DECHEMA-Preis der Max-Buchner-Forschungsstiftung 2011

Andreas Hierlemann, Professor und Vorsteher des Departements Biosysteme der ETH Zürich in Basel, hat schon immer im Grenzbereich verschiedener wissenschaftlicher Disziplinen geforscht. Unlängst ist er für seine interdisziplinäre Forschung mit dem renommierten Dechema-Forschungspreis ausgezeichnet worden.

Er ist ein Grenzgänger zwischen den wissenschaftlichen Disziplinen und findet seine Herausforderungen mit Vorliebe dort, wo sich die Fachgebiete berühren. Andreas Hierlemann, Professor für Biosystems Engineering, führt eine interdisziplinäre Arbeitsgruppe und – als Vorsteher des Departements Biosysteme (D-BSSE) der ETH Zürich in Basel – ein Departement, an dem Interdisziplinarität grossgeschrieben wird und die Basis für die gesamte Forschungstätigkeit ist.

Prof. Andreas Hierlemann (rechts) anlässlich der Preisverleihung. (Bild: Jose Poblete / Dechema)

Prof. Andreas Hierlemann (rechts) anlässlich der Preisverleihung. (Bild: Jose Poblete / Dechema)

Für seine Arbeiten an den Schnittstellen von Mikroelektronik, Chemie und Biologie ist Prof. Hierlemann vor wenigen Wochen mit dem renommierten deutschen Dechema-Preis der Max-Buchner Forschungsstiftung ausgezeichnet worden. Der Preis ist mit 20‘000 Euro dotiert und wird jährlich von der deutschen Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie (Dechema) vergeben.

Ein echtes Kopplungsstück
Sinnbild für Hierlemanns interdisziplinäre Forschung sind die von ihm entwickelten Computerchips, mit denen die elektrischen Signale von biologischen Zellen in Zellkultur gemessen werden können. So gross wie ein Einfrankenstück ist die Zellkulturschale, die auf einer Elektronikleiterplatte befestigt ist. An deren Rand sind Anschlüsse für eine Computerverbindung sichtbar, und in der Mitte der Schale befindet sich ein 2 mal 2 Millimeter grosses Sensorfeld mit – für das blosse Auge unsichtbar – 11‘000 honigwabenartig angeordneten Elektroden.

Forscher können in dieser Schale Zellen wachsen lassen, die elektrische Signale erzeugen, etwa Nervenzellen, und deren Signale messen. Von den 11‘000 Elektroden können sie 126 gleichzeitig ansteuern und somit bis zu126 Zellen abhorchen. Zudem ist es mit dem Chip möglich, eine einzelne Zelle mit einem elektrischen Puls anzuregen, und die durch den Puls hervorgerufenen Nervenzellenaktivität zu messen. Der Chip ist somit ein Interface, ein in beide Richtungen übertragendes Kopplungsstück zwischen belebter und digitaler Welt. Entwickelt worden ist er in enger Zusammenarbeit unter anderem von Elektroingenieuren, Mikrotechnologen und Zellbiologen.

Alles aus einer Hand
«Es ist ein grosser Vorteil des D-BSSE, dass diese interdisziplinäre Zusammenarbeit hier sehr einfach möglich ist», sagt Andreas Hierlemann. «Unter den Forschungsgruppen, die mit solchen Chips arbeiten, sind wir weltweit wahrscheinlich die einzigen, bei denen die ganze Bandbreite der Arbeiten, vom Elektronikdesign bis zu den biologischen Experimenten, in derselben Arbeitsgruppe gemacht wird.» Damit hätten sie sehr gute Erfahrungen gemacht. Wenn der Forscher, der die Elektronik des Chips entwickelt habe, direkt neben dem Biologen sitze, der damit Experimente durchführe, sei es sehr viel einfacher, den Chip laufend weiterzuentwickeln.

Die Entwicklung des Chips begann vor rund zehn Jahren. Mittlerweile kommt dieser auch an anderen Hochschulen und in der Industrie zum Einsatz. Eine Forschungsgruppe an der Universität Lyon nutzt den Chip beispielsweise zur Erforschung von Zahnschmerz, und die Pharmafirma Roche untersucht damit die Grundlagen von Gehirnerkrankungen, wie etwa der Schizophrenie.

Sehr hohe Auflösung
Forscher legen dazu Dünnschnitte des Gehirns von gesunden und kranken Ratten auf den Chip und können so quasi bildlich festhalten, wie sich die Ausbreitung elektrischer Signale im Gehirn gesunder und kranker Ratten unterscheidet. Auch können sie untersuchen, ob sich die Signalausbreitung in einem kranken Gehirn mit pharmakologischen Mitteln derjenigen von einem gesunden Gehirn angleichen lässt. Den Forschern steht so ein bildgebendes Verfahren zur Verfügung mit einer extrem hohen Zeit- und Ortsauflösung bis hin zu Komponenten einzelner Zellen.

In der Grundlagenforschung und beim Testen pharmakologischer Wirkstoffkandidaten sieht Hierlemann das Hauptanwendungsgebiet für seinen Chip. Derzeit stehen dabei Zusammenarbeiten mit Forschungspartnern im Vordergrund. Um den Chip zu kommerzialisieren, sei es noch zu früh, sagt der ETH-Professor. Er und seine Mitarbeiter sind derzeit daran, den Chip zu verbessern. Konkret soll die Messfläche und die Zahl der Elektroden verdoppelt werden, und es soll künftig möglich sein, 1000 anstatt nur 126 Elektroden gleichzeitig auszulesen.

Interdisziplinärer Werdegang
Nicht nur Hierlemanns Forschungsarbeit ist von Interdisziplinarität geprägt. Diese zieht sich auch wie ein roter Faden durch seinen akademischen Werdegang. Er studierte Chemie, fühlte sich aber von Anfang an zur physikalischen Chemie hingezogen, dem Grenzbereich von Chemie und Physik. In Forschungsaufenthalten in den USA kam die Mikrosensorik zu seinem Tätigkeitsgebiet hinzu. Hierlemann entwickelte Mikrosensorsysteme, mit denen chemische Stoffe in der Gasphase gemessen werden können. Er interessierte sich dabei immer stärker für die technologische Seite solcher Sensoren. Und seit er an der ETH Zürich tätig ist, verlagerte er seinen Fokus allmählich von chemischen Systemen hin zur Biologie und zu lebenden Zellen. Dass seine Arbeit nun mit dem Dechema-Preis ausgezeichnet worden sei, sei für ihn eine grosse Anerkennung, sagt er.

Der Artikel ist erschienen bei ETH Life von Fabio Bergamin.

DECHEMA-Preis der Max-Buchner-Forschungsstiftung
Dieser Preis wird vergeben für herausragende Forschungsarbeiten, die die Technische Chemie, die Verfahrenstechnik, die Biotechnologie und das Chemische Apparatewesen betreffen. Dabei werden besonders Arbeiten jüngerer Forscher berücksichtigt, die von grundsätzlicher Bedeutung sind und eine enge Verflechtung von Forschung und praktischer Anwendung zeigen

Die „Terrafloor“ Weltneuheit – gewinnt Innovationspreis 2011 des Schweizer Etzel Verlages

Mit seinem einzigartigen Terrassenbelag räumte der Kühnsdorfer Erfinder Klaus Planinz den diesjährigen Innovationspreis des Schweizer Etzel Verlages ab. Den eigens kreierten Pokal holten sich der Österreicher und das Team von erfinder.at nun persönlich in Zug bei Cham ab.

Bei der Preisverleihung: Klaus Weissenbäck, Geschäftsführer von erfinder.at, Erfinder und Preisträger Klaus Planinz, Claudia Nussbaumer vom Etzel Verlag. - Bildmaterial: Herr Lieni Hofmann

Bei der Preisverleihung: Klaus Weissenbäck, Geschäftsführer von erfinder.at, Erfinder und Preisträger Klaus Planinz, Claudia Nussbaumer vom Etzel Verlag - Bildmaterial: Herr Lieni Hofmann

Von einem Pool im Garten schwärmen viele, ein „See“ auf der Terrasse hingegen weckt weniger Begeisterung. Nachdem Regenwasser vielerorts nicht vollständig abrinnen kann, bildet sich mit der Zeit ein unansehnliches „Biotop“ auf das man gerne verzichten kann und das sich unter den Füßen auch nicht gut anfühlt. Noch dazu wird das Material auf Dauer beschädigt.
Dank einer innovativen Idee des Kühnsdorfers Klaus Planinz nicht mehr, denn mit „Terrafloor“ geschieht weder das eine noch das andere. Als Eigentümer der Firma „Planen Bauen Wohnen“, einem planungsberechtigten Zimmerei- und Holzbaubetrieb in Kühnsdorf, ist Planinz in die Problematik eingetaucht und hat einen völlig neuen Terrassenbelag erfunden. Baden gegangen ist er damit nicht. Ganz im Gegenteil. In Zusammenarbeit mit der Salzburger Firma erfinder at. Patentverwertungs GmbH wurde seine Weltneuheit mittlerweile nicht nur patentiert, sondern auch preisgekrönt. „Terrafloor“ hat nämlich den Innovationspreis 2011 des Schweizer Etzel Verlages in der Kategorie „Ausbau“, abgeräumt.

Wer hat´s erfunden?
Anlässlich der Messe „Bauen & Modernisieren“ stellte der führende Verlag für Architektur-, Bau-, Umbau-, Wohn- und Design-Publikationen innovative Ideen und Produkte aus dem Bausektor vor. Publikum und Leserschaft haben gevotet und wie sich herausstellte, stehen auch die Schweizer auf die Kärntner Erfindung. In der Produktsparte „Ausbau“ belegte „Terrafloor“ den ersten Platz. Den eigens kreierten Innovations-Pokal holte sich der Erfinder gemeinsam mit Klaus Weissenbäck, Geschäftsführer von erfinder at. und Stefanie Flöck, die bei erfinder.at für PR & Marketing verantwortlich ist, nun beim Verlagssitz ab. „Wir sehen den Innovationpreis des Etzel Verlages als besondere Anerkennung für den Erfinder Klaus Planinz. Es ist schön, dass die Arbeit und Mühen eines österreichischen Erfinders auch in der Schweiz gewürdigt werden. Als Patentverwertungsunternehmen ist es eine unserer vielzähligen Aufgaben den Erfinder auch in diesem Bereich zu unterstützen.”

Innovationspreis 2011
Unterschiedliche Designs – ein Ergebnis
„Ein multifunktionales Produkt, das im Design einzigartig, in der Qualität hochwertig, in der Verarbeitung leicht und in der Funktionalität unschlagbar ist“, beschreibt Planinz seine Erfindung. Durch die spezielle, neuartige Fräsung in den einzelnen Dielen, fließt das Wasser einfacher ab und die Oberfläche wird schneller trocken. Der innovative Bodenbelag kann aus verschiedenen Holzarten, Kunststoff oder einer Kombination von beiden Materialien hergestellt werden. Durch unterschiedliche Fräsungen und Lamellenbreiten sowie unsichtbaren Verschraubungen ist auch eine individuelle Gestaltung möglich. Ein weiterer Vorteil von „Terrafloor“ ist der minimale Pflegeaufwand, zur Reinigung genügt ein Dampfdruckgerät.

Was alles dahinter steckt
Damit Geistesblitze mit einem kräftigen: „Donnerwetter“! einschlagen, haben Privatpersonen sowie Unternehmen mit erfinder.at in Österreich und Erfinderhaus.de in Deutschland einen starken Partner an ihrer Seite. „Erfinder haben häufig gute Ideen, aber sie wissen oft nicht, was sie damit machen sollen oder wie sie die Erfindungen sinnvoll auf dem Markt präsentieren und vor allem platzieren können. Dafür haben wir das Know-How und die richtigen Werkzeuge“, erklärt Weissenbäck. Als Testmarkt, Handelsstelle, Showroom und Museum dienen die einzigartigen Erfinderläden in Berlin und Salzburg. Wer sie in der virtuellen Welt besuchen möchte, für den gibt es www.erfinderladen.com .

Turbal AG: Wasserturbinen für Kleinkraftwerke

Mit dem zweiten Platz bei dem KMUPrimus 2010 Wettbewerb zeichnete die St.Galler Kantonalbank das Jonschwiler Unternehmen Turbal AG aus. Konsequent umweltgerecht fertigt das 1960 gegründete Familienunternehmen selbst entwickelte, leistungsstarke Wasserturbinen für Kleinkraftwerke an. Erneuerbare Energien sind ihr Kerngeschäft und garantieren eine erfolgreiche Zukunft. Ihre ökologische Leistung ist offenbar: So entspricht zum Beispiel die Leistung aller 300 gelieferten Turbal-Anlagen der letzten zwanzig Jahre der Leistung eines halben Atomkraftwerkes.

Turbal
Beeindruckende Zahlen weist auch die Turbal AG vor. In den letzten sechs Jahren verdreifachte der Betrieb mit 40 Mitarbeitenden den Umsatz.

Dank einem arbeitsteiligen Geschäftsmodell mit dem österreichischen Konzern Andritz Hydro hat die Turbal Zugang zu einem weltweiten Vertriebsnetz gewonnen, während Andritz Hydro umgekehrt alle kleinen Turbinen bei Turbal produzieren lässt. Turbal kann so ihrerseits die Stärken des Kleinbetriebes in die Partnerschaft einbringen, nämlich handwerkliche Qualität, Flexibilität und Kosteneffizienz. Damit blieb die Turbal ein flexibler, kostengünstiger Kleinbetrieb, der seine Turbinen in höchster Qualität produzieren und über die Andritz weltweit vertreiben kann. Darüber hinaus ist sie in der Lage, in der Region hochwertige Arbeitsplätze anzubieten. Von Huldreich Hugentobler vor 50 Jahren gegründet, produzierte Turbal erst Maschinen und Prototypen in Kleinserien für die Bühler-Gruppe, setzte dann auf Wasserturbinen. Mittlerweile sind bereits die zweite und dritte Generation der Familie am Werk.

Die St.Galler Kantonalbank zeichnet jedes Jahr unternehmerische Topleistungen aus, die sich durch Innovationskraft, Nachhaltigkeit und durch einen substanziellen Beitrag zur Standortattraktivität abheben. Der Preis wird an Unternehmen verliehen, deren wirtschaftliche Aktivitäten auch gesellschaftlich von Bedeutung sind – also dem Wohlergehen der Region und seiner Bevölkerung dienen: ökonomisch, ökologisch und sozial.

Erfinder Tipp: Für die folgende Erfindung eines Wasserwirbelkraftwerkes von einem Schweizer Erfinder, suchen wir einen Hersteller und Partner der diese Innovation und Verbesserung gemeinsam mit uns Umsetzen kann.