Auszeichnung für exzellente Abschlußarbeiten

Sonderausgabe Forschung Kompakt / 26.5.2011

Wissenschaftliche Exzellenz bewiesen drei junge Forschende in ihren Abschlußarbeiten: So werden mit Hopfenextrakten neue Wege gezeigt, Frischwaren natürlich zu konservieren; ein ultra-kompaktes Mikroskop kann Hunderte von Präparaten gleichzeitig untersuchen und mit Protein-Protein-Interaktionsanalyse rückt man Pilzerregern zu Leibe.

Die Gewinner der Hugo-Geiger-Preise: Andrea Hickisch, René Berlich und Yannick Bantel. © Dirk Mahler/Fraunhofer

Drei herausragende junge Wissenschaftler erhalten den Hugo-Geiger-Preis für ihre überragenden Abschlussarbeiten: Auf Platz eins eröffnet Andrea Hickisch mit Hopfenextrakten ganz neue Wege, natürlich konservierte Frischwaren zu genießen.

Hunderte von Präparaten gleichzeitig zu untersuchen ist mit René Berlichs ultra-kompaktem Mikroskop ein leichtes. Selbst nichttransparente Proben sind dank integrierter Beleuchtung leicht zu studieren. Der dritte Preisträger, Yannick Bantel, rückt Pilzerregern zu Leibe: Seine Protein-Protein-Interaktionsanalyse bildet ein wichtiges Fundament für die Entwicklung möglicher Heilmittel.

Hopfenextrakte als natürliche Konservierungsstoffe

Bunte Salate, mundgerecht geschnittenes Obst – frische Fertig-Gerichte sind gesund und gefragt. aber leider auch leicht verderblich. Andrea Hickisch vom Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV nutzte in ihrer Diplomarbeit die antibakterielle Wirkung von Hopfenextrakten, um diese Nahrungsmittel »natürlich« haltbar und sicher zu machen.

Wir legen Wert auf unsere Ernährung: In der Mittagspause essen wir Obst, Gemüse oder schonend zubereitete Gerichte. Die Lebensmittelindustrie hat diesen Bedarf erkannt: Gabelfertig finden sich entsprechende Angebote wie geschnittene Früchte, Salatvariationen, oder Fertiggerichte mit Fisch oder Fleisch an jeder Supermarkttheke. Frisch und nur minimal verarbeitet verderben diese Produkte allerdings leicht. Und da die Käufer sie in der Regel roh oder nur kurz erhitzt genießen, können sie unter Umständen ein Gesundheitsrisiko für die Verbraucher darstellen.

Nun hat eine junge Forscherin des Fraunhofer-Instituts für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV einen Weg gefunden, das mikrobiologische Risiko bei der Herstellung frischer und minimal verarbeiteter Lebensmittel deutlich zu reduzieren. Die Erkenntnis ihrer Diplomarbeit: Natürliche Hopfenextrakte bieten eine vielversprechende Alternative zu herkömmlichen Konservierungsstoffen.

Dass Hopfen Getränke haltbar macht, ist spätestens seit dem Mittelalter in Europa bekannt und wird in der Bierherstellung bis heute genutzt. Doch Hopfen kann weit mehr als das, wie Andrea Hickisch beweist: Sie untersuchte wie natürliche Hopfen-extrakte auf verschiedene Lebensmittel verderbende Bakterien und Krankheitserreger wirken.

Die Ergebnisse ihrer Forschung: Ob als Verpackungszusatz oder unmittelbar auf die Produkte aufgebracht, die antibakterielle Wirkung der Hopfenpflanze eröffnet ganz neue Wege, die Verbraucher mit natürlich konservierten frischen Lebensmitteln zu versorgen. Die Untersuchungen von Andrea Hickisch sind für die Lebensmittelindustrie von großer Bedeutung. Schließlich stehen Verbraucher, die auf ihre Ernährung achten, meist auch den synthetischen Konservierungsstoffen kritisch gegenüber.

Ultrakompaktes Fluoreszenz-Mikroskop

Insektenaugen mögen auf uns seltsam wirken, aber so klein sie sind, sie sehen viel und im wahrsten Sinne des Wortes facettenreich. Technisch betrachtet überträgt hier eine Vielzahl nebeneinander angeordneter Objektive jeweils einzelne Teilbereiche, die anschließend zu lückenlosen Bildern zusammengefügt werden. Nach diesem Vorbild gestaltete mikrooptische Systeme bieten der Wissenschaft dank ihrer kompakten Bauweise faszinierende neue Möglichkeiten und Einblicke.

In seiner Masterarbeit entwickelte René Berlich M. Sc. vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF nicht nur ein integriertes Beleuchtungsmodul für diese Mikroskope, die bequem in jede Hosentasche passen. Er erweiterte die Systeme sogar in ihrem bestehenden Ansatz: Dank seiner Arbeit erhöhte sich ihr Auflösungsvermögen und sie machen nun noch kleinere Strukturen sichtbar. Erstmals können mit ihrer Hilfe auch Fluoreszenzsignale untersucht werden.

Das im Vergleich zu herkömmlichen Fluoreszenzmikroskopen mit nur einem Objektiv extrem weite Gesichtsfeld ermöglicht die parallele Auslese einer Vielzahl von Proben ohne Scannen. Hunderte von Präparaten gleichzeitig zu untersuchen, spart zudem Zeit und Kosten. Ein entscheidender Schritt hin zur Automatisierung biomedizinischer Laboruntersuchungen.

Berlichs System bietet eine einzigartige Kombination: kosteneffiziente Herstellung, großes Bildfeld, ultra-flacher Aufbau. Mit einem Abstand von nur 7mm zwischen Objekt und Detektor eignet es sich beispielsweise ideal zur Anwendung in mobilen, medizinischen Analysegeräten.

Neue Wege für die Biotechnik

Pilze können den menschlichen Organismus auf vielseitige Weise befallen. Verant-wortlich hierfür sind unter anderem ihre Protein-Bausteine und deren Interaktions-mechanismen.

Ein prominenter Vertreter dieser Pilzerreger ist Candida albicans. Er fordert allein in Deutschland jährlich mehr als 10 000 Todesopfer. Viele Proteine dieses Pilzes sind bekannt, über ihre Interaktionen wusste man jedoch sehr wenig – bislang. Denn dank der Diplomarbeit von Yannick Bantel vom Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB ist die Protein-Protein-Interaktionsanalyse einen entscheidenden Schritt weiter.

Bantel nutzte für seine Forschung das Verfahren des erweiterten genetischen Codes: Er baute eine unnatürliche Aminosäure in den genetischen Code von Candida albicans ein. Auf diese Weise lassen sich maßgeschneiderte Proteine erzeugen, die in der Natur nicht vorkommen.

Dem jungen Wissenschaftler gelang es mit der Methode nicht nur, Protein-Protein-Interaktionen im lebenden Organismus nachzuweisen. Er identifizierte bislang unbekannte Interaktionen und dies mit hoher Spezifität und Effizienz. Seine Analysen bilden ein wichtiges Fundament für die Entwicklung möglicher Therapeutika und zeugen vom Potenzial des erweiterten genetischen Codes für die medizinische und industrielle Biotechnologie.