Mit einem innovativen Kraftkalibriergerät für Mikro- und Nanokraftsensoren, das Forscher der Technischen Universität Ilmenau entwickelt haben, lassen sich sehr präzise Messungen im Nano-Newton-Bereich vornehmen. Dafür sind Prof. Thomas Fröhlich und sein Team vom Institut für Prozessmess- und Sensortechnik mit dem Thüringer Forschungspreis 2018 in der Kategorie „Angewandte Forschung“ ausgezeichnet worden.
Das Ilmenauer Kalibriergerät wird künftig in der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig für Cantilever-Kalibrierungen und für internationale Vergleichsmessungen eingesetzt. Die damit sehr exakt kalibrierten Mikrokraftsensoren werden als Herzstück bei Raster-Kraft-Mikroskopen eingesetzt: Deren Cantilever ist eine mikroskopisch kleine Abtastnadel, nicht länger als die Dicke eines Haars. Diese Mikroskope sind für die Medizin, die Biologie und die Biophysik von großer Bedeutung. So werden sie beispielsweise in der Krebsforschung eingesetzt, um nanomechanische Eigenschaften von kranken Zellen zu untersuchen.
Zwar ist den Medizinern bereits bekannt, dass kranke Zellen veränderte nanomechanische Eigenschaften aufweisen, die Zusammenhänge und Ursachen können nun aber besser erforscht werden. Messungen mit Mikrokraftsensoren haben auch zu einem tieferen Verständnis der Eigenschaften von Proteinen, DNA-Molekülen und anderer biologischer Strukturen beigetragen. So konnten die Kräfte zwischen komplementären DNA-Strängen genau gemessen werden.
Kalibriergerät auch für weiche Cantilever geeignet
Für Anwendungen in der Biotechnologie oder den Live-Sciences sind bei der Abtastung biologischer Proben Rasterkraft-Mikroskop-Cantilever erforderlich, die die Zellen oder Biofilme nicht mechanisch beschädigen. Auch solche sehr weichen Cantilever mit kleiner Federkonstante können nach der neuen Ilmenauer Methode kalibriert werden.
Für das innovative Verfahren des Forscherteams um Prof. Thomas Fröhlich wurde bereits ein Patent erteilt. Mit dem Thüringer Preis ehrt das Land seit 1995 Spitzenleistungen in der Forschung an Hochschulen und außeruniversitären Forschungseinrichtungen des Landes. Damit verbunden ist ein Preisgeld von 25 000 Euro.
