Wer sind die besten Helmholtz-Doktoranden?

Ann-Christin Baranski, Deutsches Krebsforschungszentrum Heidelberg

Frau Baranski, worum geht es in Ihrer Forschung?

In der Behandlung des Prostatakarzinoms ist neben der Hormon- und Strahlentherapie die präzise Entfernung von Tumorgewebe von entscheidender Bedeutung für den Therapieerfolg. Während dieses Eingriffs ist es für den Chirurgen eine Herausforderung, zwischen gesundem und betroffenem Gewebe zu unterscheiden sowie Tumorläsionenpräzise abzugrenzen. In meiner Doktorarbeit ging es darum, niedermolekulare Hybrid-Verbindungen zu entwickeln, die spezifisch an PSMA, ein Antigen, dass in Prostatakrebszellen überexprimiert ist, binden. Die Verbindung trägt eine Zweifachmarkierung bestehend aus einem Radionuklid und einem Fluoreszenzfarbstoff. Diese Zweifachmarkierung erlaubt die präoperative nichtinvasive Bildgebung kombiniert mit intraoperativer Navigation, sodass Therapieentscheidungen durch sensitive Detektion und Lokalisation von Tumorgewebe unterstützt werden können.

Was waren die größten Herausforderungen in Ihrer Doktorandenzeit?

Die größte Herausforderung war die präklinische Charakterisierung der Verbindungen mit Nahinfrarotfarbstoff. Viele herkömmliche Laborgeräte besitzen noch keine Möglichkeit der Detektion im Nahinfrarotbereich. Hier galt es Alternativen zu finden, beziehungsweise die Experimente so zu gestalten, dass die klinischen Geräte wie der Da Vinci Operationsroboter mit Nahinfrarot-Kanal genutzt werden konnten.

Was sind Ihre Pläne für die Zukunft?

In Zukunft möchte ich mich weiterhin mit der Entwicklung von neuen Pharmaka für die Bildgebung und Endoradiotherapie beschäftigen. In Freiburg leite ich seit kurzem die Gruppe Biotechnologische Entwicklung der Abteilung Radiopharmakaentwicklung (DKTK, Klinik für Nuklearmedizin Freiburg). Wir beschäftigen uns mit der Identifizierung neuer Biomarker für die Klassifikation von Tumoren, die Einschätzung des Metastasierungspotentials sowie Therapieüberwachung. In diesem Rahmen werden niedermolekulare Peptide entwickelt, die sich zum Beispiel für die prä- und intraoperative Bildgebung sowie auch zur gezielten Endoradiotherapie eignen.

Oleg Gorobtsov, Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY

Herr Gorobtsov: Worum geht es bei Ihrer Forschung?

Im Rahmen meiner Doktorarbeit konzentrierte ich mich auf Anwendungen und Eigenschaften der kohärenten, hochintensiven Röntgenstrahlung. Mit den in den letzten zehn Jahren entwickelten, gebauten und verbesserten Röntgen- und XUV-Freie-Elektronen-Lasern (FELs) und modernen Synchrotronquellen konnten neue Forschungswege erschlossen werden: Durch ihre Kohärenz ermöglichen sie eine 3D-Bildgebung mit Nanometerauflösung, selbst bei amorphen Materialien, und durch die ultrakurze Pulsdauer der FELs lassen sich insbesondere elektronische Prozesse und chemische Reaktionen auf Femtosekundenzeitskalen untersuchen. Aus diesem Grund konzentrierte sich ein Großteil meiner Forschung auf das Verständnis und die Messung der Kohärenz und der zeitlichen Eigenschaften dieser Quellen. Bei weiteren Projekten ging es unter anderem um die Modellierung der Auswirkungen von Strahlenschäden und einige oft vernachlässigte Kristalleigenschaften für kohärente Röntgenverfahren.

Was waren die größten Herausforderungen in Ihrer Doktorandenzeit?

Dabei war das breite Spektrum an Themen, die ich während meiner Doktorarbeit abdecken musste, die größte Herausforderung, aber zugleich auch ein großer Vorteil. Hierzu musste ich mich mit den Funktionsprinzipien von FEL und Synchrotron sowie Korrelationsanalyse, diffraktiven Bildgebungsverfahren, Ionisierungsprozessen und nachfolgenden elektronischen Prozessen, der dynamischen Diffraktionstheorie bei Kristallen und vielen anderen damit verbundenen Themen vertraut machen.

Was sind Ihre Pläne für die Zukunft?

Ich arbeite jetzt als Postdoc an der Cornell University, Materials Science and Engineering Department (Materialwissenschaft und Technik). Ich nutze meine Expertise zu FELs, Synchrotronen und röntgenkohärenten Methoden für die Forschung an Batterien für Anwendungen im Bereich erneuerbare Energien und Quantenmaterialien.

Alexandra Amherd Hidalgo, Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG)

Frau Hidalgo, worum geht es in Ihrer Forschung?

Die pulvermetallurgische Herstellung von Titan ist eine vielversprechende Alternative zur konventionellen Herstellung von Titan-Knetlegierungen zur kostengünstigen Herstellung von Baukomponenten. Neben dem Pressen und Sintern ist der Metallspritzguss die am besten etablierte Technologie der Pulvermetallurgie. Allerdings stellt die Herstellung von Hochleistungsbaukomponenten aus Titan im Metallspritzgussverfahren nach wie vor eine Herausforderung dar. Die hohe Affinität von Titan zu interstitiellen Elementen und die Wirkung der Restporosität sind zwei wichtige Aspekte, die das Anwendungsspektrum einschränken. Aus diesem Grund trägt meine Forschung zum grundlegenden Verständnis des Einflusses vo interstitiellen Elementen (Sauerstoff und Kohlenstoff) und Sinterhilfsmitteln (Eisen) auf die Robustheit der für biomedizinische Anwendungen geeigneten und im Metallspritzgussverfahren verarbeiteten Ti-6Al-7Nb-Legierung bei.

Was waren die größten Herausforderungen in Ihrer Doktorandenzeit?

Eines der größten Themen in meiner Dissertation ist die hohe Affinität von Titan zu den interstitiellen Elementen (Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff). Diese Tatsache erschwerte die Herstellung von Titanproben mit dem gewünschten Gehalt an interstitiellen Elementen. Zudem war die Veränderung nur eines interstitiellen Elements unter Beibehaltung der anderen Elemente eine Herausforderung.

Was sind Ihre Pläne für die Zukunft?

Heute arbeite ich als Materialspezialist in einem Schweizer Unternehmen in Bereich der Uhrenproduktion. Ich beschäftige mich viel mit materialwissenschaftlichen Fragen, insbesondere mit der Pulvertechnologie. Ich hoffe, dass mir diese Erfahrung neue Erkenntnisse in der Materialforschung und Prozessentwicklung aus industrieller Sicht vermittelt.

Daniel Leidner, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Herr Leidner, worum geht es in Ihrer Forschung?

Die Evolution hat den Menschen mit einmaligen geistigen Fähigkeiten ausgestattet, die es uns ermöglichen, Interaktionen mit der Umwelt mental zu simulieren, die geplanten Aktionen feinfühlig auszuführen und die daraus resultierenden Effekte auf die Umwelt qualitativ zu beurteilen. In meiner Doktorarbeit habe ich diese Fähigkeiten auf den humanoiden Roboter ‚Rollin' Justin‘ übertragen. Dazu habe ich Planungsmethoden aus dem Forschungsbereich der Künstlichen Intelligenz (KI) mit Ansätzen zur nachgiebigen Ganzkörpermanipulation aus der Regelungstechnik kombiniert. Auf diese Weise kann der Serviceroboter eine Vielzahl an alltäglichen Aufgaben, wie beispielsweise das Reinigen eines Fensters, übernehmen.

Was waren die größten Herausforderungen in Ihrer Doktorandenzeit?

Zu Beginn meiner Doktorandenzeit wurde recht schnell klar, dass die von mir entwickelten Planungsmethoden die Grundlage für Justins Autonomiekonzept schaffen. Umso wichtiger war es daher, die Ansätze so vielseitig und allgemein wie möglich zu gestalten und sie zudem auch robust gegenüber Anwendungsfehlern zu machen. Dieser vermeintliche Widerspruch verschärfte sich, als beschlossen wurde, dass die entsprechenden Methoden auch das Grundkonzept für die geplanten Astronaut-Roboter-Kollaborationen an Bord der Internationalen Raumstation ISS bilden sollten. Nicht zuletzt haben diese hohen Anforderungen aber schließlich zur weltweit ersten Zusammenarbeit eines kognitiven Assistenzroboters mit Astronauten im Weltall beigetragen.

Was sind Ihre Pläne für die Zukunft?

Ich möchte mein Wissen vom Weltall ins Wohnzimmer  übertragen! Experimente mit zum Teil untrainierten Astronauten haben gezeigt, dass die Technologie inzwischen so weit fortgeschritten ist, dass wir nun einige der großen Probleme unserer Zeit selbstbewusst angehen können. Servicerobotik für Menschen in Lebenssituationen mit Einschränkungen (SMiLE) ist daher der nächste logische Schritt. In diesem aktuellen Projekt, aber auch in dessen Folgeprojekten, sollen meine Ansätze genutzt werden, um Assistenzroboter für pflegebedürftige Personen zu entwickeln. Dazu setzen wir auf eine enge Zusammenarbeit mit Experten aus der Pflege. Meine Hoffnung ist es, dadurch gezielt Pflegekräfte bei zeitaufwändigen Aufgaben zu unterstützen, damit sich diese wieder verstärkt den sozialen Komponenten der Pflege widmen können.

Sinikka Lennartz, Geomar Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

Frau Lennartz, worum geht es in Ihrer Forschung?

In meiner Forschung geht es um das Zusammenspiel von Ozean und Atmosphäre, das unser Klima bestimmt. Im Ozean werden Gase gebildet – zum Beispiel von Mikroorganismen oder durch Sonnenlicht –, die in die Atmosphäre gelangen und dort das Klima beeinflussen. Ich habe mir speziell schwefelhaltige Gase angeschaut, die in der Atmosphäre zu Aerosolen werden und Sonnenlicht zurück ins All reflektieren. Meine Arbeit umfasst sowohl die Entwicklung von Messsystemen und Messungen auf See als auch Modellentwicklungen, um die Ozeanemissionen und deren Wirkung aufs Klima besser abschätzen zu können.

Was waren die größten Herausforderungen in Ihrer Doktorandenzeit?

Technisch war es eine Herausforderung, ein Messsystem im Labor an Land für eine Messung auf See weiterzuentwickeln, denn auf See können Fehler kaum korrigiert werden, es gibt keine „zweite Chance“. Dahinter steckt viel Team-Arbeit. Während den Expeditionen drei, teilweise selbst weiterentwickelte, Messgeräte alleine zu koordinieren und den einen oder anderen Rückschlag hinzunehmen, war sicherlich auch herausfordernd. Insgesamt überwiegt aber klar das Positive und ich möchte diese besondere Erfahrung nicht missen.

Was sind Ihre Pläne für die Zukunft?

In der näheren Zukunft werde ich dem Themengebiet Klima und Ozean treu bleiben, meinen Schwerpunkt allerdings auf die Erforschung der natürlichen CO2-Speicherung des Ozeans legen. Dazu wechsle ich für eine PostDoc-Stelle an das ICBM in Oldenburg. Langfristig würde ich gerne eine eigene Arbeitsgruppe im Bereich mariner Biogeochemie aufbauen.