Pressemitteilungen

Pressemitteilung März 2015

EU-Projekt: Uni Bremen entwickelt neues Verfahren für Krebsdiagnostik

Mit dem an der Uni Bremen entwickelten Verfahren, können Gewebeproben punktgenau auf Veränderungen untersucht werden.

Mit dem an der Uni Bremen entwickelten Verfahren, können Gewebeproben punktgenau auf Veränderungen untersucht werden.

Das EU-Projekt „EngCaBra“ (kurz für „Biomedical engineering for cancer and brain disease diagnosis and therapy development") zeigt neue Wege in der Diagnostik und Therapieentwicklung bei Krebs und Hirnerkrankungen. Acht Forschungsgruppen aus sieben Ländern waren an dem vier Jahre laufenden Projekt beteiligt. Professor Michael Vellekoop vom Institut für Mikrosensoren, -aktuatoren und -systeme (IMSAS) der Universität Bremen leitete das aus vier Teilprojekten bestehende Forschungsvorhaben. Ziel: Neue Methoden zur Krebserkennung zu entwickeln. Das Bremer Teilprojekt ist dabei besonders beeindruckend: Mit dem „Biopsy Analysis using an Infrared Quadruplewavelength Sensor“ könnten zukünftig aufwendige Krebsuntersuchungen vereinfacht und Fehldiagnosen vermieden werden.

Besonders die Kombination der Disziplinen Elektronik, Mikrosensoren, Nanotechnologie und Biotechnologie hat zu völlig neuen Messtechniken geführt: Sie liefern Informationen über die Analyse und Behandlung von Melanomen, Leukämie und Schizophrenie. Gemeinsam ist den Krankheiten eine Fehlfunktion von menschlichen Zellen. So wurde beispielsweise in Bremen ein Biopsiemeter entwickelt, das Ärzte bei der Analyse von Gewebeproben unterstützt.

Ergebnisse des Bremer Projekts

„Die Beurteilungen über einen positiven oder negativen Befund zu fällen ist nicht einfach und Fehler kommen vor“, erklärt Professor Michael Vellekoop. „Oft werden weitere teure Untersuchungen notwendig, weil die Diagnose nicht eindeutig ist. Untersuchungen zeigen, dass bei Melanombefunden rund sieben Prozent falsch sind. Konkret heißt das, bei 100.000 Untersuchungen erhalten 6.600 Menschen fälschlicherweise die Diagnose „Krebs“ und werden weiter untersucht bzw. operiert.“ Bei knapp 400 Menschen mit Krebs wird die Erkrankung durch Fehldiagnose nicht festgestellt.
Neue Wege in der Diagnostik sind also sehr gefragt. „In unserem Bremer Projekt arbeiten wir mit Infrarotlicht“, so der Bremer Projektleiter. „In den Zellen gibt es sehr lange Ketten von CH2-Molekülen, die auf verschiedene Arten schwingen – symetrisch oder antisymetrisch. Beide absorbieren unterschiedliche Wellenlängen von Infrarotlicht. Unser neues Instrument vermisst, wie viel Licht absorbiert wird. Bei Krebszellen verschiebt sich der eine Wert zum anderen. An diesem Verhältnis können wir eine Gewebeveränderung und somit eine Erkrankung erkennen.“ So können Wissenschaftler Proben punktgenau untersuchen und innerhalb einer Gewebeprobe mehrere Abschnitte miteinander vergleichen. Das Verfahren wurde zusammen mit einer Ärztin der Medizinischen Universität Wien entwickelt.

Wann ist das neue Verfahren in der Praxis einsetzbar?

Vellekoop freut sich über den Durchbruch. „Wir können künftig definitiv eine Menge Fehldiagnosen verhindern. Der nächste Schritt ist, mit dem Microsystems Center Bremen (MCB), unserer Organisation für den Kontakt zu Industrieunternehmen, eine Firma zu finden, mit der wir das Produkt weiterentwickeln. Ich glaube, es wird allen Krankenhäusern möglich sein, das Gerät zu beschaffen – es wird unter 20.000 Euro kosten, vielleicht sogar nur die Hälfte.“

Ein weiteres Projektergebnis

Ein weiteres Teilprojekt von „EngCaBra“ beschäftigte sich mit dem Schmelzverhalten von Proteinen im Blut, das die holländischen Partner des Projekts, die Firma Xensor Integration B.V., entwickelt haben. Mithilfe eines neuen physikalischen Verfahrens werden die Proteine im Blutserum in einem relativ einfachen Verfahren in einer sehr kleinen Versuchsanlage erhitzt. Durch unterschiedliche Schmelzpunkte lassen sich Indikatoren ableiten, wann eine Probe abweichende Werte zeigt, die auf eine Krebserkrankung hinweisen. Dieses Verfahren wurde auf der Basis neuer Chiptechnologien entwickelt.

Am europäischen Projekt EngCaBra sind folgende Partner beteiligt:

  • Department of Biosystems Science and Engineering, ETH Zürich, Schweiz
  • Department of Micro- and Nanotechnology, Technical University Denmark, Lyngby, Dänemark
  • Department of Molecular Medicine, Institute of Virology, Slovak Academy of Sciences, Bratislava, Slowakische Republik
  • Institute of Pathophysiology and Allergy Research - Biotechnology, Medizinische Universität Wien, Österreich
  • Department of Veterinary Disease Biology, University of Copenhagen, Kopenhagen, Dänemark
  • Xensor Integration BV, Delft, Niederlande
  • Hoffmann-La Roche Ltd, Basel, Schweiz
  • Siemens Austria, Life Science Systems, Research & Technologies,Wien, Österreich
  • Rigshospitalet (Copenhagen State Hospital), Kopenhagen, Dänemark

Weitere Informationen:
Universität Bremen
Fachbereichs Physik/Elektrotechnik
Institut für Mikrosensoren, -aktuatoren und -systeme (IMSAS)
Prof. Dr. Michael Vellekoop
Tel.: +49 421 218 62604
E-Mail: Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!
www.imsas.uni-bremen.de/
EngCaBra Homepage: http://www.engcabra.eu

Pressemitteilung März 2015

Bremer Doktorand der Mikrosystemtechnik erhält „Innovation Award“ 

Dr.-Ing. Cord Winkelmann ist für seine Promotionsarbeit mit dem „Innovation Award“ der Schaeffler FAG Stiftung ausgezeichnet worden. Der Mikrosystemtechniker erhielt für seine Dissertation über sensorische Oberflächen den mit 10.000 Euro dotierten ersten Preis der Stiftung. Winkelmann entwickelte eine Methode, Wälzlager mit Sensorik auf der Lauffläche auszustatten. So können die dort wirkcenden Kräfte gemessen werden. In der Laudatio wurde dies als „absolute Pionierarbeit“ gelobt. Cord Winkelmann hat sich inzwischen mit der Idee der sensorischen Oberflächenüberwachung von Maschinen- und Anlagenkomponenten als Bremer Uni-Ausgründung „Winkelmann Mikrosysteme“ (http://www.winkelmann-mikrosysteme.de/) selbstständig gemacht.                   

Die Promotion

Seine Promotion erstellte Winkelmann unter Betreuung von Professor Walter Lang am Institut für Mikrosensoren, -aktoren und -systeme (IMSAS) der Universität Bremen. Dabei erforschte der erfolgreiche Bremer Nachwuchswissenschaftler die Ausstattung eines Wälzlagers mit Sensorik zur Kraftmessung auf der Lauffläche. Dazu wurden Sensorelemente in der Lauffläche versenkt, um sie vor den Belastungen durch die Überrollung zu schützen. Hauptaufgabenstellung war die Entwicklung eines Fertigungsprozesses, mit dem gehärtete Stähle mit Mikrostrukturen, sowohl auf ebenen als auch auf gekrümmten Oberflächen, versehen werden können. Sensorintegration ist am IMSAS ein Schwerpunk der Forschung. Neben Metallen werden Sensoren auch in Faserverbundwerkstoffe für den Flugzeugbau, Windkraftanlagen oder auch in Polymere, wie beispielsweise Dichtungen, integriert. Die Promotion wurde durch die  Zentralen Wissenschaftliche Einrichtung „Integrated Solutions in Sensorial Structure Engineering“ (ISIS) mitfinanziert.

Die Schaeffler-Gruppe

Seit 1983 fördert die Schaeffler FAG Stiftung Forschung und Lehre in naturwissenschaftlichen-technischen Fächern. Jährlich zeichnet die Schaeffler Gruppe Nachwuchswissenschaftler und Studierende aus, die mit ihren Arbeiten auf den Gebieten Fertigungstechnologie, Produktinnovation und Marketingstrategie einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung der Wälzlagertechnik geleistet haben. Darüber hinaus erhalten auch schulische Projekte eine Auszeichnung, die das Verständnis und die Begeisterung für Naturwissenschaft und Technik bei Schülerinnen und Schülern fördern.

Weltweit entwickelt und produziert die Schaeffler Gruppe Präzisionskomponenten und Systemen in Motor, Getriebe und Fahrwerk sowie Wälz- und Gleitlagerlösungen für eine Vielzahl von Industrieanwendungen und leistet so einen entscheidenden Beitrag für die „Mobilität für morgen“. Mit rund 80.000 Mitarbeitern an 170 Standorten ist die Schaeffler Gruppe in 49 Ländern aktiv.

Weitere Informationen:

Universität Bremen
Fachbereich Physik / Elektrotechnik
Microsystems Center Bremen (MCB)
Prof. Dr. Walter Lang
Kai Burdorf (Wissenschaftlicher Koordinator)
Tel. +49 421 218-62640
E-Mail: Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!
http://www.winkelmann-mikrosysteme.de

Kategorie: Universität Bremen

Pressemitteilung April 2014

Intelligent klein: Mikrosysteme aus Bremen

3. Mikrosystemtechnik-Tag Bremen am 14. Mai 2014 im Hotel Munte / Anmeldung ab sofort

Was tut sich in der Mikrosystemtechnik-Forschung in Bremen? Auf diese Frage gibt es am 14. Mai 2014 umfangreiche Antworten. Dann veranstaltet das Microsystems Center Bremen (MCB) zum dritten Mal den Bremer Mikrosystemtechnik-Tag, diesmal im Hotel Munte. Mit einer Reihe von Fachvorträgen wird das Spektrum bremischer Forschung zum Thema Mikrosystemtechnik (MST) präsentiert und interessierten Besucherinnen und Besuchern Einblicke in aktuelle Entwicklungen und Anwendungen von Mikrosystemtechnik in Bremen ermöglicht.

Als eine der wesentlichen Schlüsseltechnologien findet die Mikrosystemtechnik Einsatz in vielen Bereichen wie der Automobilindustrie, der Logistik und in der Biotechnologie. Unzählige Produkte aus den Anwendungsgebieten der Medizintechnik, der Luft- und Raumfahrttechnik sowie der Telekommunikation sind ohne mikrosystemtechnische Komponenten nicht mehr vorstellbar. „Mikrosystemtechnik ist die Integration von Mikroelektronik, Sensorik und Aktorik mit den Methoden der Mikroelektronik und Halbleitertechnologie, wobei die Merkmale von Mikrosystemtechnik die Miniaturisierung und Multifunktionalität sind“, erläutert Professor Walter Lang, Hochschullehrer an der Universität Bremen, Sprecher des Microsystems Center Bremen und Veranstalter des MST-Tages.

In Vorträgen wie „Biosensoren in der Molekularbiologie“, „Sensoren in Automobil-Applikationen“, „Drahtlose Sensoren“ oder „Mikromechanischer Schalter für Hochfrequenzsignale“ sowie vielen weiteren Themen wird über aktuelle Ideen der Branche informiert. Die spannende Vielfältigkeit und Potenzial der Mikrosystemtechnik stehen dabei im Mittelpunkt.

Als Schnittstelle zwischen Universität und Industrie, zwischen Forschungsarbeit sowie aktuellen Entwicklungen und Bedürfnissen, bietet das MCB mit dem 3. Mikrosystemtechnik-Tag in Bremen den Rahmen, um sich über Mikrosystemtechnik zu informieren und neue Kontakte zu knüpfen. Das Programm und ein Online-Anmeldeformular gibt es unter: www.mst-tag.uni-bremen.de

Weitere Informationen:

Universität Bremen
Microsystems Center Bremen (MCB)
Kai Burdorf (Wissenschaftlicher Koordinator)

Tel. 0421 218 - 62640
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www.mst-tag.uni-bremen.de
www.mcb.uni-bremen.de

 

Pressemitteilung, August 2013

Mit dem Chip gegen Überdüngung des Bodens

EU-Kooperationsprojekt der Universität Bremen und der TU Wien erfolgreich

Grundwasser, Flüsse und Küstengewässer sind stark mit Nitrat belastet. Verantwortlich sind hauptsächlich stickstoffhaltige Düngemittel, die in der Landwirtschaft zum Einsatz kommen. Die Felder werden vielfach überdüngt, weil die Landwirte nicht genau wissen, wie viel Düngemittel der Boden tatsächlich benötigt. Hier gibt es jetzt eine interessante Lösung: Mit Hilfe eines Chips kann der Nährstoffgehalt des Bodens binnen weniger Minuten analysiert werden. Danach können dem Boden gezielt die Nährstoffe zugeführt werden, die er benötigt. Der Mikrochip ist im EU-Projekt OPTIFERT von Wissenschaftlern der Universität Bremen und der TU Wien unter Beteiligung weiterer Hochschulen und Industriepartner entwickelt worden.

Das wichtigste Düngemittel in der Landwirtschaft ist Nitrat. Im Boden ist es sehr mobil, wandert in tiefere Schichten oder wird ausgespült. Deshalb ist es sehr schwer einzuschätzen, wie viel Dünger den Ackerpflanzen zur Verfügung stehen. Bisher waren Laboruntersuchungen erforderlich, um den Düngemittelbedarf des Bodens festzustellen. Jetzt übernimmt ein kleiner Spezial-Chip diese Untersuchung. Das Chemie-Labor wird auf den Acker verlegt.

Wie funktioniert dieses „Lab on a Chip“?

Ein halber Teelöffel der zu untersuchenden Erde wird mit Wasser ausgespült und gefiltert. Die Flüssigkeit kommt dann in eine Kapillare, die unter elektrische Spannung gesetzt wird. In dem elektrischen Feld bewegen sich die einzelnen chemischen Bestandteile der Lösung mit unterschiedlicher Geschwindigkeit. Der Chip registriert die unterschiedliche Beweglichkeit der Moleküle und kann daraus die chemische Zusammensetzung des Nährstoffgehaltes des Bodens ableiten. „Der Sensorchip ist zudem mit dem GPS verbunden, so dass der Ort der Bodenprobe und das Untersuchungsergebnis sehr genau zugeordnet werden können“, erläutert Projekt-Leiter Professor Michael Vellekoop vom Institut für Mikrosensoren, -aktuatoren und -systeme im Fachbereich Physik / Elektrotechnik der Universität Bremen. „Das erlaubt eine extrem gezielte Düngung des Ackers. Wir sprechen in dem Zusammenhang  vom „Precision Farming“. Die Ausbringung der mit dem Chip ermittelten Düngermenge erfolgt dann durch eine kombinierte Dünge- und Bewässerungsanlage, die vom ttz Bremerhaven und der Firma Hydro-Air aus Brandenburg entwickelt wurde.

Die Methode hat sich im Feldversuch bereits bewährt. Jetzt geht es darum, die Alltagstauglichkeit zu verbessern. „Die Mikrosystemtechnik erlaubt geringe Produktionskosten für den Chip, so dass auch die Kosten für die Bodenuntersuchungen niedrig sind“, erläutert Kai Burdorf, Koordinator des Microsystems Center Bremen, dessen Aufgabe es ist Unternehmen die Vorteile und Möglichkeiten der Mikrosystemtechnik aufzuzeigen. Wenn der Chip in einigen Jahren kommerziell hergestellt wird, lässt sich Überdüngung des Ackerlandes in großem Stil verhindern – gut für die Umwelt und gut für den Geldbeutel des Landwirtes.

Weitere Informationen:

Universität Bremen
Fachbereich Physik / Elektrotechnik
Institut für Mikrosensoren, -aktuatoren und -systeme
Prof. Dr. M. Vellekoop
Tel. 0421 218 62604
E-Mail: Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!

Microsystems Center Bremen
K. Burdorf
Tel. 0421 218 62640
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Pressemitteilung, August 2013

Bremer Forscher entwickeln Sehhilfen für Blinde

Mit Mitteln aus der Exzellenzinitiative auf dem Weg zum künstlichen Auge

Hoffnung für Blinde - auch wenn der Weg zum visuellen Wahrnehmen noch weit ist: Neurowissenschaftler und Elektrotechniker der Universität Bremen starten jetzt mit Mitteln aus der Exzellenzinitiative und der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) zwei Projekte, die Blinden helfen sollen, visuelle Eindrücke zu bekommen. In den Vorhaben „I-See – das künstliche Auge“ und „inAuKa“ geht es darum, wie elektrische Signale direkt ins Gehirn eingespeist und dort verarbeitet werden.

Um eines Tages eine Sehprothese zu entwickeln, müssen das Gehirn und dessen Informationsverarbeitung besser verstanden werden. Neue Technologien für medizinische Anwendungen lassen sich nur auf Basis von in Tierversuchen gewonnenen Erkenntnissen entwickeln. „Im Rahmen der Projekte beginnen wir jetzt, an konkreten Systemen für Patienten zu arbeiten – auch wenn das beim künstlichen Auge sicher noch mindestens zehn Jahre dauern wird“, sagt Professor Andreas Kreiter, Wissenschaftler am Zentrum für Kognitionswissenschaften (ZKW) der Universität Bremen zur zeitlichen Perspektive der Forschungsarbeiten. Insgesamt stehen für die beiden interdisziplinären Vorhaben 1,3 Millionen Euro zur Verfügung.

Das Gehirn gezielt stimulieren

Im menschlichen Gehirn werden Informationen mit der Hilfe von elektrischen Impulsen übertragen. Auf diese Weise werden Seheindrücke von den Augen zu der Sehrinde des Gehirns gesendet. Hieraus entsteht dann die visuelle Wahrnehmung der Umgebung. Ist die Verarbeitung oder das Weiterleiten dieser Signale durch eine Krankheit gestört, kommt es für die betroffene Person zu Problemen wie Blindheit oder Taubheit. Dadurch wird die Lebensqualität der betroffenen Menschen stark eingeschränkt.

Ein Behandlungsansatz ist, künstlich erzeugte elektrische Signale in das Gehirn einzuspeisen, um so den geschädigten Teil der Sinnesorgane oder des Gehirns zu überbrücken oder zu ersetzen. Eine direkte elektrische Stimulation der Nervenzellen im Gehirn ist aber extrem schwierig. Ein Hauptproblem ist, eine „naturähnliche“ elektrische Stimulation durchzuführen, die vom Gehirn „verstanden“ wird. Die Nervenzellen müssen also die Informationen so aufnehmen, als wenn es ein Signal wäre, das von echten Hirnzellen erzeugt wurde. „Man kann das Gehirn aber nicht einfach mit elektronischen Signalen bombardieren. Nur wenn man das Gehirn genau versteht, kann es so stimuliert werden, dass es die Signale auch aufnimmt und weiterleitet,“ Erläutert Professor Klaus Pawelzik. Wissenschaftler vom Zentrum für Kognitionswissenschaften der Uni Bremen.

Ein weiteres großes Problem liegt darin, ein Implantat zu bauen, das über viele Jahre sicher die Stimulation des Hirns ermöglichen kann. Ein Paradebeispiel hierfür ist das Cochlea Implantat, das vielen Menschen ermöglicht, bei einer Schädigung des Gehörs wieder Töne der Umgebung wahrzunehmen. In diesem speziellen Beispiel wird jedoch die Hörschnecke anstatt des Gehirns elektrisch gereizt, was die Einspeisung ins Gehirn extrem vereinfacht. „Die von uns zu lösenden Probleme sind um ein Vielfaches komplizierter“, sagt Professor Walter Lang vom Institut für Mikrosensoren, -aktoren und -systeme (IMSAS). „Hier bewährt sich wieder die Struktur der Universität Bremen mit ihrer starken Vernetzung über die Fachbereiche hinweg“. In den beiden bewilligten Projekten suchen sieben Ingenieure und Wissenschaftler der Universität Bremen aus vier verschiedenen Instituten gemeinsam nach Lösungen.

Weitere Projektinformationen

Im Rahmen der von der Exzellenzinitiative mit 750.000 Euro geförderten Creative Unit „I-See - Das künstliche Auge: Chronische drahtlose Schnittstellen zum visuellen Kortex“ (www.isee.uni-bremen.de) forschen die Professoren Walter Lang (Institut für Mikrosensoren, -aktoren und -systeme), Andreas Kreiter (Institut für Hirnforschung), Steffen Paul (Institut für Theoretische Elektrotechnik und Mikroelektronik) und Manfred Pawelzik (Institut für theoretische Physik) über drei Jahre hinweg zu den Grundlagen von kortikalen Sehprothesen. Ziel ist es, aus einfachen Lichtpunkten, die durch elektrische Stimulation der Sehrinde erzeugt werden, bei Rhesusaffen eine kontrollierte Sehwahrnehmung zu generieren. Neben diesen Experimenten und dafür notwendigen theoretischen Modellen soll auf der technischen Seite ein kabelloser und unter dem Schädel implantierbarer Stimulator entwickelt werden. Dieser Stimulator wird auch die raum-zeitliche Aktivität an der Oberfläche des Gehirns detailliert messen können. Diese Information über die neuronale Aktivität ist wichtig, um für das Gehirn gut verarbeitbare elektrische Stimulationsmuster zu erzeugen.

Das zweite neue Forschungsprojekt „InAuKa“ mit dem kompletten Titel „Interareale Phasenkohärenz als ein Mechanismus für aufmerksamkeitsabhängige Weiterleitung von neuronalen Signalen: Eine modelgeleitete kausale Analyse, die neue treibende Multikontakt-Silizium-Elektroden für intra-kortikale chronische Stimulation und Messung in Primaten nutzt“ widmet sich der Frage, wie man am Beispiel der visuellen Aufmerksamkeit Informationen in einen laufenden Informationsverarbeitungsprozess einfügen kann. Neben den hierfür notwendigen Experimenten mit Rhesusaffen und der Entwicklung von entsprechenden Netzwerkmodellen der neuronalen Informationsverarbeitung werden spezielle Multikontakt-Siliziumelektroden entwickelt. Im Projekt „InAuKa“, das drei Jahre lang mit 575.000 Euro von der DFG im Rahmen des Schwerpunktsprogramms „Resolving and Manipulating Neuronal Networks in the Mammalian Brain - from Correlative to Causal Analsis“ gefördert wird, kooperieren die Arbeitsgruppen von Andreas Kreiter, Walter Lang, Dr. Udo Ernst (Institut für theoretische Physik) und Klaus Pawelzik.

Weitere Informationen:

Universität Bremen
Institut für theoretische Physik
Dr. David Rotermund
Tel.: 0421 218 62003
E-Mail: Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!

Hompepage der Creativ Unit:  http://www.isee.uni-bremen.de/content/i-see