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Shaaki und Timon

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The forecasts originate from following sources: German Government, Evolution g gCapital, NSF 2001, Evolution Capital 2001, Sal. Oppenheim 2001, DG Bank 2001, DTI 2001, US Nanobusiness Alliance 2001, Cientifica 2002, In Realis 2002, Mitsubishi Research Institute 2002, Deutsche Bank 2003, Nomura Research Institute 2003, BCC 2004, GEMZ corp. 2004, Helmut Kaiser Consultancy 2004, Lux Research 2004.

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mit angebotenen Produkten

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Möglichkeit hier Rückfluss eingeben:intern: licenses from IP, knowledge gain, ability to new projectsextern: qualification of young researchers, economy wealth of Austrian industry

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located in TG tower in Vienna- division of 30 junior and senior researchers- interdisciplinary-average age: 32,5 yrs.

division of Austrian Research Centers GmbH - ARC

location: Tech Gate, Vienna

focus: applied R&D in the field of nanoscience & technologyfocus: applied R&D in the field of nanoscience & technology

staff: 30 junior and senior scientists

interdisciplinary: physics, electronic engineering, biochemistry, genetics, ..

international

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• Magnetic sensors: ultrasensitive sensors for brain and heart activity detection (GMR and TMR)• A single Sn-Oxide nanowire shows a better performance in terms of sensitivity and response time than the best commercially available sensor (CO2).• A Mach-Zehender Interferometer can provide high sensitivity to measure biomloecular species.• My favorite animal: cricket• We are able to do complex lithography tasks, and an integration to a customized CMOS platform.

erwähnen: Cleanroom with complete lithography equipment, physical and chemical labs for e.g. nanowire growth, nanoparticle fabrication

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I will report on …pIn the 2nd part, ..

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especially for intensive care patientssymptomscritical stage if organs are affected, leads to death

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narcotic drugsanother example of a necessity of on-site detection:Not only alcohol is forbidden for car drivers, but also any kind of narcotic drugs.This is especially a topic in the Netherlands due to obvious reasons. The requirements here are completed testing after 2 min.

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In the magnetic approach to diagnostics, the biomolecule is labeled by a magnetic nanobead instead of a fl d l lfluorescent dye molecule.This was suggested for the first by the NRL in 1998. The magnetic marker is specifically attached to the relevant biomolecule. Its magnetic stray fields can be detected by a magnetoresistive sensor close by.The advantages are ..... Integrated in a hand-held device.80-90% of all commercial biochips rely on optical detection

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Examples how this works:•spiral-shaped sensors are covered with ss-DNA•if complementary DNA hybridizes it is easily detected by the spilled over magnetic markers•if a non-complementary DNA is used (this is called negative probe) most particles are washed away. Only a few constitutes some background level.•

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Sensor chip has the size of a one-cent coin.Meanderlike GMR sensors are connected to pads external wiring+ microfluidics+ millicoilstest setup with additional Helmholtz coils

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additional opportunity: manipulation of targetmolecules by forces onto the magnetic markersovercome diffusion limit of molecule hybridizationtime savinglow concentration detection

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… other fields of applications are…

Medikamente finden ihren Weg zum Ziel Die Nebenwirkungen vieler Medikamente beruhen darauf, dass sie sich nicht nur im Krankheitsherd sondern auch in gesunden Gewebebereichen anreichern. So kommt es zu den teilweise dramatischen Nebenwirkungen der zur Krebsbekämpfung eingesetzten Chemotherapeutika. Hier können nanoskalige Wirkstoff trägersysteme (Drug-Delivery-Systeme) helfen, Medikamente gezielt zu verbessern. So wird z.B. ausgenutzt, dass kranke Zellen spezifische Proteine auf ihrer Ober fläche tragen, an die sich Antikörper oder spezielle Peptidsequenzen über molekulare Erkennungsreaktionen anlagern. Um mit nanoskaligen Drug-Delivery- Systemen Wirkstoffe gezielt zum kranken Gewebe zu trans portieren, werden sie mit Wirkstoffen und zu gleich mit Antikörpern ausgestattet. Die Antikörper bewirken eine spe zi fische Anreicherung der Nanopartikel im kranken Gewebe, so dass der Wirkstoff dann lokal seine Wirkung entfalten kann. Erste nanopartikuläre Wirkstoffträger befinden sich bereits auf dem Markt, jedoch basiert ihre Anreicherung im Krankheitsherd bislang noch allein auf ihrer Partikelgröße und nicht auf molekulare Erkennungsreaktionen.

Krankheiten diagnostizieren, bevor sie ausbrechenMit den meisten diagnostischen Untersuchungen, die am Patienten durchgeführt werden, lassen sich lediglich indirekte Informationen über den Gesundheitszustand eines Organs erhalten, wie die Gewebestruktur, die Durchblutung oder die Veränderung seiner Größe. In der Molekularen Diagnostik wird hingegen ausgenutzt, dass sich Zellen auf molekularer Ebene verändern, lange bevor eine Krankheit „ausbricht“ und z.B. verstärkt bestimmte Signalmoleküle auf ihrer Oberfläche ausbilden Ähnlich wie im Wirkstofftransport lassen sichbestimmte Signalmoleküle auf ihrer Oberfläche ausbilden. Ähnlich wie im Wirkstofftransport lassen sich diese Signaturen dazu nutzen, Kontrastmittel mit Hilfe von Antikörpern im kranken Gewebe anzureichern. Dazu werden Nanopartikel mit signalgebenden Molekülen und Antikörpern beladen. Da sich auf ein Nanopartikel Tausende von signalgebenden Molekülen unterbringen lassen, kann so eine höhere Diagnoseempfindlichkeit erreicht werden. Solche Kontrastmittel werden derzeit mit dem Ziel entwickelt, Krebs oderarteriosklerotische Ablagerungen in einem früheren Stadium zu erkennen als es heute möglich ist und so die Therapiechancen zu erhöhen. Erste klinische Anwendungen dieser Diagnostika werdenin den nächsten Jahren erwartet. Langfristig zeichnet sich hier ein Trend in der medizinischen Versorgung „Von der Therapie zur Prävention“ ab.

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1) Bionik – Biomimetik : Nachmachen, was die Natur vormacht.

2) Wer ist nicht erstaunt, ob der Leistungen einer Segelechse, die ..Das ist faszinierend ! So mancher Geschäftsmann würde darin ein dickes Geschäft wittern. (Portemonnaie anschwellen)

3) Segelechse bedient sich makroskopischer Physik: Luftblasen, schnell Laufen.4) Bionik: Auf einer anderen Skala, nämlich im Nanometer Massstab, gibt es auch ungeahnte Möglichkeiten. Darüber will ich sprechen.

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1) Mein Lieblingstier (momentan): Aussois, starkes Vorkommen, im Gegensatz zu hier (sogar im Zimmer)2) Leider ist die Hauptaufgabe einer Grille eine etwas unerfreuliche aus ihrer Sicht: in erster Linie Beute3) z.B. für Cricket eater4) z.B. für Spinnen

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Wir, die ARC, gemeinsam mit der TU Wien verfolgen einen komplett anderen Zugang zum Nachbauen der Mechanosensoren:Mechanosensoren:1) Wir nutzen Nanodrähte, die schon mal tausendmal kleiner als die natürlichen Sensilien sind.2) Wir nutzen Selbstorganisation bei der Herstellung.

Eine zweite Geschichte, die man der Natur nachempfindet.

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Nun wissen wir, wie wir die Härchen nachahmen, aber es fehlt der Detektionsmechanismus• Neuronen können wir nicht nachbauen• greifen auf ein anderes, höchst empfindliches Prinzip zurück: magnetisches Prinzip• Verwendung von GMR: Riesenmagnetowiderstand

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Nach diesem Ausflug in die Nano-Bionik möchte ich zum Schluß kurz die Frage anreißen: Was kommt danach ?

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Mikrotubuli sind das Gerüst der ZelleTransporterprotein: Kinesin

Eine Zelle baut sich auf aus Informationen der DNA, Gene: Bausteine werden in genialer Weise aneinander gefügt: NanoFabrik

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Nano-Systems bietet an:y• Führungen (ca. 1 Std.) für Schülergruppen (Oberstufe): Gruppenstärke bis zu 10