Technologiesteckbriefe aus der Universität Potsdam

An der Universität Potsdam entstehen Ideen und Lösungen, die große Potentiale für die Wirtschaft bieten. Diese Ergebnisse zu identifizieren und in die wirtschaftliche Anwendung zu bringen, ist die Aufgabe von Potsdam Transfer. 
In unseren Technologiesteckbriefen stellen wir anwendungsnahe Forschung und Forschungsergebnisse vor und suchen nach Partnern für deren Einsatz oder die gemeinsame Weiterentwicklung.
 
Bitte kontaktieren Sie uns, wenn Sie Fragen oder Ideen für eine Anwendung haben. Wir bringen Sie gerne mit den Wissenschaftler*innen in Kontakt und unterstützen beim weiteren Vorgehen. 


auf der linken Seite sind 8 verschiedene Moleküle als Röntgenbilder dargestellt und rechts ein Diagramm, was die Größe von Molekülen zeigt unten ein schematisch dargestelltes Molekül mit Größenangabe in Angström
Bild: Prof. Dr. Petra Wendler

Proteinstrukturaufklärung

Das Team von Petra Wendler, Professorin für Biochemie an der Universität Potsdam, nutzt die Kryo-Elektronenmikroskopie und die Einzelpartikelanalyse, um in höchstmöglicher Auflösung Struktur sowie Strukturänderungen von molekularen Maschinen zu untersuchen. Die durch Kryo-Elektronenmikroskopie oder Röntgenkristallographie gewonnen strukturellen Daten werden mit Resultaten aus Mutationsanalysen und biophysikalischen Experimenten, wie der dynamischen Lichtstreuung, kombiniert, um Antworten auf verschiedene biologische Fragestellungen zu finden.

An der Universität Potsdam nutzt die Gruppe ein 200 kV Talos F200C, das mit einem Falcon III Detektor ausgestattet ist, um Proteine und kolloide Proben zu screenen und zu visualisieren. Die 3D Struktur von Proteinkomplexen ab 200 kDa Molekulargewicht kann mit diesem Setup bei einer Auflösung von bis zu 4Å gelöst werden.

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auf der linken Seite sind 8 verschiedene Moleküle als Röntgenbilder dargestellt und rechts ein Diagramm, was die Größe von Molekülen zeigt unten ein schematisch dargestelltes Molekül mit Größenangabe in Angström
Bild: Prof. Dr. Petra Wendler

Grafik, die darstellt, wie Herzrate und Biofeedback zusammen verarbeitet werden
Bild: Prof. Dr. Julia Wendt

Biofeedback zur Behandlung psychischer Beschwerden

Das Team um Dr. Julia Wendt bewegt sich an der Schnittstelle von klinischer und biologischer Psychologie und beschäftigt sich mit dem Nutzen von Herzratenvariabilitäts (HRV)-Biofeedback zur Behandlung psychischer Beschwerden. Das Interesse richtet sich insbesondere auf die Eignung des Biofeedbacks als niedrigschwelliges Angebot, etwa um die Wartezeit auf einen Therapieplatz zu überbrücken oder als App-basierte Intervention, um eine möglichst hohe Verfügbarkeit und Autonomie in der Anwendung zu schaffen.

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Grafik, die darstellt, wie Herzrate und Biofeedback zusammen verarbeitet werden
Bild: Prof. Dr. Julia Wendt

stilisierte Darstellung einer sequenzierten DNA-Struktur
Bild: ktsdesign – Fotolia

Optimierung industrieller Organismen für biotechnologische Anwendungen

Die Anpassung industriell relevanter Organismen für die Produktion funktioneller Biomoleküle und enzymatischer Katalysatoren ist von hohem wirtschaftlichem und ökologischem Interesse. Das Labor für Synthetische Biologie der Universität Potsdam unter der Leitung von Dr. Lena Hochrein und Prof. Dr. Bernd Müller-Röber entwickelt Werkzeuge für biotechnologische Anwendungen in der Bäckerhefe und anderen mikrobiellen Systemen sowie Pflanzenzellen. Die Gruppe bietet hochmodernes Know-how im Bereich Genom-Engineering und Genregulation für eine Vielzahl von Anwendungen in industriellen Einsatzgebieten.

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stilisierte Darstellung einer sequenzierten DNA-Struktur
Bild: ktsdesign – Fotolia

Nanostruktur aus Silber und DNA-Sequenzen
Bild: Prof. Dr. Ilko Bald

Hybride Nanostrukturen

Die Forschung der Arbeitsgruppe für Hybride Nanostrukturen kombiniert unter der Leitung von Prof. Ilko Bald verschiedene Methoden aus der DNA-Nanotechnologie, der optischen Spektroskopie und der Rastersonden- mikroskopie, um physikalisch-chemische Prozesse auf der Einzelmolekülebene zu untersuchen. Ein Ziel ist die Entwicklung neuartiger Analysemethoden, die ihre Anwendung in unterschiedlichen Bereichen finden. Dazu zählt zum Beispiel die punktgenaue Diagnostik durch mit Nanomaterialien modifizierte optische Fasern. Darüber hinaus untersucht die Arbeitsgruppe durch Elektronentransfer ausgelöste chemische Prozesse auf der Oberfläche von plasmonischen Nanostrukturen und erforscht die Nukleotidsequenzabhängigkeit von DNA-Strahlenschäden sowie die Wirkungsweise von Radiosensibilisatoren, die in der Tumorbestrahlungstherapie eingesetzt werden.

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Nanostruktur aus Silber und DNA-Sequenzen
Bild: Prof. Dr. Ilko Bald

Gold-Nanostern
Bild: Prof. Dr. Joachim Koetz

Superstrukturen mit Nanopartikeln definierter Form und Größe

Die Arbeitsgruppe von Prof. Joachim Koetz befasst sich mit der Herstellung von Nanopartikeln unterschiedlicher Form und Größe und deren Anwendung in der Sensorik und bei der oberflächenverstärkten Raman-Spektroskopie zur Detektion von Molekülen und Reaktionsmechanismen. Dabei spielt die Abtrennung und Isolierung anisotroper Nanopartikel (Nanodreiecke und Nanosterne) und deren Oberflächenmodifizierung eine entscheidende Rolle. Des Weiteren steht neben der Selbstorganisation von Gold- und Magnetit-Nanopartikeln die Einbringung von Nanopartikeln in Janus Emulsionen im Fokus der Forschung. Dies eröffnet die Möglichkeit, die Tropfengröße von stimuli-sensitiven Janus Emulsionen bzw. die Porengröße daraus resultierender Aerogele gezielt einzustellen. Die ultraleichten magnetischen Aerogele können zur Aufreinigung von Flüssigkeiten (Farbstoff- und Ölschichtabtrennung) verwendet werden.

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Gold-Nanostern
Bild: Prof. Dr. Joachim Koetz

Aufnahme des Nanomaterials von Fr. Dr. Pacholski
Foto: Dr. Claudia Pacholski

Chemische Strategien für funktionelle Nanostrukturen

Die Arbeitsgruppe von Dr. Claudia Pacholski beschäftigt sich mit der Herstellung von Nanomaterialien und untersucht sowohl deren chemische als auch optische Eigenschaften. Im Fokus der Arbeiten stehen die Präparation und Selbstorganisation von anorganischen Materialien in Kombination mit Polymeren. Es sollen neue Materialien mit außergewöhnlichen Eigenschaften hergestellt werden, die später Anwendung als z.B. Sensoren finden.

Dabei bedient das Team verschiedene Methoden und Anwendungsgebiete. Beispielsweise lassen sich durch Energieeinwirkung neue Nanomaterialien bzw. Nanostrukturen erzeugen, die ungewöhnliche strukturelle, elektrische, optische oder magnetische Eigenschaften und Funktionalitäten aufweisen. Diese stellen die

Basis für die Entwicklung neuer Materialien und Sensoren dar.

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Aufnahme des Nanomaterials von Fr. Dr. Pacholski
Foto: Dr. Claudia Pacholski

Zerstörung der äußerem Membran eines Mikroorganismus durch ein Polymer
Bild: Dr. Matthias Hartlieb

Antimikrobielle Polymere

Die Ausbildung von Antibiotikaresistenzen ist eine stetig wachsende Herausforderung im Gesundheitswesen. Nach Lösungen sucht hier die von Dr. Matthias Hartlieb geleitete Emmy Noether – Forschungsgruppe Polymere Biomaterialien.
Ziel der Wissenschaftler*innen ist es membranaktive, antimikrobielle Polymere zu entwickeln, welche so selektiv gegenüber pathogene Bakterien sind, dass sie konventionellen Antibiotika Konkurenz machen. Auch Oberflächenbeschichtungen (auf medizinischen Geräten oder Implantaten) werden in Zukunft untersucht. Der Vorteil solcher Materialien: Resistenzentwicklung ist fast ausgeschlossen.

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Zerstörung der äußerem Membran eines Mikroorganismus durch ein Polymer
Bild: Dr. Matthias Hartlieb

Atemgassensor
Foto: Tobias Hopfgarten

SensreD

Mit ihrer Expertise in Photochemie, Laser-spektroskopie, optischer Sensorik und Photophysik ist das Team der Physikalischen Chemie der Universität Potsdam in Grundlagen- und Anwendungsforschung tätig. SensreD, eine Sensorik mit funktionalisierten Lichtwellenleitern für die respiratorische Diagnostik, ist ein Beispiel für ein interdisziplinäres Projekt mit einem hohen Anwendungspotential in der medizinischen Diagnostik. Der gemeinsam mit der Professur für Sportmedizin und Sportorthopädie entwickelte optische Sensor für eine kontinuierliche Atemgasanalyse soll zum einen den Probandenkomfort einer spirometrischen Messung verbessern. Zum anderen bergen Aufbau und Sensitivität des Prototypen Potential für ein breites Anwendungsspektrum, das es in zukünftigen Forschungsprojekten zu erschließen gilt.

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Atemgassensor
Foto: Tobias Hopfgarten

Prozesskette von Potassco im Vergleich zu herkömmlichen Tools
Bild: Prof. Schaub
Prozesskette von Potassco im Vergleich zu herkömmlichen Tools

Potassco Solutions: Problemlösung mit Wissensbasierter KI

Egal ob Sie Ihre Produktionsanlagen optimal auslasten, die Schichtplanung Ihres Personals effizient gestalten oder Ihren Designprozess von Maschinen mit intelligenten Werkzeugen unterstützen wollen, das Projektteam Potassco Solutions, geleitet von Prof. Dr. Torsten Schaub, bietet Ihnen seine weltweit renommierte Potassco-KI, mit der Sie eine Vielzahl komplexer Aufgaben in Ihrem Unternehmen lösen und optimieren können. Als Grundlage dient dabei Ihr bereits vorhandenes Firmenwissen, etwa über Ihre Technologien, Prozesse, und Strukturen. Diese Informationen werden zunächst formal modelliert und dann von der Potassco-KI so verarbeitet, dass die resultierenden Lösungen für Sie nachvollziehbar, praktisch nutzbar und – im Fall von Veränderungen – auch jederzeit anpassbar sind.

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Prozesskette von Potassco im Vergleich zu herkömmlichen Tools
Bild: Prof. Schaub
Prozesskette von Potassco im Vergleich zu herkömmlichen Tools

SFM-Bild des von Elektromigration betroffenen Gebietes (a) Überblick über die Anodenseite (b) Fläche, dargestellt durch ein schwarzes Quadrat in (a)
Bild: Prof. Dr. Regina Hoffmann-Vogel
SFM-Bild des von Elektromigration betroffenen Gebietes (a) Überblick über die Anodenseite (b) Fläche, dargestellt durch ein schwarzes Quadrat in (a)

Elektromigration zur Herstellung kleiner metallischer Kontakte

Das Forschungsteam von Prof. Dr. Regina Hoffmann-Vogel, Professorin für Experimentalphysik der Kondensierten Materie an der Universität Potsdam, hat sich zum Ziel gesetzt, den Zusammenhang zwischen atomaren und mesokopischen Strukturen sowie den elektronischen Transport in Nanostrukturen zu verstehen. Mit der Technik der Elektromigration werden metallische Kontakte im Nanometerbereich hergestellt, mit denen die Gruppe versucht, Nanostrukturen zu verstehen und die Herstellungsprozesse weiter zu verfeinern. Bis heute hat die Gruppe erfolgreich mit mehreren akademischen und industriellen Partnern in ganz Europa zusammengearbeitet.

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SFM-Bild des von Elektromigration betroffenen Gebietes (a) Überblick über die Anodenseite (b) Fläche, dargestellt durch ein schwarzes Quadrat in (a)
Bild: Prof. Dr. Regina Hoffmann-Vogel
SFM-Bild des von Elektromigration betroffenen Gebietes (a) Überblick über die Anodenseite (b) Fläche, dargestellt durch ein schwarzes Quadrat in (a)

Wachstum von Pb-Inseln auf si-reichen Gebieten innerhalb der Benetzungsschicht. Rechts: SFM-topographisches Bild. Links: entsprechendes KPFM-Bild.
Bild: Prof. Dr. Regina Hoffmann-Vogel
Wachstum von Pb-Inseln auf si-reichen Gebieten innerhalb der Benetzungsschicht. Rechts: SFM-topographisches Bild. Links: entsprechendes KPFM-Bild.

Bildgebung und Messungen im Nanometerbereich: Rasterkraftmikroskopie und Kelvin-Sondenmikroskopie

Das Forschungsteam von Prof. Dr. Regina Hoffmann-Vogel, Professorin für Experimentalphysik der kondensierten Materie an der Universität Potsdam, hat sich zum Ziel gesetzt, die Beziehung zwischen atomaren und mesoskopischen Strukturen sowie den elektronischen Transport in Nanostrukturen zu verstehen. Für die Untersuchungen im Nanometerbereich kombiniert das Team die Rasterkraftmikroskopie und die Kelvin-Sondenmikroskopie, um Bilder und Messdaten zu generieren. Mit akademischen und industriellen Partnern in ganz Europa arbeitet die Gruppe erfolgreich zusammen.

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Wachstum von Pb-Inseln auf si-reichen Gebieten innerhalb der Benetzungsschicht. Rechts: SFM-topographisches Bild. Links: entsprechendes KPFM-Bild.
Bild: Prof. Dr. Regina Hoffmann-Vogel
Wachstum von Pb-Inseln auf si-reichen Gebieten innerhalb der Benetzungsschicht. Rechts: SFM-topographisches Bild. Links: entsprechendes KPFM-Bild.

Collage aus mehreren Bilder: Proteinstrukturen und Mikroskopische Aufnahmen von Zellen
Bild: Prof. Dr. Katja Hanack
Collage aus mehreren Bilder: Proteinstrukturen und Mikroskopische Aufnahmen von Zellen

Intelligente und effiziente Technologien zur Antikörperherstellung

Das achtzehn Personen starke Team von Prof. Dr. Katja Hanack, Professorin für Immuntechnologie an der Universität Potsdam, entwickelt innovative Technologien zur Antikörperherstellung. Das Forscherteam konzentriert sich auf die Entwicklung intelligenter und effizienter Technologien zur Herstellung von Antikörpern, insbesondere monoklonaler und rekombinant Antikörper, mit dem Ziel, diese zu einer einzigartigen, effizienten und schnellen Antikörperproduktionsplattform zu kombinieren, um die Standard-Hybridomtechnik deutlich zu verbessern. Bis heute hat die Gruppe deutschlandweit erfolgreich mit fünfzehn Industriepartnern und zwölf akademischen Partnern zusammengearbeitet.

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Collage aus mehreren Bilder: Proteinstrukturen und Mikroskopische Aufnahmen von Zellen
Bild: Prof. Dr. Katja Hanack
Collage aus mehreren Bilder: Proteinstrukturen und Mikroskopische Aufnahmen von Zellen

Collage aus mehreren Bildern: Rasterelektronenmikroskopaufnahmen von Pflanzenteilen und Bilder von Pflanzen
Bild: Prof. Dr. Jörg Fettke
Collage aus mehreren Bildern: Rasterelektronenmikroskopaufnahmen von Pflanzenteilen und Bilder von Pflanzen

Biopolymer-Analytik zur Ertragssteigerung von Nutzpflanzen

Das 13 Personen starke Team der Gruppe Biopolymeranalytik unter der Leitung von Prof. apl. Dr. habil. Joerg Fettke, interessiert sich für den Primärstoffwechsel von Pflanzen, insbesondere für den Stärkestoffwechsel. Die Stärke-Synthese und -Degradation umfasst mehrere Enzyme (>40) und verschiedene Glykane, Zucker und Zuckerderivate. Das Zusammenspiel all dieser Komponenten sowie die Flüsse durch die verschiedenen Wege sind von besonderem Interesse für die Gruppe.

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Collage aus mehreren Bildern: Rasterelektronenmikroskopaufnahmen von Pflanzenteilen und Bilder von Pflanzen
Bild: Prof. Dr. Jörg Fettke
Collage aus mehreren Bildern: Rasterelektronenmikroskopaufnahmen von Pflanzenteilen und Bilder von Pflanzen

Schematische Darstellung der Polymerisation und stofflichen Umsetzung inklusive Strukturformeln
Bild: Prof. Dr. Helmut Schlaad
Schematische Darstellung der Polymerisation und stofflichen Umsetzung inklusive Strukturformeln

Cellulose derivierter neuartiger Biokunststoff

Dieses Bioplastik ist die erste Polymerisation von Levoglucosenylmethylether (LME), welches aus nachhaltigen Rohstoffen (Cellulose) gewonnen und in der Forschungsgruppe von Prof. Helmut Schlaad entwickelt wurde.

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Schematische Darstellung der Polymerisation und stofflichen Umsetzung inklusive Strukturformeln
Bild: Prof. Dr. Helmut Schlaad
Schematische Darstellung der Polymerisation und stofflichen Umsetzung inklusive Strukturformeln