Fleißige Enzyme & kalte Plasmen
Forschungstransfer mit ACC beschleunigt
Im Februar offiziell eröffnet, haben die ersten beiden Applied Competence Cluster (ACC) der Ruhr-Universität schon jetzt Auftraggeber aus der Wirtschaft. Bochumer Forscher untersuchen mit dem Terahertz-Laser, wie Enzyme im Waschmittel wirken, und sie entwickeln u.a. Plasmaverfahren für die Medizintechnik, um medizinische Einwegprodukte zu sterilisieren.
„Wasser und Enzyme: Das ist die perfekte Kombination für Messungen mit unserem Germanium-Laser.” Dr. Jens Soetebier erläutert in den Laborräumen der Technischen Chemie (NC) den Aufbau einer etwa zwei Mal ein Meter großen Apparatur. Mehrere solcher Versuchsstände stehen hier dicht an dicht, abgetrennt durch Vorhänge, um verschiedene Laser für Anwendungen zu testen und zu optimieren. Eins haben sie gemein: die Frequenz. Terahertzstrahlung, im elektromagnetischen Spektrum zwischen Mikrowellen und Infrarot angesiedelt, kommt hier auch im Auftrag der Industrie zum Einsatz. Soetebier sitzt an der Schaltstelle zwischen Wissenschaft und Wirtschaft. Er koordiniert die Arbeit des ACC Terahertz – ACC steht für Applied Competence Cluster. Das sind Plattformen für den Technologietransfer an der RUB mit dem Ziel, fachübergreifendes, hochspezialisiertes Know-how aus den gebündelten Forschungsschwerpunkten (Research Departments) in marktreife Produkte und Verfahren umzusetzen. Zwei ACC, Terahertz und Plasma Technology, sind vor kurzem gestartet. Das ACC Terahertz ist dem Research Department „Interfacial Systems Chemistry” angegliedert.
Steril durch Plasma
Ortswechsel: In den Werkhallen der Ingenieurwissenschaften im Gebäude ICN ist deutlich mehr Platz. Plasmaforscher der RUB vom Center for Plasma Science and Technology (CPST) haben hier eine eigene Halle mit zahlreichen Apparaten – vom kleinen handlichen bis hin zum kleiderschrankgroßen. Vor einem mannshohen Gerät steht Dr. Egmont Semmler, öffnet eine Kammer etwa so groß wie ein Mikrowellenherd und stellt einen Kunststoffbehälter hinein. Darin befinden sich Einwegspritzen. „Behandelt” mit Plasma sei der Behälter nur wenige Sekunden später außen steril, so Semmler. Mit Plasma – wird das nicht viel zu heiß? „Nein, denn wir stellen den Prozess so ein, dass die Behälter höchstens handwarm und trotzdem noch dekontaminiert werden. Wir sprechen hierbei von kalten Plasmen”, erklärt Semmler. „Aber es geht nicht um die Temperatur, sondern um den Beschuss des Produktes mit gezielt erzeugten Teilchen aus dem elektrisch geladenen Gas.” An diesem Projekt sind sowohl ein Unternehmen aus Süddeutschland und ein internationaler Pharmakonzern beteiligt als auch die erfolgreiche Ausgründung Plasma Applications Consulting GmbH & Co. KG, die sich das konzentrierte Know-how aus Bochum zu Nutze machen.
Die Medizintechnik ist eins von vielen Anwendungsgebieten für Plasmen, das ACC Plasma Technology agiert „auf einem wachsenden Markt der Zukunft”, so Koordinator Semmler. Bochumer Wissenschaftler vom Research Department „Plasmas with Complex Interactions” entwickeln u.a. Plasmaprozesse für Hochdruck-Entladungslampen (HID – high intensity discharge) im Automobilbau. Und sie erforschen Atmosphärendruckplasmen zur Anwendung an Oberflächen, z.B. um bestimmte Chemikalien besser auf den Oberflächen haftbar zu machen, um Oberflächen zu versiegeln oder durch spezielle Beschichtungen für weitere Prozesse vorzubehandeln. Auch in der Wundbehandlung ist die Anwendung von Mikroplasmen denkbar. „Diese Plasmen wenden wir an, wenn etwas kostengünstig und schnell behandelt werden soll”, erläutert Semmler die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten. Entsprechend viele Forscher sind am Research Department hinter dem ACC beteiligt: 22 Lehrstühle insgesamt aus Elektrotechnik, Materialwissenschaft, Physik, Biologie, Chemie.
Enzyme im Waschmittel
Im ACC Terahertz arbeiten Technik, physikalische Chemie und Elektrotechnik Hand in Hand, denn hier „durchleuchtet” man die Dinge ganz genau. Mit dem Germanium-Laser wird das Verhalten verschiedener Stoffe in Wasser erforscht – sobald in Kürze der Kooperationsvertrag unterschriftsreif ist auch im Auftrag der Firma Henkel aus Düsseldorf, um bestimmte Enzyme in Waschmitteln und ihr Verhalten mit ihrer Umgebung zu untersuchen. „Das Waschen ist ein äußerst komplexer Vorgang”, erzählt Jens Soetebier. „Man muss den Schmutz lösen, ihn im Wasser binden, dabei aber den Stoff und die Farbe erhalten.” Dafür sorgen u.a. Enzyme, in diesem Fall künstlich hergestellte und für den Waschvorgang optimierte. Mit der Terahertzstrahlung wollen die Bochumer Forscher exakt messen und sehen, wie die Enzyme reagieren und wie sie ihre Funktion optimal erfüllen. Der Auftraggeber bekommt die Messergebnisse und kann damit sein Waschmittel weiter verbessern. So hilft die Terahertztechnik bei dem gezielten Design von Enzymen.
Analog zur Plasmatechnik sei dies ein gewaltiger Zukunftsmarkt, sagt Soetebier. Weitere Anwendungen sind z.B. in der Lebensmittelindustrie denkbar – oder am Flughafen. Zentrale Elemente für den „Sicherheitsscanner” von morgen könnten ohne weiteres aus Bochum kommen. Mit Terahertzstrahlung lasse sich jedenfalls in Zukunft nicht nur erkennen, dass jemand überhaupt etwas mit sich führt, sondern auch was genau – dann sieht man sofort, ob es sich etwa um harmloses Backpulver oder ein explosives Gemisch handelt. Die RUB entwickelt ebenfalls spezielle Optiken zum Einsatz in Großforschungseinrichtungen – wie dem FLARE in den Niederlanden. Zudem ist das ACC Terahertz eng in das internationale Netzwerk einiger neu gegründeter THz-Zentren eingebunden, z.B. in Seoul, Santa Barbara und Nijmegen, und wird interdisziplinär von zahlreichen Lehrstühlen innerhalb der RUB unterstützt.
Bausteine der Zukunft
Die ACC sind, wie die Research Departments, zentrale Bausteine des Zukunftskonzepts der RUB. Sie erhalten für zwei Jahre eine Anschubfinazierung über insgesamt 800.000 Euro vom NRW-Innovationsministerium. Für den schnellen und unkomplizierten Technologietransfer aus der Universität heraus bündeln („clustern”) sie das Spezialwissen und die Erfahrung („competence”) ihres jeweiligen Bereichs und forcieren die praktische („applied”) Umsetzung.
Info: http://www.rub.de/wissenstransfer/forschungstransfer/
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