Veröffentlicht: 30.01.13
Science

Forschungserfolg im Dutzend

Zwölf ETH-Professorinnen und -Professoren haben einen prestigeträchtigen ERC Advanced Grant vom europäischen Forschungsrat erhalten. So fliessen in dieser Vergaberunde über 33 Mio. Schweizer Franken an die ETH Zürich. ETH Life stellt die ausgezeichneten Projekte in zwei Teilen vor.

Franziska Schmid
Oben (v.l.): Erick M. Carreira, Martin Fussenegger, Dirk Helbing, unten (v.l.): Hans Jürgen Herrmann, Donald Hilvert und Ursula Keller (Bild: ETH Zürich)
Oben (v.l.): Erick M. Carreira, Martin Fussenegger, Dirk Helbing, unten (v.l.): Hans Jürgen Herrmann, Donald Hilvert und Ursula Keller (Bild: ETH Zürich) (Grossbild)

Mit dem Advanced Grant unterstützt der Europäische Forschungsrat (ERC) Projekte von bereits etablierten Forschenden. Er gilt deshalb auch als besondere Auszeichnung. 2012 vergab der ERC den begehrten Grant an insgesamt 302 Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen aus 24 verschiedenen Ländern. Zwölf davon forschen und lehren an der ETH Zürich. Die ersten sechs stellen wir Ihnen hier in alphabetischer Reihenfolge vor:

Toxinen auf der Spur

Der aus den USA stammende Erick M. Carreira ist seit 1998 ordentlicher Professor für Organische Chemie und konzentriert sich hauptsächlich auf die Synthese biologisch aktiver, komplexer Naturprodukte. Für sein ERC-Projekt knüpft er sich ein ganz besonderes Naturprodukt vor: toxische Chlorosulfolipide, die beispielsweise von Muscheln stammen. Carreira geht davon aus, dass die Struktur dieser Naturstoffe Informationen aufweist, die eng mit ihrer biologischen Aktivität zusammenhängen. «Die ERC-Förderung ermöglicht uns nun, dieser Frage gezielt auf den Grund zu gehen und einer ganzen Reihe von Hypothesen aufzustellen», freut sich Carreira. Das ERC-Projekt beinhaltet mehrere Schritte: Von der strukturellen Charakterisierung der Chlorosulfolipide über die Synthese und Untersuchung von Lipid-Analoga bis hin zur Entwicklung von analytischen Methoden, mit denen diese Toxine in der Umwelt nachgewiesen werden können.

Netzwerke gegen metabolische Krankheiten

Der 44-jährige Martin Fussenegger ist Professor für Biotechnologie und Bioingenieurwissenschaften am ETH-Departement für Biosysteme in Basel. Klassische metabolische Krankheiten wie Fettleibigkeit, Diabetes und Herz-Kreislauf-Erkrankungen können kaum mit allgemeinen Pillen-basierten Arzneimitteln ganzheitlich geheilt werden. Im ERC-Projekt möchte Fussenegger die Entwicklung von Netzwerken vorantreiben, die wie eine Art Prothese im Körper funktionieren und aus genetischen Schaltkreisen bestehen. Die implantierten Netzwerke messen und überwachen dabei zum Beispiel Blutzucker und Blutfett, verarbeiten diese Werte und koordinieren die Produktion therapeutischer Proteine und zwar solange, bis die Normalwerte im Körper wieder erreicht sind. Fussenegger möchte mit seinem ERC-Projekt «rasch Erfolge in der medizinischen Grundlagenforschung erzielen und die Netzwerke so bald als möglich in klinischen Studien testen.» 

Soziale Verhaltensmuster besser verstehen

Der «homo socialis» trifft im Unterschied zum «homo oeconomicus» nicht nur Entscheidungen, die seine persönliche Situation optimieren, sondern bezieht die Erwartungen anderer Menschen mit ein. Obwohl der soziale Mensch von enormem Interesse ist, gibt es noch keine konsistente, fundamentale Theorie von sozialen Systemen. Dirk Helbing, seit 2007 Professor für Soziologie, möchte das mit seinem ERC-Projekt ändern. «Der ERC Grant erzeugt die kritische Masse, die erfolgreiche Forschung braucht. Jetzt können wir das Projekt angehen, ohne alle paar Monate einen neuen Förderantrag stellen zu müssen», so Helbing. Im Projekt sollen mit Hilfe einer agentenbasierten Simulation die Interaktionen zwischen Individuen modelliert werden. Die Agenten in diesem Projekt sollen mit kognitiven Fähigkeiten ausgestattet werden und der Modellierungsansatz beinhaltet auch komplexe Elemente wie Selbstorganisation, Emergenz und Adaptation. Schlussendlich soll das Projekt aufzeigen, wie soziale Verhaltensmuster und Normen entstehen. 

Fluid-Struktur-Systeme für die Zukunft

«Für mich ist der ERC Grant die Anerkennung der Arbeit, die mein Team an der ETH in den letzten Jahren geleistet hat», sagt Hans Jürgen Herrmann, theoretischer Physiker und Professor am Institut für Baustoffe. Sein Projekt befasst sich mit Fluid-Struktur-Systemen. Ein Beispiel: Ein Gartenschlauch bewegt sich, wenn Wasser durchfliesst. Allgemein verformt eine Flüssigkeit einen elastischen Hohlraum, durch den sie fliesst. Das wiederum beeinflusst die Strömung. Des Weiteren kann das Fluid auch die Eigenschaften der Wände ändert, zum Beispiel bei Blutgefässen. Ziel des Projektes ist die effiziente numerische Berechnung solcher Fluid-Struktur-Systeme unter sehr grossen Deformationen und gegebenenfalls auch bei Wachstum. Dies lässt sich auch auf Elektronenströme anwenden. Sie könnten nanometrische Halbleiterbrücken in Schwingung versetzen, woraus in der Zukunft winzige Waagen oder Schalter, sogenannte NEMS (nano-electromechanical systems), hergestellt werden sollen.

Massgeschneiderte Proteinkapseln

Der 57-jährige Amerikaner Donald Hilvert ist Professor am Laboratorium für Organische Chemie. Seine Gruppe befasst sich seit Jahren mit dem Design von Proteinen. Viele Proteine bilden regelmässige, schalenartige Hohlkörper, sogenannte Kapside, die eine wichtige Rolle als molekulare Transporter spielen. Das Forschungsteam plant, Kapside für die selektive Aufnahme verschiedener Objekte masszuschneidern, so dass sie Medikamente oder Kontrastmittel für medizinische Bildgebungsverfahren einfach transportieren könnten. Zudem planen die Forscher, aus Kaspiden eine Reihe von künstlichen Nanoreaktoren zu entwickeln: Einer soll wie Pflanzen Kohlendioxid fixieren, ein zweiter soll fähig sein, verschiedene Alkohole umzuwandeln und ein dritter könnte giftige polychlorierte Phenole biologisch abbauen.

Grundlage für alternative Energiequellen

Eine Attosekunde ist eine Trillionstel Sekunde (10-18) lang – eine unvorstellbar kurze Zeit. Ursula Keller ist seit 1993 Professorin für Experimentalphysik und forscht in diesen ultrakurzen Zeitdimensionen. Sie verwendet dazu unter anderem eine Attouhr, die an der ETH Zürich erfunden worden ist. In ihrem Projekt sollen Elektronen-Transferprozesse mit ultrakurzer zeitlicher und atomarer räumlicher Auflösung untersucht werden. Damit misst die Forscherin zum Beispiel, wie schnell Licht einzelne Elektronen von einem Atom abtransportieren kann. Ein vertieftes Verständnis dieser schnellen Prozesse schafft die Grundlage für die Suche nach alternativen Energiequellen, für die Synthese komplexer, funktioneller Medikamente oder die Entwicklung neuer, elektronischer Geräte. Keller freut sich sehr über den Grant: «Dieses ERC-Projekt bedeutet für mich mehr Zeit für die Forschung, eine Verstärkung für unser NCCR MUST und eine Belohnung für meine Entscheidung vor zwölf Jahren in die Welt der Attosekunden vorzustossen.»

Lesen Sie den zweiten Teil am 1.2.2013

 
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