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Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2020-09-01 - 2021-08-31

Seit dem durch das neuartige Coronavirus (SARS-CoV-2) verursachten COVID-19-Ausbruch besteht die unmittelbare Notwendigkeit, seine Ausbreitung zu kontrollieren, insbesondere durch die Entwicklung einer wirksamen Impfung. Anders als bei den meisten untersuchten Impfstoffentwicklungen schlagen wir die Herstellung von S-Layer-coronavirus-Spike-Protein-Fusionsproteinen zur Verwendung als immunogene Zusammensetzung für eine intranasale und orale Applikation vor. Die wissenschaftlichen Grundlagen für derartige Proteinmaterialien wurden vor Jahrzehnten in unserer Abteilung entwickelt und intensiv erforscht - jedoch nicht mit der COVID-bezogenen Proteinfunktionalisierung. Unser Ziel in dieser strategischen Partnerschaft mit AVALON Globalcare ist es, eine Immunisierungsstrategie zu entwickeln, die nicht unbedingt zu einem vollständigen Schutz gegen COVID-19-Infektionen führt, aber zumindest vorübergehend eine Immunisierung erreicht, oder zumindes bestärkt wird. Das immunologische Know-how des Partners AVALON GloboCare, USA, und der BOKU werden im Projekt vereinigt und diese neue Strategie beforscht. In dieser Zusammenarbeit wollen wir eine ausreichende Immunisierung (Immunstimulation) induzieren, um die Entwicklung eines schweren COVID-19 Krankheitsverlaufes zu verhindern, das häufig von organschädigenden Prozessen begleitet wird. Der endgültige Impfstoff wird an der BOKU auf Laborebene untersucht. Der industrielle und kommerzielle Anteil des Projektes liegt in der Hand von AVALON GloboCare. Wir gehen davon aus, dass die Entwicklung eines Schleimhautimpfstoffs (für die intranasale und orale Anwendung) an der BOKU weniger anspruchsvoll sein wird als die Herstellung von Impfstoffen für die intramuskuläre oder subkutane Anwendung. Ein solcher Schleimhaut-durchdringender Impfstoff stellt mit vielen Aspekten einen für uns ausgesprochen interessanten, wissenschaftlichen Aspekt dar.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2020-09-01 - 2021-09-30

Neuartige Photovoltaiktechnologien („Emerging“ PV technologies) ermöglichen es, ultradünne, flexible und portable Solarzellen herzustellen, die neue Anwen-dungsgebiete erschließen (von der Gebäude- bis zur Medizintechnik). Die hierfür eingesetzten an-/organischen Advanced Materials, wie bestimmte Polymere, Perovskite, Quantum Dots etc., haben ein großes Potenzial, die Energieeffizienz von Solarzellen zu steigern, aber bergen als kritische Rohstoffe (‚CRMs‘) ein hohes Risiko bzw. auch Ungewissheiten. Deshalb soll im Projekt SolarCircle ein Review über und eine Kategorisierung von einsetzbaren Advanced Materials sowie eine Abschätzung des Anwendungs- und Verbreitungspotenzials durchgeführt werden. Ebenfalls soll eine Grundlage für die Bewertung potenzieller Freisetzungs- und Entsorgungsszenarien von Emerging PV-Technologien unter besonderer Berücksichtigung von Kreislaufwirtschafts- und Nachhaltigkeitsaspekten erfolgen. Ziel von SolarCircle ist es, eine Entscheidungsgrundlage für R&D, Behörden und EndverbraucherInnen im Sinne einer nachhaltigen Entwicklung von Emerging PV-Technologien zu konzipieren. In einem Stakeholder-Workshop soll dieses Konzept anhand eines konkreten Beispiels diskutiert werden, um ein kongruentes und validiertes Konzept („Descision supporting tool“) für zukünftige PVtechnologiebezogene Forschungen und Anwendungen zu erhalten.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2016-10-01 - 2021-09-30

Archaeen sind eine der ältesten Lebensformen die auf der Erde existieren. Diese einzelligen Organismen leben oft in extremen Biotopen. Viele Vertreter der Archaeen besitzen die Fähigkeit bei sehr hohen Temperaturen (d.h. über 80 °C), sehr niedrigen oder hohen pH-Werten, hohen Salzkonzentrationen oder hohen Drücken zu leben. Da bei vielen Archaeen die Zellhülle nur aus einer sehr dünnen Fettschicht (Lipidmembran), die von einer kristallinen Proteinschicht umhüllt wird, besteht, stellt sich die Frage wie die Natur diese hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber extremen Umweltbedingungen bewerkstelligt. Das Projekt „Herstellung und Charakterisierung von künstlichen archaealen Zellhüllen und deren Bedeutung als Modellmembran“ beschäftigt sich mit der Isolierung der biologischen Bausteinen (Lipide und Proteine) und dem Nachbau künstlicher Zellhüllen daraus. Es soll die Frage geklärt werden wie die Selbstorganisation der Etherlipide und der Oberflächenproteine im Detail abläuft. Zudem geht das Projekt der Frage nach welche Eigenschaften der Biomoleküle selbst und deren Verankerung untereinander zu den makroskopischen Zellhüllen mit erstaunlicher Widerstandsfähigkeit gegenüber extremen Biotopbedingungen führen. Zu diesem Zweck werden erstmals ausgewählte Stämme von Archaeen im Bioreaktor gezüchtet und daraus die Grundbausteine, das sind Oberflächenproteine und Fette (sogenannte Etherlipide), isoliert. Zusätzlich können die Oberflächenproteine auch genetisch hergestellt und verändert werden. So können Ankergruppen in das Protein eingefügt werden um dann spezifisch an die Etherlipide binden zu können. Dies ist ein neuer Ansatz den noch keine Forschergruppe zuvor versucht hat. Durch Anwendung des Bauprinzips, das in der Natur zu beobachten ist, werden Schicht für Schicht die Zellhüllstruktur von Archaeen nachgebaut. Dabei wird jeder Schritt mittels modernsten mikroskopischen und Oberflächen-sensitiven Techniken verfolgt und analysiert werden. Es kommen dabei neben hochauflösender Licht- und Fluoreszenzmikroskopie auch ein Elektronen- und ein Rasterkraftmikroskop als bildgebende Methoden zum Einsatz. Als wichtigste Oberflächen-sensitive Methoden seien die Oberflächenplasmonenresonanz Spektroskopie und die Schwingquarzmikrowaage mit Dissipationsmessung genannt. Diese Methoden dienen zur Bestimmung der Morphologie, Schichtausbildung, Dicke (im Nanometerbereich) und Beschaffenheit der Schichten. Aus den Ergebnissen dieses Projektes können wertvolle Erkenntnisse bezüglich der Isolierung und vor allem der Selbstorganisation von Zellwandbausteinen gewonnen werden. Aus diesem Wissen heraus können Oberflächenbeschichtungen mit sehr spezifischen Eigenschaften (z.B. antihaftend oder selbst-reinigend) hergestellt werden. Als weitere Einsatzgebiete sind biomimetische Membransysteme zu nennen, mit denen man die Zellwände der Archaeen studieren und modellieren kann. Letztere haben aber auch ein großes Potential um als Modellsysteme zu dienen, in denen man Membran-aktive Peptide und Membranproteine einbauen und systematisch untersuchen kann. Damit könnte es auch möglich sein hoch sensitive Diagnose- und Sensorsysteme zu entwickeln.

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