel geplant gewesen. Anfang 2020
hatte das SNI-Team mit den Vorbereitungen begon-
nen. Im Mai war dann fast alles für die vielfältige
Konferenz aufgegleist. Doch aufgrund der unsiche- Vielen Dank für das
ren Pandemielage entschied sich das SNC-Organisa- Engagement!
tionsteam dafür die Konferenz zu verschieben.
«Im Januar 2021 standen wir dann erneut vor der
Frage, wie wir es schaffen, die Schweizer Nano Com-
munity mit einer interdisziplinären Tagung über die
neusten Forschungs- und Anwendungsbeispiele in
den Nanowissenschaften und der Nanotechnologie
zu informieren und dabei Möglichkeiten zum Netz-
werken zu bieten», berichtet der Conference Chair
Professor Dr. Christian Schönenberger.
Anfang des Jahres erschien dem SNI-Team eine reine
Online-Konferenz als beste Möglichkeit. Die meis-
ten Sprecherinnen und Sprecher, die 2020 bereits
zugesagt hatten, waren einverstanden auch an einer Die SNC 2021 hatte fast 500 Teil-
Online-Version der SNC teilzunehmen, sodass auch nehmerinnen und Teilnehmer.
für 2021 ein spannendes interdisziplinäres Pro- Herzlichen Dank allen Vortra-
gramm mit hochkarätigen Vorträgen gewährleistet genden, Chairs, Ausstellenden
war. und Sponsoren.
Ganz anderer Planungsaufwand
Für Dr. Kerstin Beyer-Hans, die in erster Linie für
die Organisation verantwortlich war, begannen
aufregende Wochen und Monate. Sie wurde bald
von Tosca Kummli unterstützt, die als Praktikan-
tin zum SNI-Team stiess. «Wir haben uns zunächst Für die rund 500 Teilnehmerinnen und Teilneh-
verschiedene Plattformen für digitale Konferenzen mer gab es neben den zahlreichen digitalen Infor-
angeschaut, diese getestet und dem Team dann emp- mationen auch ganz klassisch ein umfangreiches
fohlen MeetAnyway als Partner zu wählen, da diese Konferenz-Booklet, in dem neben kurzen Zusam-
aufgrund der intuitiven Bedienung und der vielfäl- menfassungen aller Vorträge auch Kurzinformatio-
tigen Möglichkeiten am besten geeignet schien», nen über die geladenen Sprecherinnen und Sprecher
berichtet Kerstin Beyer-Hans, Outreach-Managerin enthalten waren. Teilnehmerlisten und Sponsoren
am SNI. bekamen im Appendix der umfassenden Broschüre
ebenfalls ihren Platz.
Wichtig war dabei, dass es nicht nur Räume für die
verschiedenen Keynote Lectures und die Parallelses- Exzellente Vorträge und vieles mehr
sions geben sollte, sondern auch interaktive Platt- Am 24. Juni war es dann soweit. Pünktlich um 9.15
formen für Postersession, Posterpräsentationen, Uhr startete für zwei intensive Tage diese erste
Ausstellungen sowie Orte, an denen spontane Dis- Online-Swiss NanoConvention. Ein diverses Pro-
kussionen stattfinden konnten. Kerstin und Tosca gramm mit neun exzellenten Keynote Lectures aus
bauten eine Vielzahl solcher virtuellen Räume auf. unterschiedlichen Themengebieten zeigte, wie viel-
Auch ein Helpdesk sowie Videoanleitungen zur Re- fältig die Nanowissenschaften sind und in welchen
gistrierung und zur Orientierung auf der Plattform Bereichen Nano heutzutage eine Rolle spielt. Dank
durften nicht fehlen. Zudem konnten sich alle Teil- Nanotechnologie gibt es verschiedene Ansätze zur
nehmenden an einer Art Schnitzeljagd durch die Realisierung eines Quantencomputers, Compu-
Ausstellung beteiligen, für das schönste Nanobild terchips können immer mehr leisten, neuartige
stimmen, das beste Nano-Startup wählen und sich chemische Verbindungen versprechen neue Anwen-
bei einer Job Fair über freie Stellen informieren. dungen und Viren können eingesetzt werden, um
SNI INSight August 2021 19Krankheiten zu bekämpfen. Nanotechnologische Claire Meyer (Universität Basel), Dr. Daniel Najer
Methoden helfen uns zu verstehen, wie die ausge- (Universität Basel), Katharina Kaiser (IBM Research),
klügelten natürlichen Nanomaschinen in der Natur Dr. Kazuhiro Morimoto (EPFL) und Dr. Shantanu
funktionieren und wie wir diese Ansätze für techno- Mishra (Empa) jedoch erst in diesem Jahr.
logische Anwendungen nutzen können.
Für eine herausragende Veröffentlichung aus dem
Nicht nur die internationalen Keynote Sprecherin- Jahr 2020 ehrte Christian Schönenberger die Preis-
nen und Sprecher, die führend auf ihren jeweiligen trägerinnen und Preisträger dieses Jahres. Dr. Luca
Gebieten sind, veranschaulichten den Teilneh- Nela (EPFL), Nadine Leisgang (Universität Basel), Dr.
merinnen und Teilnehmern den neusten Stand Thomas Karg (SNI und Universität Basel), Dr. David
der Forschung. Auch in den neun Parallelsessions Hälg (ETHZ) und Dr. Omar Rifaie (AMI Fribourg)
zeigten die geladenen Wissenschaftlerinnen und hatten mit ihren Erstautor-Veröffentlichungen die
Wissenschaftler aktuelle Forschungsergebnisse, die interdisziplinäre Jury überzeugt.
weit über die Schweiz hinaus Beachtung finden. Da-
bei drehte es sich nicht nur um grundlagenwissen- Den Preis für das beste Nanotechnologie-Startup,
schaftliche Erkenntnisse, auch nanotechnologische das in den letzten fünf Jahren gegründet worden
Anwendungen spielten eine wesentliche Rolle. war, erhielt «anavo medical». Der Mitbegründer Dr.
Tino Matter hatte das Unternehmen an der SNC
Neben den Vorträgen luden kurze Präsentationen präsentiert und das Publikum von dem Ansatz
über einen Grossteil der 87 Poster und von den 29 überzeugt, mithilfe anorganischer Nanopartikel
Ausstellern alle Teilnehmenden ein, auch zwischen die Voraussetzungen für eine gute Wundheilung zu
den Vorträgen auf der Plattform zu verweilen. schaffen. Tino hat an der Universität Basel Nanowis-
senschaften studiert und danach an der ETH Zürich
Zahlreiche Preise für herausragende Leistung promoviert.
Am Ende der gelungenen Veranstaltung verlieh
Christian Schönenberger verschiedene Preise, die Preise für die besten Poster gingen an Mehdi Rame-
vom Swiss Micro- and Nanotechnology Network zani (SNI und Universität Basel), Sami Bolat (Empa)
(Swiss MNT Network) ins Leben gerufen worden und Oliver Erni (HSW-FR). Mit den faszinierendsten
sind und regelmässig im Rahmen der SNC überge- Bildern überzeugten Nadine Leisgang (Universität
ben werden. Basel), Evgeniia Gilshtein (Empa) und Filippos Kap-
salidis (ETH Zürich).
Als erstes wurden Preise für die beste Veröffentli-
chung verliehen, bei der eine Doktorandin oder Das letzte Wort hatte abschliessend Professor Bar-
ein Doktorand eines Schweizer Forschungsinstituts bara Rothen-Rutishauser, die mit ihrem Team vom
Erstautor war. Dieser PhD Award war auch 2020 Adolphe Merkle Institute an der Université de Fri-
für Veröffentlichungen des Jahres 2019 vergeben bourg die nächste SNC im Jahr 2022 – dann hoffent-
worden (siehe SNI INSight August 2020). Den Preis, der lich wieder vor Ort – organisieren wird.
von verschiedenen Firmen gestiftet wird, bekamen
«Mein Dank geht an das ganze Team für die harte Arbeit so eine grossartige
Konferenz auf die Beine zu stellen. Professionalität gepaart mit Leidenschaft –
das ist die perfekte Kombination!»
Dr. Pierangelo Gröning, Empa
20 SNI INSight August 2021Swiss MNT Startup-Preis
Motivierende Auszeichnung für das junge
Startup «anavo medical»
Bei der Swiss NanoConvention wurde das junge Startup «anavo medical» mit dem
Nanotechnology Startup-Preis des Swiss MNT Networks ausgezeichnet. Der Mit-
gründer Dr. Tino Matter hat in Basel Nanowissenschaften studiert und 2018 den
Preis für die beste Masterarbeit in Nanowissenschaften an der Universität Basel
gewonnen. Schon für den Master hat sich Tino mit bioaktiven Nanopartikeln be-
schäftigt, die anavo medical jetzt für die Wundheilung einsetzen möchten.
Wundheilung im Fokus an Nanopartikeln für medizinische An- Weitere
Tino Matter hat sich schon während wendungen forschte. Dabei kommen Informationen:
seines Nanowissenschaftsstudiums an beispielsweise anorganische Nanoparti-
der Universität Basel mit Wundheilung kel zum Einsatz, die lokal eine entzün- Bericht über
befasst. In seiner Masterarbeit an der dungshemmende und antibakterielle Masterpreis für
Empa in der Gruppe von Professor Dr. Umgebung schaffen, in der Wunden gut Tino Matter
Inge Herrmann arbeitete er mit Bioglas- heilen können. Durch spezifische Mo-
https://nanoscience.
Nanopartikeln, die eine schnelle Wund- difikationen der Partikel können die ch/de/2018/10/15/mit-
einem-nanokleber-zur-
heilung unterstützen. Forschenden zudem die Bildung von besseren-wundheilung/
Blutgefässen stimulieren. Die verbesserte
Im Herrmann-Team absolvierte er auch Durchblutung des Gewebes unterstützt
seine Doktorarbeit, in der er weiterhin ebenfalls eine schnellere Wundheilung. anavo medical
https://www.anavo.ch
https://www.linkedin.
com/company/anavo-
medical/
Sebastian Loy und Tino Matter hatten die Idee zur Gründung eines Startups schon eine ganze Weile im Kopf.
(Bild: anavo medical)
SNI INSight August 2021 21Innere Wunden im Fokus
Konzentrieren möchte sich das anavo-Team zunächst
auf sogenannte Serome. Das sind Flüssigkeitsan-
sammlungen in bereits bestehenden Hohlräumen,
die beispielsweise durch die Entnahme eines Tumors
entstanden sind. Im Prinzip sind dies innere Wun-
den, die oft sehr schlecht heilen. «Es gibt praktisch
nichts auf dem Markt, womit bei Seromen die Hei-
lung unterstützt werden kann», sagt Tino Matter. Da
Patientinnen und Patienten mit Seromen in vielen
Fällen keine anderen Wundheilungskomplikationen
aufweisen, fokussiert sich anavo zunächst auf diese
Auf die beiden Gründer warten ganz neue Aufgaben. Indikation. «Wir können uns aber gut vorstellen,
(Bild: anavo medical) dass später auch andere schlecht heilende Wunden,
wie zum Beispiel diabetische Füsse, dazukommen
werden», führt Tino aus.
Im September 2020 hat Tino Matter sein Doktorat Spannende Reise steht noch bevor
erfolgreich abgeschlossen und kürzlich den MaP Bis dahin ist es aber noch ein weiter Weg. Einen
Award 2021 für die vielversprechendste Doktorar- Meilenstein hat das Team bereits erreicht, da sie
beit der ETH Zürich auf dem Gebiet von Materialien kürzlich unter anderem ein Innosuisse-Projekt zu-
und Prozessen erhalten. gesprochen bekommen haben, womit die Finanzie-
rung für die nächsten Zeit gesichert ist. Inzwischen
Gründungsidee schon lange im Kopf sind Tino und Sebastian auch nicht mehr alleine:
Schon während der Promotion hat sich Tino mit Abgesehen von mehreren Beratern arbeiten auch
der Idee zur Gründung eines Startups beschäftigt. neu angestellte Wissenschaftlerinnen und Wissen-
Zusammen mit Sebastian Loy, der gerade an der schaftler auf dem Projekt.
Hochschule St. Gallen seinen Master in Accounting
& Finance abschliesst, hat er Marktanalysen ge- «Meine Arbeit und mein Fokus hat sich in den letz-
macht, patentrechtliche Aspekte geklärt, sich über ten Monaten total verändert», berichtet Tino. Wäh-
Finanzierungsmöglichkeiten informiert und Anträ- rend er letztes Jahr noch mitten in der Diss steckte
ge geschrieben. Seit November 2020 kann sich Tino und auch grundlagenwissenschaftliche Details he-
als ETH Pioneer Fellow voll und ganz auf das Startup rausfinden wollte, steht jetzt die Entwicklung des
konzentrieren. Produkts im Vordergrund.
Seither hat das anavo-Team an etlichen Startup-Wett- Auch bei seiner jetzigen Aufgabe hilft ihm das Nano-
bewerben wie Venture Kick und an Programmen wissenschaftsstudium enorm, wie er sagt: «Sowohl
wie dem Innosuisse Coaching teilgenommen, um bei Gesprächen mit Ärzten wie auch mit Clinical
sich das nötige Knowhow anzueignen und Kontakte Research Organisationen oder beim Einstellen von
zu knüpfen. Das Team hat ein Patent angemeldet wissenschaftlichem Personal – die alle auf ihrem
und einen Business Plan verfasst. «Zudem verbringe Spezialgebiet viel mehr wissen als ich – muss ich
ich viel Zeit mit Ärzten, um herauszufinden, für wel- breit aufgestellt sein und trotzdem auch Experten-
che Indikation wir eine erste Zulassung anstreben», wissen haben – und da hat mir das Nanostudium
berichtet Tino Matter. «Das ist gar nicht so einfach, sehr viel gebracht.»
da wir als kleines Startup in der Lage sein müssen,
sowohl präklinische wie auch klinische Studien
durchzuführen.»
«Das Nanostudium hat mir sehr viel gebracht.»
Dr. Tino Matter, ehemaliger Student der Nanowissenschaften an der Universität Basel und
Mitgründer von «anavo medical»
22 SNI INSight August 2021Sie können auch lesen
