Die folgenden Projekte starteten 2026 neu. 

Mithilfe des Nano-Argovia-Projekts NanoBioNest wollen Forschende besser verstehen lernen, unter welchen Bedingungen sich biologische Wirkstoffe wie Antikörper, therapeutische Proteine, RNA oder DNA zu Aggregaten aneinander lagern. Das interdisziplinäre Team plant ein Modell zu entwickeln, mit dem sich die Wirkung von Hilfsstoffen und die Aggregatbildung erklären und vorhersagen lässt.

Pharmazeutische Wirkstoffe, die nicht chemisch im Labor «zusammengebaut», sondern mit Hilfe lebender Zellen hergestellt werden, gehören zu den erfolgreichsten und umsatzstärksten Therapien in der Medizin. Unter diesen sogenannten Biologika finden sich beispielweise Antikörper, therapeutische Proteine sowie kurze RNA- und DNA-Ketten. Ein Problem bei ihrer Anwendung ist, dass für eine erfolgreiche Therapie oft hohe Konzentrationen notwendig sind – was in einigen Fällen zur Bildung winziger Klumpen (Nano-Aggregate) führt oder die Viskosität der Flüssigkeit erhöht. Dies schafft Probleme bei der Stabilität der Produkte und erschwert eine Verabreichung unter die Haut.

Im Rahmen des Nano-Argovia-Projekts NanoBioNest kombiniert nun ein interdisziplinäres Team unter Leitung von Dr. Jinghui Luo (Paul Scherrer Institut PSI) verschiedene experimentelle Methoden (z.B. Kleinwinkel-Röntgenstreuung (SAXS)) mit computergestützten Werkzeugen (z. B. AlphaFold), um die Struktur und das Aggregationsverhalten von Biologika in Anwesenheit verschiedener Hilfsstoffe zu untersuchen. Besonders im Fokus stehen dabei Cyclodextrin-Derivate – ringförmige Moleküle, die als Zusatzstoffe die Aggregation verhindern sollen. Durch die Verbindung von Experimenten und KI-gestützten Vorhersagen planen die Forschenden im Rahmen des für zwei Jahre angelegten Projekts ein vorhersagbares Modell zu entwickeln, das die Wirkung von Hilfsstoffen und die Bildung von Aggregaten erklärt. Als Modellsubstanzen dienen dabei ein monoklonaler Antikörper und ein Medikament auf RNA-Basis.

Kooperation von:

Paul Scherrer Institut

Hochschule für Life Sciences FHNW

Excelsus Structural Solutions (Swiss) AG, Villigen

«Wir freuen uns, als Industriepartner einen Beitrag zum Nano-Argovia-Projekt NanoBio- Nest zu leisten. Dieses Projekt soll die strukturelle Charakterisierung hochkonzentrierter Biologika vorantreiben und die Identifizierung neuartiger Hilfsstoffe beschleunigen, um letztlich einen greifbaren Mehrwert für die Biopharmaindustrie zu schaffen.»

Dr. Thibaud Stoll, Excelsus Structural Solutions

Im Nano-Argovia-Projekt NanoDiLi entwickelt ein interdisziplinäres Team eine innovative auf Rasterkraftmikroskopie basierende Plattform, um nanomechanische Analysen von dreidimensionalen Mikro-Lebergeweben durchzuführen. Die Forschenden möchten damit die Entwicklung von chronischen Lebererkrankungen studieren und bekannte Wirkstoffe im Labor gegen Vernarbungen und Fettleber testen.

Chronische Lebererkrankungen sind ein globales Gesundheitsproblem. Sie betreffen etwa 1.5 Milliarden Menschen und sind für etwa 4 % aller jährlichen Todesfälle verantwortlich. Die Krankheit entwickelt sich oft schleichend: Sie kann mit einer Fettleber beginnen und sich über Entzündungen bis hin zu Vernarbungen und schliesslich zu einer Leberzirrhose verschlimmern.

Vielfältige Wechselwirkungen spielen eine Rolle
Bisherige Modelle, wie zweidimensionale Zellkulturen, können die komplexen Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen beteiligten Leberzellen nur unzureichend abbilden. Diese Wechselwirkungen sind jedoch entscheidend, um das Fortschreiten der Krankheit zu verstehen und Methoden zur Behandlung zu entwickeln. Moderne 3D-Zellkulturen könnten da bessere Lösung anbieten, da sie die natürliche Leberbiologie nachahmen. Die Forschenden im Nano-Argovia-Projekt Nano- DiLi unter Leitung von Dr. Joachim Köser (Hochschule für Life Sciences FHNW) haben sich nun zum Ziel gesetzt, eine innovative Plattform für die nanomechanische Analyse von Leber-Mikrogeweben zu entwickeln. Dazu kombinieren die Forschenden ein spezielles auf Rasterkraftmikroskopie basierendes Messgerät mit einem im Projekt neu entwickelten Probenhalter, der eine zerstörungsfreie und sequenzielle Untersuchung mehrerer Mikrogewebe ermöglicht.

Vergleich mit bekannten Biomarkern
Im Rahmen des Projekts vergleichen die Forschenden die nanomechanischen Messungen von gesundem und krankem Lebergewebe mit klassischen biochemischen Markern. Zudem stellen sie gemischte Zell-Mikrogewebe her, um die Krankheitsentwicklung genau zu studieren und bekannte Wirkstoffe gegen Fibrose und Fettleber zu testen. Durch die Bereitstellung von benutzerfreundlicher Hardware und robusten Protokollen soll die nanomechanische Analyse für Forschungslabore und industrielle Untersuchungen zugänglich gemacht werden. Langfristig könnte das Projekt dazu beitragen, Tierversuche in der Leberforschung zu reduzieren und neue Anwendungen in der Tumorbiologie und im Gewebeengineering zu fördern.

Kooperation von:

Hochschule für Life Sciences FHNW

Hochschule für Technik und Umwelt FHNW

Artidis AG, Basel

«NanoDiLi wird ARTIDIS dabei unterstützen, AFM-basierte nanomechanische Messungen als ergänzende Messgrössen für fortschrittliche in-vitro-Lebermodelle auszuwerten. Durch den Vergleich mechanischer Signale mit etablierten biologischen Markern wird das Projekt deren Relevanz für die Krankheitsmodellierung und präklinische Tests bewerten und gleichzeitig die zukünftige translationale Entwicklung gemeinsam mit Expert:innen für Lebermodelle und ausgewählten Akteuren aus der Industrie fördern.»

Dr. Marko Loparic, ARTIDIS AG

Im Nano-Argovia-Projekt NANO-SAW entwickeln Forschende einen winzigen, hochpräzisen Oszillator auf Basis von Oberflächenwellen im Nanobereich. Er soll als Frequenzreferenz für digitale Hochgeschwindigkeits-Systeme dienen.

Synchronisation ist entscheidend
Hochpräzise Oszillatoren sind das Herzstück moderner Elektronik: Sie sorgen für exakte Zeitsteuerung und Synchronisation in Rechenzentren, KI-Systemen, Netzwerken und vielen anderen Anwendungen, bei denen präzise Taktsignale entscheidend sind – etwa um Daten fehlerfrei zu übertragen, Berechnungen zu synchronisieren oder Energie effizient zu nutzen. Der Oszillator, den das interdisziplinäre Team im Nano-Argovia-Projekt NANO-SAW aufbauen wird, dient als Machbarkeitsnachweis für eine neue Art der Schwingungserzeugung, die auf sogenannten Rayleigh-Wellen basiert. Dies sind akustische Oberflächenwellen (englisch: Surface Acoustic Waves, SAWs), die sich entlang der Oberfläche eines Materials ausbreiten. Diese Wellen werden in einer dünnen Schicht aus Aluminiumnitrid (AlN) erzeugt, einem piezoelektrischen Material, das besonders gut mechanische Spannungen in elektrische Signale umwandeln kann und umgekehrt. Die Aluminiumnitrid-Schicht wird mit einem speziellen Beschichtungsverfahren (Hochleistungs-Impuls-Magnetronsputtern (HiPIMS)) auf ein Substrat aufgebracht, das sich dann direkt in bestehende Mikrochips integrieren lässt – was für die Miniaturisierung und den Einsatz in modernen elektronischen Geräten entscheidend ist.

Auf der Aluminiumnitrid-Oberfläche werden feine, kammartige Elektrodenstrukturen angebracht. Diese Elektroden regen durch angelegte elektrische Spannungen mechanische Rayleigh-Wellen an, die sich dann über die Oberfläche ausbreiten. Eine zweite Elektrodenstruktur detektiert die ankommenden Wellen und wandelt sie zurück in elektrische Signale. Durch eine Rückkopplungsschaltung wird dieses Signal verstärkt und zurückgeführt, sodass eine kontinuierliche Schwingung entsteht – der Oszillator „schwingt“ stabil bei einer bestimmten Frequenz.

Schnell, energiesparend und stabil
Besonders wichtig sind dem interdisziplinären Team unter Leitung von Prof. Dr. Mathieu Coustans (Hochschule für Technik und Umwelt FHNW) bei der Herstellung, dass die Aluminiumnitrid-Schichtdicken unter 500 Nanometern liegen und eine optimale kristallografische Ausrichtung erzielt wird, um die akustischen Eigenschaften zu verbessern. Der Oszillator soll sehr schnell starten (unter 100 Millisekunden), sehr wenig Energie verbrauchen und einen extrem stabilen Takt vorgeben. Das Projekt unterstützt Bestrebungen energieeffiziente Informations- und Kommunikationstechnologie durch nanoskalige Materialien und nanofabrizierte Bauelemente sowie Integration auf Systemebene voranzutreiben.

Kooperation von:

Hochschule für Life Sciences FHNW

Paul Scherrer Institut PSI

Micro Crystal AG
 

«Für Micro Crystal bietet NANO-SAW die Gelegenheit, unser industrielles Knowhow im Bereich hochpräziser Zeitgebungskomponenten in eine intensive Forschungskooperation einzubringen. Das Projekt befasst sich mit den zentralen Anforderungen an zukünftige Oszillatortechnologien: Genauigkeit, Stabilität, Kompaktheit, geringer Stromverbrauch
und Kompatibilität mit moderner Mikroelektronik. Darüber hinaus erwarten wir wertvolle Erkenntnisse für unsere allgemeine Technologieentwicklung.»

Dr. Thierry Hessler, Micro Crystal AG

Im Nano-Argovia-Projekt X-BASE planen Forschende eine neue, skalierbare und effiziente Methode zur Herstellung von Röntgenbeugungsgittern zu entwickeln, um den weltweiten Bedarf an präzisen optischen Komponenten für die Spitzenforschung zu decken.

Röntgenbeugungsgitter sind hochpräzise optische Bauelemente, die für Röntgenanalysen in der Forschung unersetzlich sind. Sie bestehen aus einer regelmässigen Anordnung von Linien oder komplexeren Mustern auf einem reflektierenden Substrat. Die Gitter nutzen das Prinzip der Beugung: Trifft Röntgenlicht auf Strukturen, deren Abstände in der Grössenordnung der Wellenlänge des Lichts liegen (typischerweise im Bereich von Nanometern), wird das Licht in verschiedene Richtungen abgelenkt – ähnlich wie ein Prisma sichtbares Licht in seine Spektralfarben zerlegt. Dadurch kann das Röntgenlicht nach Wellenlängen aufgespaltet werden, um eine einzelne «Farbe» des Lichts zu selektieren oder um das Röntgenspektrum zu analysieren, das von einer Probe abgestrahlt wird.

Technisch herausfordernd
Die Herstellung von Röntgenbeugungsgittern ist eine technische Herausforderung, da bereits kleinste Abweichungen der Gitterstruktur die Leistung beeinträchtigen. Vor allem für die Produktion sogenannter «Blazed Gratings» mit einer schrägen, sägezahnförmigen Struktur, die das Röntgenlicht besonders effektiv beugen. Im Nano-Argovia-Projekt X-BASE möchte das Team unter Leitung von Dr. Christian David (Paul Scherrer Institut PSI) nun eine alternative Herstellungsmethode für derartige Beugungsgitter entwickeln. Bei der neuen Methode werden die feinen Strukturen mittels Elektronenstrahl- Lithographie und einer neuen Beschichtungstechnik erstellt. Das Material wird dabei unter einem bestimmten Winkel aufgedampft, um so die gewünschte Sägezahnform zu erzeugen. Dieser Ansatz könnte im Vergleich zu etablierten Methoden kostengünstiger und flexibler sein. Ziel des für zwei Jahre angelegten Projekts ist die Optimierung der Gitterstrukturen durch moderne Dünnschichttechnologie und Oberflächenmesstechnik, um Prototypen herzustellen, die den Anforderungen von Synchrotron- und Freie-Elektronen-Laser-Quellen gerecht werden.

Kooperation von:

Paul Scherrer Institut

Hochschule für Life Sciences FHNW

XRnanotech AG

«Mit dem weltweiten Ausbau von Synchrotron- und Freie-Elektronen-Laser-Anlagen wächst die Nachfrage nach leistungsfähigen Röntgenoptiken stetig. Für XRnanotech ist X-BASE ein wichtiger Schritt hin zu skalierbaren Fertigungstechnologien, die diesen Bedarf decken und Europas Position in der hochpräzisen Nanofabrikation stärken.»

Dr. Florian Döring, XRnanotech AG

Im Nano-Argovia-Projekt μAlmond untersuchen Forschende grundlegende Fragen zur Kristallbildung von Kalziumkarbonat (CaCO3) in Wassersystemen. Sie studieren dabei den Wirkungsmechanismus eines elektrischen Antifouling-Systems und analysieren die Bedeutung verschiedener Kristallformen für Wasserqualität und Gesundheit.

Positive und negative Effekte von Kalk
Kalkhaltiges Wasser liefert wertvolle, für den Menschen essentielle Mineralien wie Magnesium und Kalzium. Kalziumkarbonat-Ablagerungen in Wasserleitungen für Leitungs- oder Kühlwasser verursachen jedoch Probleme wie verstopfte Leitungen, verstärkte Biofilmbildung oder Korrosion. Die Entfernung dieser Kalkschichten ist mechanisch aufwändig und benötigt Entkalkungsmittel. Präventiv kann das Wasser mit Chemikalien oder Ionenaustauschern behandelt werden, die allerdings umweltschädigend sind und zusätzlich entsorgt werden müssen. Zudem werden so lebenswichtige Kalziumionen komplett aus dem Trinkwasser entfernt, die dann ergänzt werden müssen. Elektrische Antifouling-Systeme (EAF) bieten eine nachhaltige Alternative. Sie geben elektrische Impulse an Wasserleitungen, die zu einer Reduktion der Kalkablagerungen führen sollen, ohne dabei die Mineralien aus dem Wasser zu entfernen. Obwohl diese EAF-Systeme bereits verbreitet sind und es vermehrt Studien dazu gibt, ist ihr Wirkmechanismus nicht vollständig erforscht.

Neue Kalziumkarbonat-Mikrostruktur entdeckt
Das interdisziplinäre Team unter Leitung von Dr. Sina Saxer (Hochschule für Life Sciences FHNW) hat in einer Machbarkeitsstudie mit EAF-Geräten des Projektpartners Hydro Service Schweiz AG eine Reduktion von Kalkablagerungen nachweisen können. Zudem identifizierten die Forschenden eine bisher unbekannte, mandelförmige Mikrostruktur von Kalziumkarbonat,
die sie μAlmonds nannten. Im gleichnamigen Nano-Argovia-Projekt μAlmond wird das Team nun mithilfe der Röntgenabsorptions-Mikrospektroskopie diese neue Mikrostruktur detailliert analysieren und in Echtzeit untersuchen, wie diese unter dem Einfluss elektrischer Felder beim Einsatz der EAFs entstehen. Zudem prüfen die Forschenden, wie verschiedene Kalziumkarbonat-Formen (Calcit, Aragonit, μAlmonds) von menschlichen Darmzellen aufgenommen werden können. Sollten μAlmonds eine höhere Bioverfügbarkeit aufweisen, könnten sie auch als Nahrungsergänzungsmittel oder Biomaterialien interessant sein. Das Ziel des für zwei Jahre geplanten Projekts ist es, den Wirkmechanismus von EAF-Systemen aufzuklären und so die Entwicklung massgeschneiderter Lösungen für Haushalte und Industrie voranzutreiben. Gleichzeitig könnten die Erkenntnisse über μAlmonds den Weg für innovative Ansätze in der Ernährungswissenschaft und Materialforschung ebnen.

Kooperation von:

Hochschule für Life Sciences FHNW

Paul Scherrer Institut PSI

Hydro Service Schweiz AG
 

«Ein belastbares, wissenschaftlich fundiertes Verständnis darüber, wie die elektrischen Impulse von EAF-Geräten die Kristallstruktur von Kalziumkarbonat gezielt modifizieren und dadurch die Oberflächenhaftung beeinflussen, ist von zentraler Bedeutung für die präzise Weiterentwicklung der EAF-Gerätelinie sowie für die nachhaltige Stärkung des Kundenvertrauens in diese Technologie.» 

Federico Bussmann, Hydro Services Schweiz AG