Die Rolle von Nanomaterialien in der Medizin steht im Mittelpunkt eines englischsprachigen Vortrags am 4. Mai. Als Gastredner konnte Prof. Dr. Donald Brooks von der University of British Columbia in Vancouver gewonnen werden. Er wird über Nanosysteme für die Medizin berichten, die unter dem Aspekt ausgezeichneter biologischer Verträglichkeit für den Einsatz in der Medizin entwickelt werden. Am 5. Mai folgt unter dem Titel „Self-assembly of DNA into nanoscale three-dimensional shapes“ ein englischsprachiger Vortrag von Prof. Dr. William Shih vom WYSS Institute der Harvard-University in Boston über die planvolle Herstellung von dreidimensionalen Nukleinsäurestrukturen. Am 6. Mai schließlich demonstrieren Prof. Dr. Rainer Haag und Prof. Dr. Christoph Schalley von der Freien Universität in einem Experimentalvortrag an der Urania die „Chemie der schwachen Wechselwirkungen“, mit deren Prinzipien und Möglichkeiten sich so verschiedene Dinge wie Riesenseifenblasen und Nanotransporter beispielsweise für Medikamente herstellen und gezielt nutzen lassen.

Nanostrukturen sind Moleküle mit Größen von einem bis 100 Nanometern, entsprechend in etwa einem Zwanzigtausendstel des Durchmessers eines Stecknadelkopfes. In der Welt der Moleküle sind diese Strukturen allerdings schon die Riesen unter den Substanzen. Ihre Eigenschaften in Nanometerbereich bestimmen die Eigenschaften der Materialien, die aus ihnen aufgebaut sind. Was diese Eigenschaften sind, wie sie aus der Molekülzusammensetzung entstehen und wie sie genutzt werden können, beschäftigt die Wissenschaftler der Focus Area Nanoscale. Chemiker erzeugen nach den Wünschen und Erfordernissen aus anderen Disziplinen die Nanomaterialien, deren Eigenschaften Physiker dann experimentell untersuchen und theoretisch beschreiben. Mediziner greifen auf solche Materialien zurück, um daraus Implantate zu erstellen, Röntgen- oder Magnetresonanztomographiebilder höchster Qualität zu erhalten oder um Medikamente gezielt zu ihren Wirkorten zu bringen. Im von der Forschungsministerin Anette Schavan ausgerufenen Wissenschaftsjahr der Gesundheitsforschung wird so intensiv an neuartigen Konzepten gearbeitet. Materialwissenschaftler greifen die Ergebnisse auf und kreieren Materialien und Oberflächen mit definierten Eigenschaften. Beispielsweise gibt es auf diese Weise bereits wasserabweisende Oberflächenbeschichtungen aus Nanopartikeln. In den Biowissenschaften findet sich ein ganzes Universum von Nanomaschinen, die Zellen nutzen, um ihre Lebensäußerungen zu steuern. An biologischen Membranen wird beispielsweise im grünen Blatt von Pflanzen die Lichtenergie chemisch in Traubenzucker gewandelt, oder es werden Signalmoleküle außen an der Zelle gebunden und ihre Botschaft in der Zelle in Bewegung oder Änderungen des Stoffwechsels umgesetzt. Diese Vorgänge besser zu verstehen liefert wiederum Ansätze für die Entwicklung neuer Nanostrukturen. Im Zusammenwirken der Disziplinen und auf der Grundlage chemischer Forschung werden vielfältige Chancen und Möglichkeiten offenbar: In den Materialwissenschaften werden neuartige Materialien entwickelt; Mediziner erhoffen sich neue, bessere Medikamente, diagnostische Werkzeuge und neue Therapiemöglichkeiten, hervorgegangen aus einem tiefen und detaillierten Verständnis der nanometergroßen Moleküle und ihrer Wechselwirkungen in Physik, Chemie und Biologie.

Zeiten und Orte

• Montag, 2.5.2011, 16.15–18.00 Uhr

Prof. Dr. Stephanie Reich stellt die Focus Area Nanoscale und das Forschungsfeld Hybridsysteme vor. Die neuartige Kombination von Nanomaterialien mit verschiedenen Molekülen verspricht die Entdeckung von Eigenschaften, die beispielsweise in der Miniaturisierung von elektronischen Schaltkreisen oder bei der maßgeschneiderten Herstellung von Oberflächen mit geforderten Eigenschaften von Bedeutung sind. Insbesondere die durch Lichtpulse, magnetische Felder oder elektrischen Strom hervorgerufene Veränderung von Nanopartikeleigenschaften lässt auf bislang ungeahnte Anwendungsmöglichkeiten hoffen.

• Dienstag, 3. 5. 2011, 16.15–18.00 Uhr

Prof. Dr. Volker Haucke und Prof. Dr. Joachim Heberle sprechen über das Forschungsfeld Biomembran. Biomembranen trennen wässrige Reaktionsräume. Durch ihre Proteine lässt sich der regulierte, kontrollierte Transport von Molekülen, Energie oder Information etablieren. Proteingerüste stabilisieren oder verändern die Membran- und Gerüststrukturen. Zellen nutzen dies, um ihre lebensnotwendigen Prozesse zu organisieren und sich in der Umwelt zu behaupten. Die zugrundeliegenden Prinzipien zu verstehen, bildet die Grundlage für neue pharmakologische Therapieansätze oder die durch Biomembranen inspirierte Herstellung von Materialien.

• Mittwoch, 4.5. 2011, 16.15–18.00 Uhr

Prof. Dr. Rainer Haag führt in das Forschungsfeld Nanomedizin ein. In der Medizin von Interesse sind vor allem Fragen der gezielten Zuführung von Pharmaka zu den Zielmolekülen zur Vermeidung unerwünschter Arzneimittelwirkungen, die Herstellung gut verträglicher Ersatzmaterialien für regenerative Therapien und die Produktion von gut verträglichen Diagnostika mit optimalen diagnostischen Eigenschaften. Aus der Praxis der Entwicklung und des Einsatzes biokompatibler Nanosysteme für die Medizin wird Prof. Donald Brooks von der University of British Columbia in Vancouver berichten. Sein Vortrag wird in englischer Sprache stattfinden.

Donnerstag, 5.5. 2011, 16.15–18.00 Uhr

Prof. Dr. William Shih vom WYSS Institute der Harvard University in Boston konnte als Gastredner gewonnen werden. Er wird unter dem Stichwort „DNA-Origami“ über die zielgerichtete Herstellung von Nukleinsäurestrukturen und ihre Einsatzmöglichkeiten berichten. Dieser Termin wird in englischer Sprache stattfinden.

Ort:  Montag, 2.5. 2011 bis Donnerstag, 5.5. 2011, Freie Universität Berlin, Hörsaal im Institut für Chemie und Biochemie, Takustr. 6, 14195 Berlin,

• Freitag, 6.5.,  19.30 Uhr, Experimentalvortrag

„Von Riesenseifenblasen zum Nanotransporter: Die Chemie der schwachen Wechselwirkungen“

Prof. Dr. Rainer Haag und Prof. Dr. Christoph Schalley vom Institut für Chemie und Biochemie der Freien Universität Berlin nutzen in ihrem Experimentalvortrag schwache Wechselwirkungen zwischen Molekülen, um damit starke Wirkungen zu erzielen. Seifenblasen, Sinnbild der Zerbrechlichkeit, werden ins Gigantische vergrößert, Nanopartikel erhalten eine Nutzlast, die sie dort abliefern, wo sie es sollen.

• Ort: Urania, An der Urania 17, 10787 Berlin