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Luftreinigungsgeräte können Pollen, Schimmelsporen und Feinstaub, aber auch Bakterien und Viren aus der Luft filtern. Seit der Corona-Pandemie ist der Bedarf an ihnen enorm gestiegen. Zum Einsatz sollen sie künftig nicht nur im medizinischen Bereich, sondern auch in Büroräumen, der Gastronomie und Schulen kommen. Ausgestattet sind die Luftreiniger meist mit Filtern, die Partikel vom Eindringen in einen Innenraum zurückhalten. Eine neue Möglichkeit wird zurzeit am ILM Institut für Lasertechnologien in der Medizin und Messtechnik an der Universität Ulm erprobt. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des innBW-Instituts setzen auf UV-Lichttechnik: Bei dem optischen Verfahren wird die Luft mit UVC-Licht bestrahlt. Das inaktiviert mögliche Viren. Sie werden damit nicht aus der Luft gefiltert, sondern direkt abgetötet. Ein Filterwechsel würde mit der neuen Anwendung überflüssig werden.  

Laut einer im „Ärzteblatt“ veröffentlichten Studie können konventionelle Luftreinhaltungsgeräte die Aerosole, die für die Übertragung von Covid-19 maßgeblich sind, um bis zu 90 Prozent reduzieren. Mit der am ILM in der Entwicklung befindlichen UV-Technologie sollen deutlich mehr als 90% der Keime in den Aerosolen abgetötet werden. Besonders interessiert die Forscher in Ulm die Verwendung leistungsstarker UVC-LEDs. Zur Entwicklung der Luftreinigungsgeräte auf UVC-Basis gehören eine Machbarkeitsstudie, das Optikdesign der Bestrahlungseinheit sowie die Entwicklung und der Aufbau von Laborsystemen und Funktionsmustern. Als letzter Schritt folgt ein biologischer Test der Funktionsmuster mit verschiedenen R1-Modellkeimen, darunter auch ein SARS-CoV-2-Surrogat-Virus. Neben der Entwicklung eigener Geräte prüft das ILM auch bereits auf dem Markt bestehende Luftreiniger für verschiedene Unternehmen.

In der Diagnostik legt das ILM einen Schwerpunkt auf die Konzipierung, die Entwicklung, den Aufbau und die Evaluation von optischen Detektionseinheiten in mikrofluidischen Systemen. Ziel ist, Keime auf Basis von (digitalen) NAT-Assays zu erkennen und zu differenzieren. Das ILM kooperiert dazu mit Hahn-Schickard in Freiburg, ebenfalls ein innBW-Institut.   

Die photodynamische Therapie (PDT) ist ein ortsgerichtetes und nichtinvasives Verfahren für die Behandlung solider Tumoren. Ungiftige Moleküle, sogenannte Photosensibilisatoren, reichern sich präferentiell in Tumorzellen an (s. Abbildung) und entwickeln unter Einwirkung von Licht und Sauerstoff reaktive Sauerstoffspezies, welche zur Abtötung der Tumorzellen und zur Beeinflussung von Immunreaktionen im Tumor führen. Die chemodynamische Therapie (CDT) kann diese Effekte verstärken. Das Kooperationsprojekt Fe-NanoSys zielt auf die Nutzung der PDT/CDT-vermittelten Antitumor-Effekte ab und kombiniert sie mit der Checkpoint-Inhibition, einem vielversprechenden und Nobelpreis-gewürdigten Verfahren zur Aktivierung der Tumorimmunität, welches bspw. beim zuvor nahezu unbehandelbaren malignen Melanom zu signifikanten Therapieerfolgen führte.

Fe-NanoSys ist ein Gemeinschaftsprojekt von Prof. Dr. Mika Lindén (Universität Ulm, Anorganische Chemie II [AC II]), Dr. Anastasia Ryabova (General Physics Institute, Russian Academy of Sciences, Moscow [GPI-RAS]) und Dr. Rainer Wittig (ILM, Biologie), welches vom Altdirektor des ILM, Prof. Rudolf Steiner, sowie dessen langjährigen russischen Kooperationspartner Prof. Viktor Loschenov wissenschaftlich begleitet wird. In Fe-NanoSys werden chemo-/photodynamisch aktive Nanopartikel hergestellt und für die spezifische Wirkung im Prostatakarzinom funktionalisiert (AC II). Die Partikel werden durch GPI-RAS photophysikalisch charakterisiert und am ILM in rekombinanten Zelllinien und einem Tierversuchs-Ersatzmodell hinsichtlich ihrer biologischen Effekte getestet und priorisiert. Zuletzt werden die vielversprechendsten Kandidaten in einem Prostatakarzinom-Mausmodell in Kombination mit der Immuncheckpoint-Inhibition präklinisch evaluiert. Partner für diese finale Evaluierungsphase ist das renommierte Hertsen Moscow Oncology Research Institute. Das ILM sucht eine(n) Doktorand(in) der Biologie, Biochemie oder molekularen Medizin für die biologische Evaluierung der Partikel am ILM sowie die Begleitung der präklinischen Evaluierung des Verfahrens in Moskau.

Im gemeinsam von den Forschungsvereinigungen F.O.M. und DECHEMA am ILM durchgeführten IGF Projekt CellPulse konnten Parameter für die reversible Poration lebender Zellen mittels einzelner Laserpulse identifiziert werden. Dieses Verfahren stieß auf großes Interesse bei den Unternehmen des projektbegleitenden Ausschusses, weil es prinzipiell einen ortskontrollierten, standardisierten und markerfreien Transfer von Substanzen in Zellen in hohem Durchsatz ermöglichen kann. Vielversprechende Zielanwendungen der Technologie sind u. a. die Zellmanipulation in mikrofluidischen Applikationen (bspw. Organ-on-Chip Anwendungen) oder ein Laserpuls-vermittelter Antigentransfer in Immunzellen für
ex vivo Vakzinierungsverfahren. Das ILM strebt an, die Technologie in Folgeprojekten mit Industriepartnern in bestehende Plattformen für die Zellanalyse und -manipulation zu integrieren. Die Ergebnisse von CellPulse werden von Projektleiter Dr. Rainer Wittig bei der microTEC-Südwest Clusterkonferenz 2021 (am 18.03.2021), dem Fachkolloquium der Forschungsallianz Medizintechnik (am 23.03.2021) sowie der 3D Cell Culture 2021 Konferenz (05.-07.05.2021) vorgestellt.