Von Setznestern und Gecko-Füßen

Ich muss zugeben, ich bin schon ein wenig nostalgisch, während ich diesen Beitrag verfasse. Denn er ist der letzte in der Reihe „Mit Emilia durch den SFB“…
Aber kommen wir jetzt erstmal zum Eingemachten! Wie versprochen, geht es heute um die Handhabung der kleinen Mikroproben im SFB. Mit einem Durchmesser von kleiner als 1000 µm erfordert diese eine besondere Herangehensweise.

Die Spezialisten in diesem Fall sind die Kollegen aus dem Teilprojekt P04: Hochdurchsatzhandhabung. Dieses wird von Kirsten Tracht geleitet, die mir im Interview gegenübersaß. Der Projektbearbeitende ist Finn Meiners.

Besonders spannend bei der Handhabung, ist die Frage der Einbettung der Mikroproben, erklärt mir Frau Tracht. Denn da diese eben so klein sind, ist es gar nicht so einfach die Proben nicht zu beschädigen, also versehentlich einzufärben oder sie zu verwechseln. Das überrascht mich zunächst, da mir gar nicht klar war, dass alle Proben individuell gesehen werden. Aber natürlich macht es Sinn, dass man jede Probe einzeln betrachtet, also jede Probe eine etwas andere Behandlung erfährt, um im Hochdurchsatzverfahren möglichst viele unterschiedliche Versuche durchführen zu können. Und da die Proben so klein sind, ist es zudem gar nicht so einfach sie untereinander zu vertauschen.

Aus diesem Grund haben sich die Forscherinnen und Forscher im TP P04 Gedanken gemacht und haben ein paar gute Möglichkeiten für die Handhabung der Mikroproben gefunden. Am Anfang hat sich das Teilprojekt mit sehr viel mit sogenannten Mikropipetten beschäftigt. Das sind kleine Vakuum-Sauger, mit denen die Probe einfach angehoben und wieder losgelassen werden kann, ohne dass sie dabei beschädigt wird. Heike Sonnenberg aus dem TP D01: Mechanisch-physikalische Analyse benutzt eben diese, um damit ihre Mikroproben zu untersuchen und hatte eine Mikropipette auch schon in der Schule beim Modul „Evolution durch Metalle mit“, was bei der Forscherklasse auf großes Interesse stieß.

Eine andere vielversprechende Herangehensweise an die Proben ist eine Handhabung, die Gecko-Tape vorsieht. Bei Gecko-Tape handelt es sich um eine Art Klebeband, welches den Strukturen auf Gecko-Füßen nachempfunden ist. Das Gecko-Tape ist in der Lage, die Kugeln beschädigungsfrei aufzuheben und sie dort zu halten, da es viel größere Kräfte erzeugt, als es bei der Gewichtskraft der Kugel der Fall ist. Durch Scherprozesse lassen sich die Kugeln auch wieder ohne Beschädigungen absetzen. Der einzige Haken an der Sache ist, dass während des Scherprozesses die Kugeln zur Zeit noch durcheinandergeraten und man sie nicht mehr so einfach identifizieren kann.

Ein weiterer wichtiger Faktor für die Hochdurchsatzhandhabung ist die Einbettung der Proben. Wie kann dafür gesorgt werden, dass die Proben für jeden einzelnen Test, jede einzelne Einfärbung, jeden einzelnen Deskriptor immer in der Form vorliegen, wie es das Verfahren benötigt? Und wie kriegt man es hin, die Proben von der einen in die andere Variante einzubetten? Das sind alles Fragen, denen sich das TP P04 stellen muss. Um der Antwort auf dieser Frage näher zu kommen, wurde bereits die Einbettung in mehrere Materialien untersucht. Beispielsweise die Einbettung in Kunststoff, Klebstoff oder niedrig schmelzende Metalle. Aktuell wird an der Einbettung in Wachs geforscht. Allen gemeinsam ist dabei, dass in das jeweilige Material eine kleine Einkerbung gemacht wird, die wie eine Halbschale aussieht. Durch die Erzeugung eines Vakuums werden die Mikroproben anschließend in die kleine Kuhle gesogen und stabil positioniert. Es handelt sich dabei um die sogenannten Vakuumspann- und Setznester.

Und auch Kirsten Tracht frage ich zuletzt, ob sie eine Art Vision hat, wohin die Forschung im SFB einmal führen soll:
Wenn alle materialwissenschaftlichen, sowie logistischen und mathematisch-informatischen Prozesse ineinandergreifen, träumt Frau Tracht von einem vollautomatischen Material-Testcenter. Mit den entsprechenden Big-Data-Anwendungen und dem Einsatz von künstlicher Intelligenz, hätten die Forscherinnen und Forscher des SFBs 1232 womöglich eine Möglichkeit geschaffen, mit einem sehr hohen Durchsatz in sehr kurzer Zeit Werkstoffe zu charakterisieren und gezielt für bestimmte Anwendungen zu finden. Und das würde in der Forschung, wie auch im alltäglichen Leben einen kaum einschätzbaren Mehrwert darstellen.