Forschungsträume werden wahr

Du benötigst ein Elektronenmikroskop für dein Projekt, weißt aber nicht welches oder wie man es benutzt? Du hast eine große Menge an Daten, bist dir aber nicht sicher, wie du sie am effizientesten auswertest? Die wissenschaftlichen Services (Scientific Service Units, SSUs) am Institute of Science and Technology Austria (ISTA) unterstützen Forschende mit hochmodernen Geräten und wissenschaftlicher Expertise.

Auch die klügsten Köpfe der Welt brauchen Unterstützung, wenn sie neue Technologien und Geräte benutzen. Die neun wissenschaftlichen Serviceeinheiten (SSUs) des ISTA bestehen aus erstklassigen Expert:innen, die mit umfassendem Know-how beraten und die hochmodernen Geräte am Campus warten. Sie entwickeln etwa Viren, um genetisches Material in Zellen zu schleusen, pflegen über 15.000 Pflanzensetzlinge, bieten Zugang zu mehr als 9.000 wissenschaftlichen Journals und ermöglichen Forschenden den Blick ins Innerste von Lebewesen und neuartigen Materialien. Acht Staff Scientists arbeiten mit den Forscher:innen am Campus an innovativen Lösungen für wissenschaftliche Fragestellungen. Durch ihre Rolle als Berater:innen und aktive Forschungspartner:innen sind sie am ISTA nicht mehr wegzudenken und haben schon zahlreichen Projekten zum Erfolg verholfen.

Laufend stoßen Forschungsgruppen zur Campus-Gemeinschaft, die darauf brennen, wissenschaftliches Neuland zu erforschen. Um sie bestmöglich zu unterstützen, entwickeln sich auch die SSUs ständig weiter. So wurden im vergangenen Jahr in unserer Nuclear Magnetic Resonance (NMR)-Facility drei neue hochmoderne NMR Geräte installiert, die Lab Support Facility hat ihre Fish- und Plant-Facilities ausgebaut und die Nanofabrication Facility ist nun im Besitz eines Nano-3D-Printer, der eine hochmoderne Fertigung im Nanomaßstab ermöglicht.

SSUs am ISTA

Zusammenarbeit als Schlüssel zum Erfolg

Je komplexer die Fragestellung, umso wichtiger ist die interdisziplinäre Zusammenarbeit der verschiedenen SSUs am Campus. Vor kurzem gelang es dadurch sogar, Hirngewebe im Nanobereich präzise abzubilden.  Für die aktuelle Publikation der Forschungsgruppe von Johann Danzl arbeiteten die Forschenden eng mit Kolleg:innen aus Harvard, Edinburgh und Berlin sowie fünf verschiedenen SSUs zusammen. Gemeinsam gelang es der Gruppe, eine neue Optical-Machine-Learning Technik zu entwickeln. Die Danzl Gruppe fokussierte sich auf die optische Bildgebung, Machine-Learning Expertise kam von der Bickel Gruppe und der Pfister Gruppe in Harvard, modifizierte Viren für die Markierung von Neuronen wurden von der Jonas Gruppe zur Verfügung gestellt und Miniatur Hirnmodelle (Organoide) für die Analyse steuerte die Novarino Gruppe bei. Weiterer wichtiger Input kam von den SSUs: Die Imaging & Optics Facility stellte Bildverarbeitungssoftware zur Verfügung; die Lab Support Facility stellte spezielle Medien für Gewebekulturen her und unterstützte mit Laborinfrastruktur; der Miba Machine Shop baute speziell entwickelte Bildgebungskammern; die Preclinical Facility züchtete und pflegte die verschiedenen genetischen Mauslinien und Scientific Computing stellte den Hochleistungscluster für Deep-Learning-Aufgaben zur Verfügung. „Ohne die SSUs und die Zusammenarbeit mit den verschiedenen Gruppen hätten wir unsere Ideen nicht umsetzen können“, so Philipp Velicky, Erstautor und Postdoc in Assistant Professor Johann Danzls Gruppe, der ergänzt: „Ohne die SSUs, gäbe es kein ISTA“.

Aufladen mit dem Miba Machine Shop

Andrea Stöllner ist Doktorandin am ISTA in den Gruppen der Klimaforscherin Caroline Muller und des Physikers Scott Waitukaitis. Mit ihrem Projekt versucht sie das Aufladungsverhalten einzelner Aerosolpartikel zu verstehen. Um geeignete Geräte für ihre Experimente zu konstruieren, wandte sie sich an den Miba Machine Shop des Instituts: „Die meisten Teile für meinen Versuchsaufbau kann man zwar im Handel kaufen“, erklärt Stöllner, „aber manchmal benötigt man auch ein bisschen Maßarbeit.“ Gemeinsam mit dem Miba Machine Shop entwickelte Stöllner das Herzstück des Aufbaus, die sogenannte Experimentierkammer. Diese Kammer ermöglicht es, Aerosolpartikel einzufangen und sie zu untersuchen, wobei Temperatur und Druck vollständig kontrollierbar sind. „Dank des Miba Machine Shops des Instituts können wir diese Kammer genau nach unseren Vorstellungen gestalten“, so Stöllner weiter. Die Lage der Luftein- und auslässe, sowie die Materialien und endgültigen Abmessungen können dadurch genauestens kontrolliert werden. Auch Fehler können schnell behoben werden, da sich die Konstrukteur:innen am Campus befinden. 

Modellierung mit Computing-Cluster

Scientific Computing ist eine der meistgenutzten SSUs am Campus. High-Performance-Computing (HPC) Cluster, maßgeschneiderte Hardware-Lösungen, Softwareentwicklung und andere Dienstleistungen machen diesen wissenschaftlichen Service unerlässlich in allen Bereichen – von der Informatik bis zur Biologie. Bestimmte Forschungsfragen benötigen modellbasierte Ansätze. Genau dafür kommt HPC zum Einsatz. Die Forschungsgruppe von Anđela Šarić benutzt HPC, um Computersimulationen zu entwickeln, welche ihre Forschung im Bereich der Zellmembranen vorantreiben. Felix Frey,NOMIS-Fellow und Postdoc in den Gruppen von Šarić und Martin Loose, nutzt diese Simulationen, um Archaeen zu untersuchen – Organismen mit einer einzigartigen einschichtigen Zellmembran: „ISTA hat die richtigen Ressourcen für meine interdisziplinäre Arbeit. Der leistungsstarke Computer-Cluster, den wir nutzen, ist für die Simulation der Membrandynamik unerlässlich, da diese Arbeit hohe Rechenleistungen erfordert“, erklärt Frey. „Bereits meine ersten Monate am ISTA haben mich in meiner Forschung sehr inspiriert“.

Neue Wissenschafter:innen kommen ans Institut, um die Fragen zu beantworten, die ihre Neugierde geweckt haben. Ob Doktorand:in, Postdoc oder Professor:in – die SSUs helfen dabei, diese Forschungsträume zu verwirklichen, Wissenschaft und Technologie voranzutreiben und die Dienstleistungen des Instituts zu erweitern.