Der Deutsche Zukunftspreis zeichnet jährlich hervorragende technische, ingenieur- oder naturwissenschaftliche Innovationen aus, die gleichzeitig über Marktfähigkeit verfügen. Für den Zukunftspreis 2004, der am 11. November in Berlin von Bundespräsident Horst Köhler verliehen wird, wurden jetzt die vier Nominierten bekannt gegeben.
Die vier Projekte stünden nicht nur für exzellente wissenschaftliche Arbeit, sondern auch für den unternehmerischen Mut, so der Bundespräsident bei der Nominierung. „Unser Land braucht neue Ideen und kluge, mutige Köpfe, die diese Ideen nicht nur denken, sondern auch umsetzen. Den Erfindergeist der Forscher und Entwickler in unserem Land stärken und gleichzeitig ein öffentliches Bewusstsein dieser vorbildlichen Arbeit schärfen – das ist das Anliegen des Deutschen Zukunftspreises.“ Der Preisträger wird durch eine Jury aus Vertretern der Wissenschaft und Wirtschaft bestimmt. Für Preis für Technik und Innovation wurden folgende Teams und Projekte nominiert:
Labor auf dem Chip
Das Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie (ISIT), Siemens und Infineon haben zusammen den weltweit ersten vollelektronischen DNA-Biochip entwickelt. Mit ihm können zum Beispiel krebserzeugende Viren nachgewiesen werden. Ein Biochip verbindet aktive Biokomponenten mit Siliziumtechnologie. Mit ihm kann man aus Proben Biomoleküle wie Nukleinsäuren oder Proteine auslesen. Nach dem „Schlüssel-Schloss-Prinzip“ binden auf dem Chip verankerte Biomoleküle – sogenannte Fängermoleküle – zielsicher bestimmte andere Moleküle aus einer Lösung. Damit entsteht ein hochempfindliches Sensorsystem für DNA oder Proteine.
Dem Team ist es nun gelungen, diese biologischen Erkennungsprozesse direkt über elektrische Signale auf dem Chip auszulesen. Mit dieser Innovation wurde die Basis für miniaturisierte, transportable und zugleich robuste Analysesysteme geschaffen. Preiswerte Labordiagnostik und schnelle Vor-Ort-Analysen zum Beispiel zum Auffinden von Giften sind mit dem „Labor auf dem Chip“ ebenso möglich wie die individuelle Kontrolle von Patientenmesswerten.
UV-Laser senkt Ölverbrauch
Zusammen mit der Universität Bayreuth und dem ATZ Entwicklungszentrum Amberg hat AUDI ein UV-Laser-Verfahren zur Bearbeitung von Werkstoffen entwickelt, das den den Verschleiß und den Ölverbrauch von Verbrennungsmotoren maßgeblich verringert. Bei Verbrennungsmotoren wird der Antrieb erzeugt, indem in den Zylindern die chemische Energie des Kraftstoffs in mechanische Leistung umgewandelt wird. Leistung und Verbrauch hängen wesentlich von der Struktur der Zylinderoberfläche ab, die als Gleitfläche für Kolbenringe und Kolben dient und gleichzeitig den Brennraum zum Kurbelraum des Motors abdichtet.
Durch Werkstoffmodifikation der Zylinderlaufbahnen und die Erzeugung von nanokristallinen superelastischen Gefügestrukturen ist es dem Team gelungen, deutliche Verminderungen im Ölverbrauch – und damit umweltschädlicher Emissionen – sowie beim Verschleiß der Motoren zu erzielen.
Laser-Mikroskop
Die Carl Zeiss Jena GmbH aus Jena soll für die Entwicklung des Konfokalen Laser Scanning Mikroskops LSM 510 META ausgezeichnet werden. Die biomedizinische Forschung nutzt zur Erkennung zellulärer Strukturen die Laser-Mikroskopie. Diese macht Strukturen und Bewegungsvorgänge in den Zellen mit hoher räumlicher Genauigkeit sichtbar. Aus den Bildern lassen sich dann Fehlfunktionen wie zum Beispiel Tumore erkennen. Zur Markierung der Objekte nutzt man eine Fluoreszenztechnik, die Bestandteile der Proben werden mit Farbstoffen markiert, die dann – durch das Laserlicht angeregt – Licht aussenden und damit sichtbar werden. Mit den dazu genutzten fluoreszierenden Proteinen kann man zwar Eiweißmoleküle fast jeglicher Art markieren, die sich im Farbspektrum überlappenden Farben lassen jedoch keine genaue Unterscheidung der gefärbten Präparate mehr zu. Die Innovation des Jenaer Teams ist ein neuartiges Detektionsverfahren, das es erstmals ermöglicht, Mehrfachfluoreszenzuntersuchungen trotz farblicher Überlappungen durchzuführen. Damit gelingt es, viele markierte Zell- und Gewebebestandteile simultan zu untersuchen, sie problemlos und exakt zuzuordnen und dynamische Wechselbeziehungen in lebenden Zellen eindeutig zu verfolgen.
Design-Proteine als Medikament
Antikörper – Eiweißstoffe des Immunsystems – gelten bisher als universelle biochemische Werkzeuge zur Erkennung, Bindung und Markierung molekularer oder zellulärer Strukturen. Sie haben aber eine äußerst komplizierte Molekülstruktur und sind sehr sperrig, weshalb sie auch Zellzwischenräume nur bedingt durchdringen können. Aufgrund ihrer Komplexität sind relativ aufwendig herzustellen. Einem Team der Technischen Universität München und der PIERIS Proteolab AG Freising ist es gelungen, das Wirkprinzip der Antikörper auf ein anderes Proteinstrukturgerüst zu übertragen. Ihre Innovation beruht auf dem Protein-Design einer bisher wenig beachteten Familie von Biomolekülen, der Lipocaline. Ausgehend von den Lipocalinen, schufen sie eine neue Art ligandenbindender Proteine, also Proteine, die Moleküle an sich binden. Diese als ANTICALINE bezeichneten Wirkstoffe sind eine nutzbare Alternative zu Antikörpern und eröffnen vielversprechende Einsatzmöglichkeiten.
(Deutscher Zukunftspreis, 16.09.2004 – ESC)
