Helmholz-Centrum für Pharmazeutische Forschung Saarland

Antibiotika aus Mikroorganismen
Wann: Samstag 8:15 – 10:15 und Sonntag 8:15 – 10:15
Wo: Helmholz-Centrum für Pharmazeutische Forschung Saarland

Antibiotika und Antimikrobielle Resistenz (AMR)
Seit 1942, als mit Penicillin das erste Antibiotikum auf den Markt kam, hat die Menschheit die Möglichkeit, sich effektiv gegen bakterielle Infektionen zu wehren. Da Bakterien allerdings durch ständige Mutation und Selektion gegen die verwendeten Antibiotika resistent werden, benötigen wir dringend neue resistenzbrechende Wirkstoffe. Erstaunlicherweise stammen die meisten der heute verwendeten Antibiotika aus den Jahren 1940-1980, seither erreichten kaum noch innovative Wirkstoffe mit neuen Wirkmechanismen den Markt. Gründe für diese Innovationslücke liegen in der anspruchsvollen Entwicklung von Antibiotika und in der schwierigen Marktsituation, da für Antibiotika nur niedrige Preise abgerufen werden und neu entwickelte Antibiotika nur möglichst sparsam benutzt werden sollten, um die erneute Ausbildung von Resistenzen zu vermeiden. Im Vergleich zur SARS-CoV-2-Pandemie breitet sich die Antimikrobielle Resistenz (AMR) eher langsam aus und erfährt nur wenig mediale Aufmerksamkeit – daher wird diese auch als „stille Pandemie“ bezeichnet. Dass es sich dennoch um ein globales Problem von hoher Relevanz handelt, zeigt eine in der Fachzeitschrift Lancet veröffentlichte Studie, aus der hervorging, dass im Jahr 2019 weltweit bereits 1,2 Millionen Menschen an resistenten Keimen gestorben sind. Um dieser Entwicklung entgegenzuwirken, werden dringend neue Wirkstoffe mit resistenzbrechenden Wirkmechanismen benötigt.

Woher kommen unsere Wirkstoffkandidaten?
Neben den chemischen Ansätzen, bei denen Moleküle von Grund auf synthetisiert und optimiert werden, suchen wir am Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) auch nach neuen Wirkstoffen aus Mikroorganismen. Ein besonderer Fokus liegt hierbei auf räuberischen Bodenbakterien, den sogenannten Myxobakterien. Diese nutzen auf ihrer Jagd nach anderen Mikroorganismen ein Arsenal an chemischen Stoffen, um ihre Beute zu töten und so als Nahrungsquelle zu erschließen. Unser Ziel ist es, diese so genannten mikrobiellen Naturstoffe zu isolieren und als Ausgangspunkt für die Entwicklung neuer Antibiotika zu nutzen. Da Myxobakterien im Vergleich zu anderen Bakterienarten nur relativ wenig erforscht sind, bieten sie eine besonders hohe Chance bislang unbekannte bioaktive Substanzen zu entdecken.

Bürgerwissenschaftskampagne
Im Jahr 2007 initiierten Forschende des HIPS die Bürgerwissenschaftskampagne „Die Mikrobielle Schatzkiste“. Ziel des Projekts ist es, aus von Bürgerwissenschaftlerinnen und -wissenschaftlern gesammelten Bodenproben neue Bakterienstämme zu isolieren, die bisher unbekannte Naturstoffe produzieren. Diese stellen die Grundlage für die Entwicklung neuer Wirkstoffe für die Anwendung am Menschen dar. Im Jahr 2022 war unsere Kampagne an Bord der MS Wissenschaft, um die Themen Biodiversität, Wirkstoffentwicklung und Antibiotikaresistenzen einem breiteren Publikum zugänglich zu machen. Inzwischen wurden im Rahmen dieser Kampagne bereits über 2500 Probensammel-Sets verteilt und mehrere hundert Bodenproben aus den unterschiedlichsten Regionen an das HIPS geschickt, wo sie in das Naturstoff-Screening einfließen werden. Die Bürgerwissenschaftskampagne ist weiterhin auf die Einsendung zahlreicher Bodenproben angewiesen, weshalb wir uns über jede Probe freuen, die uns zugesandt wird.

Was können Sie in unserem Workshop erwarten?
In unserem Workshop erwartet Sie zunächst eine kurze Einleitung in das Thema Antibiotikaforschung und warum diese eine Sonderstellung im Bereich der Pharmazeutischen Forschung einnimmt. Wir vermitteln Ihnen einen Einblick in die interdisziplinären Forschungsansätze der Antibiotikaforschung und geben Impulse, wie Sie diese als Anwendungsbeispiele in Ihren Unterricht implementieren können. Ein besonderer Fokus liegt hierbei auf der Entwicklung von Antibiotika aus mikrobiellen Naturstoffen. Anhand unserer Mitmach-Kampagne bieten wir Ihnen und Ihren Schülerinnen und Schülern darüber hinaus die Möglichkeit, sich aktiv an der Wirkstoffforschung des HIPS zu beteiligen.

Über das HIPS
Das Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) in Saarbrücken ist ein Standort des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) und wurde im Jahr 2009 gemeinsam vom HZI und der Universität des Saarlandes gegründet. Die Forscherinnen und Forscher am HIPS konzentrieren sich auf die Entwicklung neuartiger Antiinfektiva, indem sie modernste medizinische Chemie und naturstoffbasierte Forschung mit innovativen Wirkstofftransport-Ansätzen kombinieren. www.helmholtz-hips.de

Zu den Personen
Dr. Yannic Nonnenmacher absolvierte seinen Bachelor in Human- und Molekularbiologie und seinen Master in Biotechnologie an der Universität des Saarlandes. Seine Promotion legte er an der TU Braunschweig 2018 ab. Seit 2019 ist er am HIPS als wissenschaftlicher Referent tätig und ist zudem für die Weiterentwicklung der wissenschaftlichen Strategie des HIPS verantwortlich.

Dr. Alwin Hartman studierte Organische Chemie an der Universität Groningen in den Niederlanden. Er promovierte an der Universität Groningen und an der Universität des Saarlandes. Seit 2021 ist er wissenschaftlicher Referent am HIPS und für die Öffentlichkeitsarbeit am HIPS verantwortlich.

Forschung und Entwicklung, Dillinger

Aus Kleinem entsteht Großes – Dem Geheimnis der Stahlmikrostruktur auf der Spur
Wann: Sonntag 8:15 – 10:15
Wo: Dillinger

Wie sieht die Stahlwelt von morgen aus? Diese Frage ist so spannend wie nie, denn die Stahlbranche steht vor einer Jahrhundertaufgabe: Der technologischen Transformation hin zur Produktion von „grünem“, also CO₂-reduziertem Stahl. Durch Entwicklung innovativer Verfahren und Anwendung neuer Erkenntnisse erweitern Dillinger und Saarstahl regelmäßig die Grenzen des Machbaren und treiben die Herstellung zukunftsweisender Produkte voran. Das nächste Zukunftsprojekt: Die Produktion von CO₂-reduziertem Stahl über die Elektrolichtbogenroute (EAF) unter Einsatz von DRI aus Eigenproduktion. Der Schlüssel hierfür liegt in der Mikrostruktur des Stahls. Ausgeklügelte Analysetechniken und innovative Simulationsverfahren erlauben Dillinger und Saarstahl den Blick in die Tiefen der Stahlmikrostruktur und auf die für ihre Bildung entscheidenden Einflüsse im Produktionsprozess. Eigenschaftsprofile des Stahls werden so präzise vorhergesagt und anschließend in der industriellen Fertigung umgesetzt. In diesem Workshop gehen wir gemeinsam dem Geheimnis der Stahlmikrostruktur und den neuen Herausforderungen bei der Produktion von „grünem“ Stahl auf die Spur.

Digital Transformation Manager – Saarstahl

Mit dem digitalen Zwilling zur klimaneutralen Stahlproduktion
Wann: Samstag 8:15 – 10:15
Wo: Saarstahl

Wie kann Simulation die Transformation zur Produktion von „grünem“ Stahl voranbringen? Die Herstellung von Stahl im Elektro-Lichtbogen-Ofen, kurz E-Ofen, unterscheidet sich fundamental von der Hochofen-Konverter-Route und bringt viele neue technische Anforderungen mit sich. Für einen wirtschaftlichen Betrieb bei hoher Produktqualität ist daher die Beherrschung des Prozesses essenziell. Saarstahl und Dillinger werden daher mit einem „Digital Twin“ des E-Ofens arbeiten, um die mit der Elektrostahlerzeugung verbundenen Herausforderungen kontrollieren und beherrschen zu können. Der Workshop bietet spannende Einblicke, was Digitale Transformation und Industrie 4.0 in einem Produktionsbetrieb bedeuten und wie ein Digitaler Zwilling die technologische Umstellung unterstützt.

Universität des Saarlandes – Fachbereich Materialwissenschaft und Werkstofftechnik

Hochleistungswerkstoffe – eine spannende Welt auf der Mikro-, Nano- und atomaren Skala – und wie wir diese sichtbar machen können
Wann: Samstag 8:15 – 10:15 und Sonntag 8:15 – 10:15
Wo: Campus, Geb. D3.3, 66123 Saarbrücken
Maximale Gruppengröße: 12 Personen

Die Materialwissenschaften gehören mit der Informatik und der Biotechnologie zu den drei Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts. Ein Hauptforschungsvorhaben des Fachbereichs von Prof. Dr. Mücklich ist es, Materialien auf der Mikroebene bis zum atomaren Bereich sichtbar zu machen. Dabei werden verschiedene technische Hilfsmittel verwendet, angefangen bei einem Rasterelektronenmikroskop über ein Focused-Ion-Beam-Mikroskop bis zur Atomsonden-Tomographie.
Mithilfe dieser Bandbreite von Vergrößerungsmöglichkeiten werden im Fachbereich Materialwissenschaften Hochleistungswerkstoffe in ganz unterschiedlicher Art und Weise betrachtet und analysiert. Über die genaue Betrachtung und Bewertung von Hochleistungswerkstoffen können vielfältige Aussagen über bereits erfolgte Be- und Verarbeitungsprozesse getroffen und daraus neue Ansätze für eine Optimierung der Werkstoffeigenschaften abgeleitet werden. In diesem Workshop lernen die Teilnehmer das ganze Repertoire der Vergrößerungsmöglichkeiten in der Praxis kennen. Damit wird Wissenschaft zum Anfassen ermöglicht, was ansonsten im Unterrichtsalltag nur theoretisch vermittelt werden könnte. Dabei lernt der Workshop-Teilnehmer, dass allein durch die Veränderung der Oberflächen die Funktion eines Materials verändert werden kann. Damit wird ein zentrales Konzept der Naturwissenschaften, nämlich das der Struktur und Funktion, in diesem Workshop ausführlich an konkreten Beispielen erläutert. Dabei wird dem Workshop-Teilnehmer mit der Mikro- und Nanostrukturierung und der Oberflächenfunktionalisierung die Tür zu einem für Lehrkräfte normalerweise unbekannten Forschungsfeld geöffnet.
Außerdem können die teilnehmenden Lehrkräfte spannende Experimente vom Schülerlabor SAM (Schülerlabor Advanced Materials) erleben. Der Fachbereich Materialwissenschaften und Werkstofftechnik hat seit mehreren Jahren ein eigenes Schülerforschungslabor. Alle behandelten Versuche haben einen Lehrplanbezug und können später im Unterricht eingesetzt werden.

Zur Person
Dr. Flavio Soldera studierte Maschinenbau an der Universidad Nacional del Comahue in Argentinien. Seine Promotion mit dem Titel „Untersuchungen des Materialeinflusses auf Erosionsvorgänge durch elektrische Entladungen“ legte er an der Universität des Saarlandes im Bereich Materialwissenschaften und Werkstofftechnik bei Prof. Dr. Mücklich 2005 ab. Seit 2008 ist er Geschäftsführer von EUSMAT – der Europäischen Schule für Materialforschung. EUSMAT koordiniert internationale Studienprogramme, Praktika, Konferenzen und Austauschprogramme für Studierende der Materialwissenschaften. Zudem ist er wissenschaftlicher Mitarbeiter im Fachbereich Materialwissenschaften von Prof. Dr. Mücklich.

CISPA – Helmholtz-Zentrum für Informationssicherheit

Websicherheit – Wie Bobby Tables (immer noch) das Web gefährdet
Wann: Samstag 8:15 – 10:15 und Sonntag 8:15 – 10:15
Wo: Schülerlabor – CISPA CySec Lab

Wie funktioniert das Internet? Wir erklären Ihnen die Grundlagen der Internettechnologie und stellen weitverbreitete Sicherheitsprobleme von Web-Seiten vor. Sie können in gesicherter Umgebung in unseren interaktiven Aufgaben und Challenges zu Datenbanken und Cross-Site-Scripting selbst Sicherheitslücken finden und ausnutzen, um schließlich zu lernen, welche Schutzmaßnahmen diese Angriffe verhindern können.

Zur Person
Andrea Ruffing ist Leiterin des Schülerlabors für Cybersicherheit, CISPA Cysec Lab. In dieser Funktion ist sie zudem Hauptverantwortliche am CISPA für den Wissenstransfer, Nachwuchsmarketing, Outreach-Aktionen und -Events für Bürger und Bürgerinnen. An der Universität des Saarlandes hat sie Englisch und Französisch studiert und ist vereidigte Diplom- Übersetzerin M.A. Zudem ist die Präsidentin der Wirtschaftsjunioren Saarland e.V.