Leibniz-Preisträger Franz Pfeiffer leitet Munich School of BioEngineering

Integratives Forschungszentrum der TUM setzt europäische Maßstäbe

2017-03-30 – Nachrichten aus dem Physik-Department

Die Munich School of BioEngineering (MSB) der Technischen Universität München (TUM) erweitert zwei Jahre nach der Gründung ihren Wirkungsradius: Mit der bevorstehenden Eröffnung des assoziierten Zentrums für Translationale Tumorforschung (TranslaTUM) erhalten Physiker, Ingenieure und Mediziner inmitten des TUM-Klinikums in München einen gemeinsamen Laboratoriumsneubau für die transdisziplinäre Forschung. Der Neubau für das Bayerische Kernresonanz-Zentrum (Garching) steht kurz vor der Eröffnung. Mit dem Neubau für die Proteinforschung, der in zwei Jahren – ebenfalls in Garching – fertiggestellt sein soll, komplettiert sich die thematisch umfassendste Bioengineering-Struktur in Europa. Die Neubauten umfassen ein Investitionsvolumen von mehr als 135 Millionen Euro, hälftig finanziert vom Bund. Der Leibniz-Preisträger Prof. Franz Pfeiffer (44) folgt zum 1. April 2017 dem Gründungsdirektor Prof. Axel Haase nach.

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Leibniz-Preisträger Prof. Franz Pfeiffer (l.) wird der neue Direktor der Munich School of BioEngineering (MSB). – Photo: Andreas Heddergott / TUM

Gegründet 2015, ist die Munich School of BioEngineering (MSB) ein fakultätsübergreifendes Integratives Forschungszentrum mit Promotionsrecht, verankert in der Grundordnung der TUM. Seine Aufgaben definieren sich an den modernen Ausrichtungen des Biomedical Engineering, das heißt an der Erkenntnis- und Wertschöpfungskette Molekül – Organismus – Patient. Damit wird es, zielgerichtet auf medizinische Fragestellungen, von der naturwissenschaftlichen Forschung geleitet und von den Ingenieur- und Computerwissenschaften ausgestaltet.

Die apparatebezogene klassische Medizintechnik (z.B. technische Assistenzsysteme) ist trotz ihrer weiterhin großen Bedeutung kein Kernelement der MSB. Die Forschung greift vielmehr auf die Funktion der Gene, auf den Informationstransport zwischen den Zellen, auf die Prozesse der Proteinfaltung und auf das strukturell-mechanistische Zusammenspiel von Proteinen zurück.

Mit diesem neuen, aus den galoppierenden Fortschritten der biowissenschaftlichen Forschung resultierenden Wissen wird der Kompass der medizinischen Technologien neu eingestellt, wobei „Big Data“ eine ebenso große Rolle spielt wie die technische Miniaturisierung sowie biologische Mikroskopie- und Bildgebungsverfahren. Damit stehen die Zell- und Proteinbiochemie, biologische Mikroskopie, Bio- und Medizinphysik, Halbleitertechnologie und Robotik im Zentrum eines neuen, zwischen Naturwissenschaften, Technologieentwicklung und Medizin verschränkten Forschungsbereichs Bioengineering. Über alle diese Kompetenzfelder, eine starke Informatik und Angewandte Mathematik eingeschlossen, verfügt die TUM.

Die Munich School of BioEngineering umfasst vier Forschungssektoren:

Sensorik und Biomedizinische Bildgebung

Beispiele:

  • Optoakustik als biologisches Bildgebungsverfahren, das die Emission von Ultraschall nach Absorption von Laserlicht zur Abbildung von Stoffwechselvorgängen nutzt.
  • Phasenkontrast als hochsensitives Röntgenverfahren in der Radiographie & Computertomographie, das den Wellencharakter von Röntgenlicht zur Früherkennung von Lungenkrankheiten und Tumoren benutzt.
  • Multimodale Molekulare Bildgebung als kombiniertes Diagnoseverfahren, das die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) und Kernspintomographie (MRI) zur simultanen Detektion von Anatomie, Struktur und Stoffwechsel im Gewebe benutzt.

Synthetische Biologie & Biomolekulare Systeme

Beispiele:

  • DNA-Origami als Bottom-up-Syntheseverfahren zur Erzeugung und zum Verständnis des Aufbaus zellulärer Strukturen und Mechanismen.
  • Bioinformatik und Rechnergestützte Biologie als Vorhersagewerkzeug zur Erforschung der Proteinfaltung.
  • Funktionelle Proteomanalyse als Bioanalytikverfahren für Proteine zur Erforschung der molekularen Mechanismen bei Krebserkrankungen.

Biomaterialien und Bio-Inspired Engineering

Beispiele:

  • Mikroskopie und Mikromechanische Modellierung als Methode zum Verständnis der biologisch-mechanischen Eigenschaften des Knorpel-Knochen-Apparats.
  • Computerbasierte Modellierung als Basis zur Vorhersage der Blut- und Atem-Strömungsprofile im Zusammenhang mit Herz- und Lungenkrankheiten.
  • Elektrochemische Sensorfelder als Messmethode chemischer Signale von Zellen in Echtzeit zur Erzeugung strukturierter Zellnetzwerke.
  • Bionik als Brückenbauerin zwischen Natur, Medizin und Technik.

Biomedizinische Technologien

Beispiele:

  • Kognitive Systeme in multifunktionalen Hochleistungsrobotern zur Verbesserung robotergestützter medizinischer Anwendungen.
  • Neuronale Informationsverarbeitung und Nanoelektronik für verbesserte Innenohrimplantate zur Unterstützung des Hörsystems.
  • Laserbasiertes Kompaktsynchrotron Munich Compact Light Source (MuCLS) als Quelle hochbrillanter Röntgenstrahlen zur mikroskopischen Erforschung von biologischen und biomedizinischen Fragestellungen im Zusammenhang mit Krankheiten.

Zur Herausbildung einer Wissenschaftsgemeinschaft im Bioengineering wurde die ehemalige Graduate School GSISH (Information Science in Health) thematisch in die TUM Graduate School of Bioengineering (GSB) umgewandelt, die weiterhin unter der Leitung von Prof. Axel Haase steht. Der internationale Studiengang „BioEngineering“ (M.Sc) startet zum Wintersemester 2018/19 und verbindet die Ingenieursdisziplinen mit den Fragestellungen der Biologie, Biophysik und Medizin, fokussiert auf Krebs-, Herz-Kreislauf- und Stoffwechselkrankheiten. Der Studiengang wird koordiniert von dem Leibniz-Preisträger Prof. Vasilis Ntziachristos, Lehrstuhl für Biologische Bildgebung.

Die Leitung der MSB übernimmt in der Nachfolge des Gründungsdirektors Prof. Axel Haase der Leibniz-Preisträger Prof. Franz Pfeiffer, Lehrstuhl für Biomedizinische Physik. Er ist auf dem Gebiet der medizinischen Bildgebungsverfahren international ausgewiesen und hat unlängst das weltweit beachtete Kompaktsynchrotron MuCLS entwickelt. Der Direktor wird bei seinen Leitungsaufgaben von einem Steuerungskollegium unterstützt. Das Forschungskollegium − derzeit Mitglieder aus acht Fakultäten − gestaltet die Forschungsprogrammatik des Instituts aus, in laufender Abstimmung mit den assoziierten Einrichtungen TranslaTUM (München), Munich Center for Functional Protein Assemblies (Garching), Bavarian NMR Center (Garching), Bavarian Biomolecular Mass Spectrometry Center (BayBioMS, Freising-Weihenstephan) und dem TUM Entrepreneurship Center (Garching). Das TUM Institute for Advanced Study (TUM-IAS) bringt sich mit internationalen Spitzenforschern in die Arbeit der MSB ein, ebenso das EU-geförderte Postdoktoranden-Programm der TUM.

Für zentrale Kooperationsprojekte und als Adresse der MSB steht das im Jahr 2001 für die Medizintechnik der TUM fertiggestellte Forschungsgebäude im Zentrum des Campus Garching zur Verfügung.

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