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Nano-/Bio-Materialien

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Liechtenstein-Hayek-Saal
Plenary / Panel
German and English language

Vortragende

Nobelpreisträger für Physik; Professor emeritus, Institut für Festkörperforschung, Forschungszentrum Jülich GmbH, Jülich Abstract Key Note
 Magnetismus in Nanostrukturen

1. Eigenschaften magnetischer Nanoteilchen and ihre Ahängigkeit von Grösse, Form und Temperatur: Superparamagnetismus

2. Preparation von Nanoteilchen: aus übersättigten Lösungen, Micellen als Nanoreaktoren, Herstellung von beads

3. Anwendungen magnetischer Nanoteilchen und  beads : Einschleusen von DNA in Zellen, Kontrastverbesserung in der NMR Tomographie, Wirkstofftransport im Körper, magnetische Trennung, Zerstörung von Krebsgewebe durch lokales Überhitzen

4. Magnetische Schichtstrukturen und deren Eigenschaften

5. Präparation: Sputterverfahren, Molekularstrahlepitaxie, laterale Strukturierung

6. Anwendungen: Sensoren, Dünnfilmmedien, Spinströme für die Datenspeicherung

7. Systeme: Mit Antikörpern dekorierte Sensoren und Beads zum Nachweis von Antigenen
a.o. Professor, Sektion für Histologie und Embryologie, Medizinische Universität Innsbruck Abstract
MATERIALS AT THE BORDERLINE BETWEEN CHEMISTRY AND LIFE: NANOSTRUCTURES IN DIAGNOSTIC MOLECULAR IMAGING

Materials at the smallest size scales are physicochemical in their structure and interactions. As structures grow larger than a few nanometers their complexity allows regional differentiation, so that for example one part of the structure may serve as recognition motif, a second part may move slightly to permit specific interaction with another structure and a third may bear highly specific information: differentiation within the structure allows it to carry out specific tasks under defined conditions. Enzymes and antibodies are familiar examples a few nanometers in size, but slightly larger structures appear to reach a certain critical complexity that allows multifunctional performance of tasks essential in living cells. Numerous components of the living cell are nanostructures of this size: ribosomes ~30 nm diameter, nuclear pores 145x80 nm, ion channels with 4 nm pore diameter, DNA and RNA ~2 nm strand diameter, several classes of intracellular vesicles 40-60 nm in diameter, elements of the cytoskeleton with strand thicknesses 4 nm, 10 nm or 25 nm, and even cell membranes in one important dimension (thickness: ~10 nm). Extracellular fibres such as collagen, 60 nm in diameter, and many matrix molecules such as glycosaminoglycans with 3 nm diameter chains of 250 nm length, are also in this size range. In one sense, living cells and tissues contain many nano-machines essential for their function. Viruses generally are also in this size range and, although not alive, present a wide repertoire of the behaviours required in the components of living cells as, for example: specific recognition and adhesion (in this case, to a living cell), followed by internal movement leading to injection of physiologically active materials (DNA, RNA) into the cell. This pre-defined sequence of actions mimics events characteristic of living organisms, for example specific recognition and adhesion of ribosomes to mRNA and endoplasmic reticulum followed by movement of the ribosome along the RNA and injection of the newly-formed polypeptide strand into the endoplasmic reticulum. These behaviours, not found in structures smaller than approximately 10 nm, are precisely those which bear a rich potential in the field of diagnostic molecular imaging.

Nanoparticles in the size range 20-200 nm, constructed of materials as different as gold, lipids, proteins, or iron oxide, are under development across the world to carry out specific recognition of molecules characteristic of disease states, and to follow up the specific recognition by insertion of physiologically active agents such as drugs, DNA or RNA into the cells bearing those molecules. The first and simplest such particles are already in use in clinical applications, and a wide range of more highly developed particles is in preparation. All the particles under development are much more primitive than viruses, so a large potential for improvement exists. Our group in Innsbruck, in collaboration Austria- and Europe-wide with several project partners, is interested in enabling one further function not usually found in living cells or viruses: the capacity to signal to doctors the precise location of the particle within the human body. This requires attachment of any of a long list of signalling materials including iron, gadolinium, iodine, gold, dyestuffs, and many more. That this endeavour will succeed is evident because it already works well in Nuclear Medicine. We plan to combine the flexible multi-functionality of nano-machinery with the signalling capacities known in nuclear medicine, with the further aim of achieving this for imaging modalities such as MRI, ultrasound and photo-acoustic imaging. The timeline for realising this potential of, for example, early flagging of cardiovascular disease or of non-symptomatic malignancies, bearing in mind the necessity of avoiding risks such as toxicity, is 10-15 years from now.
Professor, Computational Physics, Fakultät für Physik, Universität Wien Abstract
Atomistische Simulation: Materialforschung im virtuellen Labor

Die Computersimulation hat sich in vielen wissenschaftlichen Disziplinen zu einem der Hauptmotoren für Fortschritt und Innovation entwickelt und findet vor allem in den Naturwissenschaften breite Anwendungen, die von der Nanotechnologie zur Molekularbiologie und Astrophysik reichen. Durch den Einsatz von Hochleistungsrechnern können komplexe Modelle detailgenau und wirklichkeitsnah simuliert und dadurch wesentliche neue Erkenntnisse gewonnen werden. Auch in den Materialwissenschaften ist die Computersimulation zu einer Schlüsseltechnologie geworden, die sowohl in der Grundlagenforschung als auch in der industriellen Entwicklung eine wesentliche Rolle spielt. Viele Materialeigenschaften können nur auf dem Niveau einzelner Atome verstanden werden, die im Experiment oft nur schwer beobachtbar und manipulierbar sind. Mit Hilfe moderner quantenmechanischer und statistisch-mechanischer Simulationsalgorithmen können nun die Wechselwirkungen zwischen den atomaren Bausteinen eines bestimmten Materials berechnet und daraus wichtige Materialeigenschaften bestimmt werden. Das dadurch gewonnene atomistische Verständnis der ablaufenden Prozesse ist auch der Schlüssel zum gezielten Materialdesign. Anhand einiger Beispiele, die vor allem aus dem Bereich der nanostrukturierten Materialien stammen, wird in diesem Vortrag die Anwendung und Bedeutung moderner Computersimulationsmethoden in den Materialwissenschaften erläutert.
Vorstand, Core Facility Microscopy, Medizinische Universität Graz Abstract
Toxikologie von Nanopartikeln

Durch bedeutende Fortschritte in den Materialwissenschaften ist die kontrollierte Herstellung von Partikeln im Nanometermaßstab möglich geworden. Dies hat nicht nur in vielen Bereichen der Industrie, sondern auch in der Medizin neue Dimensionen eröffnet und bisher undenkbare Anwendungen in greifbare Nähe gerückt. Bei all diesen positiven Entwicklungen muss jedoch beachtet werden, dass man über das mögliche Gefahrenpotential dieser Teilchen und über Aufnahme, Wirkung, Metabolisierung und Ausscheidung auf zellulärer Ebene und auf Organebene bisher wenig weiß.
Die Abschätzung des Risikopotentials ist im Falle der Nanopartikel besonders komplex, da neben der chemischen Zusammensetzung, Hydrophilizität, Form, Oberflächenladung insbesondere die Größe einen entscheidenden und alle anderen Eigenschaften modulierenden Einfluss haben. Größe und physikalisch-chemische Eigenschaften interagieren in unterschiedlicher Weise und bestimmen das biologische Verhalten der Partikel. Wechselwirkungen mit Bestandteilen physiologischer Medien und mit Plasmaproteinen sind mit heutigem Wissen noch nicht vorhersehbar. Daher sind systematische Untersuchungen an verschiedenen biologisch relevanten Systemen mit isolierter Veränderung einzelner Partikelparameter nötig, um hier mehr Klarheit zu gewinnen.

Im Vortrag werden unter anderem die folgenden Punkte angesprochen: potentiell schädigende Wirkungen von Nanopartikeln im Organismus am Beispiel von Umwelt-Nanopartikeln, Unterschiede in der Exposition von Umweltpartikeln gegenüber Nanopartikeln im medizinischen Einsatz, Veränderung physikalisch-chemischer Partikeleigenschaften in physiologischen Medien, Testsysteme zur Erfassung möglicher Schädigungen, Initiativen an der MedUni Graz, um das Gefahrenpotential von synthetisch hergestellten Nanopartikeln zu erfassen.
Professor, Institute of Wood Science and Technology, University of Natural Resources and Life Sciences, Tulln; Cooperation Platform Forest-Wood-Paper (FHP), Vienna Abstract
Holz ist im lebenden Stamm ein über Jahrmillionen optimierter Hochleistungsverbundwerkstoff aus Cellulose, Hemicellulose und Lignin mit einem hoch spezialisierten zellularen Aufbau. Der polymere Rohstoff Holz mit seinem faszinierenden Eigenschaftspotenzial unterliegt zunehmend einem Konflikt über die Nutzung als Massivholz, Holzwerkstoff, Faserrohstoff für Zellstoff und Papier, Chemierohstoff sowie als Energieträger. Lignocellulosische Naturfasern bilden dabei eine interessante Erweiterung des Rohstoffpotenzials.
Der Vortrag konzentriert sich auf die Nutzung des Rohstoffes Holz als Holzwerkstoff, wobei die Innovationspotenziale als Verbundwerkstoff und auch die Grenzen seiner Leistungsfähigkeit aufgezeigt werden. Als besondere Herausforderung gilt dabei der Aufschluss des bereits hochsynthetisierten Rohstoffes in geeignete Partikel und Fasern sowie das Reengineering zu Werkstoffen mit Hilfe von Klebstoffen und technologischen Verfahren.
Vositzender der Geschäftsführung, Kelheim Fibres GmbH, Kelheim Chair

Dr. Dr. h.c. mult. Peter Andreas GRÜNBERG

Nobelpreisträger für Physik; Professor emeritus, Institut für Festkörperforschung, Forschungszentrum Jülich GmbH, Jülich

1959-1963 Studies of physics at Johann Wolfgang Goethe-Universität University in Frankfurt am Main, Germany, intermediate diploma 1962
1963-1969 Continues studies of physics at Darmstadt University of Technology, Germany, diploma 1966, doctor's degree 1969
1969-1972 Postdoctoral Fellow of National Research Council of Canada at Carleton University in Ottawa, Canada
since 1972 Research scientist at the Institute of Solid State Research at Forschungszentrum Jülich, Germany
1984 Habilitation at the University of Cologne, Germany, "Privatdozent"
1984-1985 Research stay at Argonne National Laboratory, Illinois, USA
1986 Activities in the field of antiferromagnetic coupling in Fe/Cr/Fe layers
1988 Work on the GMR effect in Jülich, Germany
1992 Appointment as adjunct professor at the University of Cologne, Germany
1998 Six-month research stay at the University of Sendai and at Tsukuba Research Centre, Japan
2004 After 32 years at Jülich, Germany, Peter Grünberg retires, but continues working
2007 Helmholtz Professorship, Forschungszentrum Jülich, Germany

Dr. Paul DEBBAGE

a.o. Professor, Sektion für Histologie und Embryologie, Medizinische Universität Innsbruck

  B.Sc. Honours Botany, Durham University
1968 Student of Botany, Durham University
1971-1974 Assistant, Institute for Biological Cybernetics, Max-Planck-Society, Tübingen
1974-1975 Assistant, Developmental Neurobiology Institute, Medical Research Council, Carshalton
1975-1982 Assistant, Anatomy Department, University College, London
1976 M.Sc. By thesis "Electron microscopical investigations of the synaptic contacts in the first optic ganglion of the housefly, Musca domestica", Durham University
1980 Doctor of Philosophy by thesis "Immunocytochemical and lectin histochemical studies of embryonic rat and chick spinal cord cellsin tissue culture", University College London,
1982-1985 Stipendiate and assistant, Research Group for Multiple Sclerosis, Max-Plank-Society, Würzburg
1985-1986 Assistant, Department of Neurosurgery, University of Göttingen
1986-1996 Assistant, Lecturer and Assistant Professor, Department of Histology and Embryology, Ludwig-Maximilians-University, Munich
1994 Habilitation in Anatomy at the Medical Faculty, Ludwig-Maximilians-University, Munich
1996-2008 Lecturer and Professor, Institute for Histology and Embryology, University of Innsbruck
1997 Habilitation in Histology and Embryology at the Medical Faculty of the Leopold-Franzens-University, Innsbruck

Mag. Dr. Christoph DELLAGO

Professor, Computational Physics, Fakultät für Physik, Universität Wien

1991 University of Vienna, Diploma, Physics
1996 University of Vienna, Ph. D., Physics
1993-1996 University of Vienna, Institute for Experimental Physics, research assistant
1996-1999 University of California at Berkeley, Department of Chemistry, Schrödinger Fellow of the Austrian Science Foundation (FWF)
1999-2003 University of Rochester, Department of Chemistry, Assistant Professor
since 2003 Full Professor of Computational Physics, University of Vienna

Dr. Eleonore FRÖHLICH

Vorstand, Core Facility Microscopy, Medizinische Universität Graz

1977-1982 Study of Biochemistry at the University Tübingen
1982 Diploma in Biochemistry, Tübingen
1982-1987 Study of Medicine at the University Heidelberg
1987-1988 Internship LKH Reutlingen
1988 Medical degree, Tübingen
1988-1989 Specialization in Dermatology, Karlsruhe
1989-2001 Specialization in Macroscopic Anatomy and Histology (teaching and research on melanoma, thyroid and retina) at the Institute of Anatomy, Tübingen
2002 Habilitation for Macroscopic Anatomy and Histology, Tübingen
2002-2004 Associate professor at the Institute of Anatomy, Graz
2004-2006 Group leader (drug development for metabolic liver diseases), Oridis-Biomed, Graz
2007 Appointment as "außerplanmäßiger Professor" at the University Tübingen
since 2007 Director (Core Facility Microscopy), Center for Medical Research, Medical University Graz

Dipl.-Ing. Dr. nat. techn. Alfred TEISCHINGER

Professor, Institute of Wood Science and Technology, University of Natural Resources and Life Sciences, Tulln; Cooperation Platform Forest-Wood-Paper (FHP), Vienna

 Studium der Holzwirtschaft an der Universität für Bodenkultur Wien, anschließend Universitätsassistent und Dissertation am Institut für Holzforschung der BOKU Wien, Forschungsstipendium an der University of Washington, Seattle/USA
1991-2000 Lehrer für Holztechnologie an der HTBLuVA Mödling und Leiter der staatlichen Versuchsanstalt für Holzindustrie (später der akkreditierten Versuchsanstalt) der HTBLuVA Mödling
2000 Ruf an die Universität für Bodenkultur (BOKU) Wien als Universitätsprofessor für Technologie des Holzes und Leiter des Instituts für Holzforschung
seit 2001 Wissenschaftlicher Leiter des Kompetenzzentrums für Holzverbundwerkstoffe und Holzchemie, wissenschaftlicher Leiter, Kompetenzzentrum Wood Kplus

DDr. Haio HARMS

Vositzender der Geschäftsführung, Kelheim Fibres GmbH, Kelheim

 Studium der Chemie und des Rechts an der Universität Wien, 3 Jahre als Studien- und Forschungsassistent am Institut für physikalische Chemie
1983 Eintritt in die chemische Forschung der Lenzing AG, Lenzing, Österreich
1985 Entsendung in das indonesische Tochterunternehmen P.T. South Pacific Viscose, mit Verantwortung für Produktion und Technik und ab 1988 als CEO
1991 Rückkehr in die Lenzing AG als Leiter der strategischen Konzernplanung und Beteiligungsverwaltung, ab 1995 als Leiter Forschung und Entwicklung und ab 2005 Leiter Corporate Services and Research
 Vorlesungstätigkeit an der Montanuniversität Leoben, Karl-Franzens-Universität Graz, Universität Stuttgart, Ecole des Mines de Paris
seit 2008 Vorsitzender der Geschäftsführung der Kelheim Fibres GmbH, Kelheim, Deutschland