Exzellente Forschung in Clustern

In der ersten Förderlinie der Exzellenzstrategie haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Freiburg und weiterer Partnerinstitutionen die Cluster CIBSS – Centre for Integrative Biological Signalling Studies und livMatS – Living, Adaptive and Energy-autonomous Materials Systems eingeworben. Die neuen Exzellenzcluster haben zum 1. Januar 2019 ihre Arbeit aufgenommen.

CIBSS – Centre for Integrative Biological Signalling Studies

Wie stimmen 30 Billionen Zellen ihre Entwicklung und Funktion aufeinander ab, um gemeinsam einen gesunden menschlichen Organismus zu bilden und zu erhalten? Im Cluster CIBSS – Centre for Integrative Biological Signalling Studies haben sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit dem Ziel zusammengeschlossen, diese biologische Kommunikation auf allen Ebenen umfassend zu verstehen: von einzelnen Molekülen bis hin zum gesamten Organismus, von biochemischen Reaktionen, die in Mikrosekunden ablaufen, bis hin zu biologischen Signalen, die eine Lebensspanne andauern, von den Kommunikationsprozessen in einfachen, einzelligen Pilzen bis hin zu denen in Pflanzen, Tieren und Menschen.

Doch CIBSS-Forscherinnen und -Forscher wollen nicht nur die biologische Kommunikation verstehen, sie wollen auch mitreden: Um Kommunikationssignale für bestimmte Anwendungen zu kontrollieren oder fehlerhafte Kommunikationssignale etwa bei Krankheiten zu korrigieren, werden sie daher neue Präzisionstechnologien aus der synthetischen und chemischen Biologie entwickeln.

Ein Ziel von CIBSS ist es unter anderem, die Verarbeitung von Signalen in Immunzellen so zu optimieren, dass Krebszellen oder Krankheitserreger effizienter bekämpft werden können. Zudem möchten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Kommunikation von Pflanzenwurzeln mit ihrer Umgebung verstehen und anschließend so steuern, dass Pflanzen widerstandsfähiger gegen die Folgen des Klimawandels werden und weniger Dünger benötigen.

Partner: Universitätsklinikum Freiburg, Max-Planck-Institut für Immunbiologie und Epigenetik

Sprecherteam: Prof. Dr. Wilfried Weber, Prof. Dr. Carola Hunte, Prof. Dr. Wolfgang Driever

Koordination: Dr. Christina Groß

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livMatS – Living, Adaptive and Energy-autonomous Materials Systems

Der Cluster livMatS – Lebende, adaptive und energieautonome Materialsysteme entwickelt bioinspirierte Materialsysteme, die sich autonom an unterschiedliche Umgebungen anpassen und saubere Energie aus ihrer Umgebung ernten. Heutige Materialien haben Eigenschaften, die ihnen bei ihrer Herstellung mitgegeben wurden: Zum Beispiel verfügen sie über eine bestimmte Festigkeit, Härte, Transparenz oder Leitfähigkeit, die sich, bis auf unvermeidliches Altern, während der Lebensdauer des Materials kaum ändert. Im Gegensatz dazu ist die belebte Natur von ständigen Veränderungen geprägt. Der Schlüssel zum Überleben aller Lebewesen liegt in der größtmöglichen Anpassungsfähigkeit an ihre jeweilige Umgebung. Diese Anpassungsfähigkeit kostet jedoch Energie, die durch Nahrung oder Sonnenlicht bereitgestellt werden muss.

Die Vision von livMatS ist, das Beste aus beiden Welten – der Natur und der Technik – zu verbinden: Der Cluster entwickelt rein technische, jedoch vom Verhalten her quasi-lebendige Materialsysteme, die die Ansprüche von Menschen an zukunftsweisende Umwelt- und Energietechnologien erfüllen. Die Forschung zu Akzeptanz und gesellschaftlicher Relevanz dieser autonomen Systeme und zu deren Nachhaltigkeit sind wichtige Bestandteile der Entwicklung.

Für die Materialsysteme gibt es zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten: Prothesen, die sich automatisch und batterielos – etwa durch Ausnutzung von Körperwärme – an die Trägerin oder den Träger anpassen können. Protektoren wie zum Beispiel Helme, die sich Dämpfungsmechanismen aus der Natur zum Vorbild nehmen, oder so genannte Soft Machines, die Objekte durch Ertasten und ohne Computermithilfe erkennen und greifen können.

Partner: Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM, Öko-Institut e.V.

Sprecherteam: Prof. Dr. Jürgen Rühe, Prof. Dr. Anna Fischer, Prof. Dr. Thomas Speck

Koordination: Dr. Monika Edith Schulz

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