Das Ergebnis kann sich sehen lassen. Insgesamt meldeten sich 13 Mädchen und Jungen und forschen seither an der Helmut-Schmidt-Universität. Neben der Forschung im Labor wurden in Vorlesungen alle wichtigen Grundlagen vermittelt.

Die Abiturientinnen Anne Katrin Schweim (19), Marie Anne Schweim (19) und Sarah Grube (17) entwickelten mit ihrem Teamleiter Jens Müller innerhalb eines Jahres ein Exoskelett für das Bein. Mit ihrer Erfindung gewannen sie unter anderem den Landeswettbewerb „Jugend forscht“ in der Kategorie Technik und den Sonderpreis Innovation für Menschen mit Behinderung. Ganz nebenbei meistern sie ihr Abitur am Gymnasium Schwarzenbek.

Bewegung und Innovation

Zu Beginn untersuchten die Nachwuchsforscherinnen die menschliche Kniebewegung. Dabei stellten sie fest, dass ein flexibles Gelenk erforderlich ist, um die natürliche Bewegung des Menschen nicht zu verändern. „Deshalb haben wir ein unterstützendes System – ein sogenanntes Exoskelett – gebaut, das eine natürliche Kniebewegung nicht nur in eine, sondern in mehrere Richtungen ermöglicht“, sagt Anne.

Das hat es in dieser Form noch nicht gegeben. Bisherige Exoskelette sind nicht flexibel. Der Träger ist in seiner Bewegung eingeschränkt und dies kann sogar Schmerzen verursachen. „Wir ersetzen die Bewegung nicht, wir unterstützen sie. So können wir zum Beispiel einer Oma das Hinsetzen und Aufstehen erleichtern. Dadurch können wir ihre Mobilität verbessern“, erklärt Anne. Der Prototyp, den die Schülerinnen gebaut haben ist jedoch noch nicht ganz ausgereift. „Wir möchten das System optimieren. Das Gewicht und das Aussehen würden wir gern noch verbessern. Das dauert noch etwas, bis die Oma das Exoskelett tragen kann. Aber wir arbeiten daran“, ergänzt Marie.

Forschen für Menschen

Die Erfindung könnte auch einsatzversehrten Soldaten zugutekommen, gehandicapten Kindern das Laufen erleichtern oder etwas abgewandelt gefertigt, Astronauten in der Schwerelosigkeit beim Aufbau ihrer Muskeln unterstützen. „Gelenke müssen belastet werden, damit sie mobil bleiben. Das betrifft nicht nur das Knie, sondern auch andere Extremitäten“, sagt Jens Müller.

Zum Tag der Bundeswehr am 11. Juni 2016 kann das Laboratorium für Fertigungstechnik an der Helmut-Schmidt-Universität in Hamburg ab 12:00 Uhr besichtigt werden. Ganz nach dem Motto „Wissenschaft zum Anfassen“ können die Besucher auch mitforschen und Fragen stellen.

Quelle: ots

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Schleimpilze gibt es überall in der Natur. Diese auf den ersten Blick primitiv wirkenden Einzeller verfügen über eine hochentwickelte Strategie, um Nahrung und Umweltinformationen zu transportieren. Dabei nutzen sie ein verzweigtes Adernetzwerk. Die beiden 15-jährigen Schüler Tobias Henke und Henrik Feuersänger vom Alten Gymnasium Bremen stießen eher zufällig auf Schleimpilze, erkannten aber schnell das Potenzial für weitere Anwendungsbereiche. Denn die Fähigkeit, Knotenpunkte so effizient miteinander zu vernetzen, könnte auch für andere Bereiche sinnvoll sein. Bei ihrer Recherche stellten sie fest, dass es an der Universität Bremen dazu einen Forschungsschwerpunkt gibt. Professor Hans-Günther Döbereiner und sein Team aus dem Fachbereich Physik / Elektrotechnik der Uni Bremen beschäftigen sich seit vielen Jahren mit der Erforschung der Wirkungsweise von Schleimpilzen. Christina Oettmeier, Doktorandin im Team Döbereiner, erklärte sich schnell bereit, die beiden Gymnasiasten bei ihrer Forschungsarbeit für Jugend forscht zu unterstützen.

„Der einzige Weg einen Schleimpilz zu erwerben, war ein Biologieunternehmen in den USA“, erklärt Tobias Henke rückblickend. „Doch allein Porto und Steuern sollten über 100 Dollar kosten. Wenn die Uni uns hier nicht geholfen hätte, wäre unsere Forschungsidee geplatzt“. Auf kurzem Wege stellte Christina Oettmeier den beiden Nachwuchsforschern Schleimpilze zur Verfügung und erklärte ihnen die wichtigsten Forschungsmethoden. Nach einigen Wochen intensiver Arbeit stellten die beiden Schüler im März 2015 ihre Arbeit beim Bremer Landeswettbewerb Jugend forscht vor. Dabei setzten sie sich gegen eine Konkurrenz von knapp 600 Bremer Schülerinnen und Schüler durch. Sie gehören nun zu den sechs qualifizierten Bremer Schülern, die zum Bundeswettbewerb Ende Mai in Ludwigshafen eingeladen sind.

Die Forschungsarbeit der Schüler

Die beiden Gymnasiasten stellten unter anderem eine Petrischale mit Schleimpilzen auf eine Deutschland-Karte mit Autobahnverbindungen Auf die größeren Städte wurden Haferflocken als Nahrung für die Schleimpilze gelegt. Während sich das Netzwerk ausbreitete und der Schleimpilz sich auf die Suche nach Nahrung machte, stellte er Verbindungen zwischen den Haferflocken her. Denselben Versuchsaufbau wiederholten sie mit dem ICE-Streckennetz und einer schematischen Karte des Bremer ÖPNV. Nun verglichen die beiden Nachwuchs-Wissenschaftler das vom Schleimpilz gebildete Transportnetzwerk mit der existierenden Infrastruktur und fanden heraus, dass es viele Ähnlichkeiten, aber auch einige Unterschiede gab. Während es beim ICE-Streckennetz viele Übereinstimmungen zwischen Raumplanern und Schleimpilz gab, suchte der Schleimpilz in der Abbildung des Straßenbahnnetzes in Bremen nach anderen Wegen. In der Bremer Innenstadt behindern eben doch viele Gebäude eine optimale Trassenführung. Eine Überraschung hatte der Schleimpilz noch in petto: Er verband zwei Haferflocken mit einer neuen Brücke über die Weser. Tobias Henke und Henrik Feuersänger recherchierten und fanden kurzerhand heraus, dass eine neue Weserbrücke durchaus in Planung ist.

Christina Oettmeier ist stolz auf die beiden Nachwuchsforscher, denn sie haben ein schwieriges und ungewöhnliches Forschungsgebiet hervorragend bearbeitet: „Tobias und Henrik haben sehr selbständig gearbeitet und viele neue Ideen entwickelt. Ihre Arbeit, die sie auch an unserem Institut vorgestellt haben, kann sich sehen lassen“. Henke und Feuersänger wollen auf jeden Fall weitermachen. Die nächsten Schritte sind Versuche unter Berücksichtigung der Topographie. „Wir danken dem Team von der Uni Bremen welches immer wieder dazu beigetragen hat, das Projekt weiter zu verbessern und uns jetzt auch unter Laborbedingungen in der Universität weiterforschen lässt“, freut sich Henrik Feuersänger.

Die Bedeutung der Schleimpilze in der Wissenschaft

Die Erforschung von Transportnetzwerken des Schleimpilzes zeigt die verblüffende Eigenschaft dieser Organismen, den kürzesten und effizientesten Weg zwischen mehreren Nahrungsquellen zu finden. Während Computer komplizierte Algorithmen und viel Zeit brauchen, findet der Schleimpilz die Lösung für solche mathematischen Probleme aufgrund von einfachen physikalischen und biochemischen Prozessen. Die Informationsverarbeitung in diesem gigantischen Einzeller ist ein faszinierender Vorgang, der sogar über den Ursprung von Intelligenz nachdenklich macht. Des Weiteren machte die Analyse des Transportnetzwerkes einige Gemeinsamkeiten mit anderen biologischen Transportnetzwerken deutlich. In einer 2012 veröffentlichten Studie über die Entstehung des Schleimpilz-Netzwerks aus ursprünglich unzusammenhängenden Teilen konnten Prof. Döbereiner und seine Mitarbeiter zeigen, dass unter anderem auch die Aderbildung in Tumoren den gleichen Regeln folgt. „Unsere Erkenntnisse sind für Krebstherapien sehr interessant. Da es essenziell ist die Blutversorgung in Tumoren zu unterdrücken ist eine medizinische Anwendung möglich“, zeigt sich der Bremer Biophysiker Döbereiner überzeugt.

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Ihr Faible für Technik entdeckten die Mädchen in dem schulhalbjahresbegleitenden Technikangebot „Roberta“ an der Jade Hochschule. Dabei arbeiteten sie mit einem Lego-Mindstorm Roboter und bekamen Einblicke in die Informatik, Robotik, Elektrotechnik und Mechanik. Das Interesse für technische Fragen war dadurch derart geweckt, dass sie sich weitere sechs Monate intensiv mit der Materie befassten. Schließlich entwickelten und programmierten Jantje, Neele und Paula ein Robotermodell zum Herdenverhalten. Bei dem Projekt „Roboterherde in action“ gibt ein Leitroboter die Richtung an, während die Herdenroboter über Bluetooth entsprechende Signale erhalten, so dass sie ihm folgen können. Beim Experimentieren, Forschen und Programmieren wurden die Nachwuchsforscherinnen von Jannica Langner unterstützt, Medizintechnikstudentin und Tutorin an der Jade Hochschule.

„Wir freuen uns riesig über den ersten Platz“, sagt die wissenschaftliche Mitarbeiterin der Jade Hochschule, Anka Albrecht, die das „Roberta-Technikangebot für Mädchen“ an der Hochschule betreut. Zusätzlich zur regionalen Erstplatzierung bei „Schüler experimentieren“ erhielten die Schülerinnen den Regionalen Sonderpreis der Handwerkskammer für Ostfriesland und starten mit ihren „Robotern in action“ am 21. März beim Landeswettbewerb in Oldenburg.

Quelle: Jade Hochschule.

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