Nachwuchs entwickelt pfiffige Lösungen für die Medizin

ERLANGEN. Im diesjährigen Bundeswettbewerb Jugend forscht sind auch vier Projekte preisgekrönt worden, die einen medizinischen Bezug aufweisen. Bundesbildungsministerin Professor Johanna Wanka, Kuratoriumsvorsitzende der Stiftung Jugend forscht, lobte bei der Preisverleihung vor Kurzem in Erlangen Deutschlands beste Jungforscher und ihre Spitzenleistungen in Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik (MINT. Sie rief die Preisträger auf, weiter aktiv zu sein. "Wenn es um die Gestaltung der Welt von morgen geht, kommt es auf Sie als kluge Köpfe, als Jungforscherinnen und Jungforscher an. Sie werden die Chance haben, Verantwortung zu übernehmen, sich für eine nachhaltige Entwicklung einzusetzen und gute Ideen zu verwirklichen", so Wanka.

"Wir brauchen Menschen mit wissenschaftlicher Neugier, Leistungswillen und der Kompetenz, große Herausforderungen konsequent anzugehen und Probleme nachhaltig zu lösen", verdeutlichte Dr. Roland Busch, bei Siemens, Mitausrichter des 52. Bundeswettbewerbs, Chief Technology Officer und Vorstandsmitglied.

- Längere Behandlungszeit für Zahnärzte: Den mit 2500 Euro vom Bundesarbeitsministerium dotierten Bundessieg im Bereich Arbeitswelt sicherten sich Albrecht von Bülow (20), Flavio Krug (18) und Saeed Mohamad (20) vom Zentrum für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde der Universitätsmedizin in Marburg. Sie entwickelten eine Lampe für weißes Licht, basierend auf gelben und türkisen LEDs, mit der sich die Verarbeitungszeit lichthärtender Komposite vervielfacht – für den zahnmedizinischen Versorgungsalltag eine sehr relevante Lösung. Denn in der Zahnmedizin werden für Füllungen häufig Kunststoffe – lichthärtende Komposite – genutzt. Das Material wird in einzelnen Schichten aufgetragen und durch die Beleuchtung mit blauem Licht ausgehärtet. Damit dies gelingt, muss der Mund des Patienten gut ausgeleuchtet werden, zum Beispiel mit einer weißen Leuchtdiode. Doch genau dieses Licht lässt das Material bereits nach ein bis zwei Minuten zäh und spröde werden – ein Problem, auch für erfahrene Zahnärzte.

- Pflanzliche Phototoxine zur Anwendung in der Medizin: In der Kategorie Chemie ging der mit 1000 Euro des Fonds der Chemischen Industrie dotierte, 4. Preis an Heidi Limberger (17) und Nathalie Mähl (18) vom Albert-Schweitzer-Gymnasium in Erfurt. Manche Pflanzen bilden unter UV-Strahlung Stoffe, die Hauterkrankungen lindern oder gar heilen können. Die Gymnasiastinnen wollten wissen, wo solche Phototoxine vorkommen. Sie extrahierten Wirkstoffe aus verschiedenen Pflanzen und Früchten. Anschließend analysierten sie die Extrakte mit spektroskopischen und chromatografischen Methoden. In Sellerie, Grapefruit, Pastinake und der limettenähnlichen Mikawa entdeckten sie phototoxische Wirkstoffe aus der Gruppe der Furocumarine. Dass diese Stoffe eine Wirkung auf lebende Zellen haben, bewiesen sie mithilfe von Mikroorganismen. Winzige Tröpfchen der Extrakte hemmten das Wachstum von Bacillus-Bakterien in der Petrischale.

- Transparenz bei Smog: Der mit 2500 Euro von der Max-Planck-Gesellschaft dotierte Bundessieg in der Kategorie Physik ging an Jannik Meyer (15) aus Baunatal. Er befasste sich in Kassel am Schülerforschungszentrum Nordhessen mit der Frage, ob sich mit einem Massenspektrometer auch größere Teilchen detektieren lassen – und dies ohne Vakuum. Die Massenspektrometrie ist ein weit verbreitetes Analyseverfahren bei Forschungsfragen in Umweltchemie, Medizin oder Toxikologie. Dabei wird die Masse von Atomen oder Molekülen unter Vakuumbedingungen bestimmt.

Meyer entwickelte ein Ionenfallen-Massenspektrometer, das Staubteilchen statisch auflädt, nach ihrer Masse trennt und auf Basis eines neuen Verfahrens mittels Streuung von Laserlicht detektiert. Künftig könnten mit dem Gerät beispielsweise die Luftschadstoffe bei Smog vor Ort untersucht werden.

- Lastanalysen zur Anpassung von Endoprothesen: Die 18-jährigen Schülerinnen Paula Lankowski, Bianca Kreitz und Lea Kämpfert vom Innerstädtischen Gymnasium Rostock reüssierten beim Sonderpreis im Bereich Arbeitswelt – und bekamen einen mit 1000 Euro dotierten Preis der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung für ihre Arbeit auf dem Gebiet "Gute Prävention und Rehabilitation". Da viele Endoprothesen bereits nach einigen Jahren ausgewechselt werden müssen, suchten sie für die Zulassung als Medizinprodukt bessere Testverfahren.

Sie zeigten, dass die aktuell zugrunde gelegten Belastungen viel zu gering sind. Um Vorgaben für realistischere Testverfahren zu entwickeln, stellten sie theoretische Überlegungen an, führten wissenschaftliche Recherchen und eigene Versuchsreihen durch – etwa mit Schrittzählern und Laufständen. Dabei klassifizierten sie beispielsweise nach Geschlecht, Alter und Gewicht. Auf dieser Basis könnten die Prothesen künftig besser individuell angepasst werden, so Jugend forscht.