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18. Januar 2023

Forschungsträume werden wahr

Die Scientific Service Units am ISTA helfen dabei, Türen zu neuen Welten aufzustoßen und sich als Forscher:in weiterzuentwickeln.

Nanofabrication Facility at ISTA
Die Nanofabrication Facility ist eine von neun SSUs, die Wissenschafter:innen bei der Beantwortung ihrer brennenden Forschungsfragen helfen. Die hochmoderne Ausrüstung füllt einen Reinraum von 450 m2. ©ISTA/Nadine Poncioni

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.

Clean glassware in ISTA's media kitchen
Klinisch sauber: Tagtäglich werden Plastik- und Glaswaren aus den Laboren eingesammelt und in der Media and Cleaning Kitchen sterilisiert. © ISTA/Peter Rigaud

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

Electron Microscopy Facility
Die Electron Microscopy Facility bietet Elektronenmikroskope sowie Einrichtungen zur Probenvorbereitung und Bildanalyse für die Bereiche der Lebenswissenschaften, Physik und Chemie. Hier befindet sich auch das größte und fortschrittlichste Kryo-Elektronenmikroskop in Österreich – bei Temperaturen von minus 196 Grad Celsius gelingen damit hochauflösende Bilder aus dem Zellinneren.
Imaging & Optics Facility
Das Team der Imaging & Optics Facility unterstützt die Wissenschafter:innen am ISTA mit zahlreichen hochmodernen Mikroskopen, Durchflusszytometern und bei der Bildanalyse. Es bietet Schulungen, Kurse sowie Workshops an und auch die Öffentlichkeit darf hier immer wieder den Blick durchs Mikroskop wagen.
Lab Support Facility
Die Lab Support Facility stellt Laborinfrastruktur wie Kühlschränke, Shaker und Zentrifugen bereit und bietet alles, was die Forschenden für ihre Experimente benötigen, darunter etwa Nährmedien, Fische und Frösche, Pflanzen, Viren, Proteine und vieles mehr. Das Team unterstützt auch mit Expertise zur Massenspektrometrie.
Library
Die Bibliothek am ISTA bietet Zugang zu allen Arten wissenschaftlicher Information, einschließlich E-Journals, E-Books und Datenbanken. Sie unterstützt die offene wissenschaftliche Kommunikation indem sie eine Open-Access-Plattform für den öffentlichen Zugang zu Fachpublikationen bereitstellt.
Miba Machine Shop
Der Miba Machine Shop fertigt und liefert maßgeschneiderte mechanische und elektronische Apparaturen und Setups für alle erdenklichen Experimente. Zahlreiche hightech Geräte können dank den Tüftlern des Teams direkt am Campus repariert werden.
Nanofabrication Facility
Die Nanofabrication Facility entwickelt, optimiert und wartet Mikro- und Nanofabrikationsverfahren. Ihre Mitarbeiter:innen sind auf dem neuesten Stand der Technik und helfen ISTA-Forscher:innen neue Materialien bis in den Nanobereich zu erkunden.
Nuclear Magnetic Resonance Facility
Die Nuclear Magnetic Resonance (NMR) Facility unterstützt (Bio)Chemiker:innen mit modernen hochauflösenden NMR-Spektrometern. Derzeit stehen den Wissenschafter:innen ein 600-MHz-, ein 700-MHz- und ein 800-MHz-Gerät zur Verfügung. Im Jahr 2023 kommt ein 400-MHz-Instrument dazu.
Preclinical Facility
Die Preclinical Facility züchtet und pflegt Laborratten und -mäuse. Darüber hinaus dokumentiert und identifiziert das Team aus Tierpfleger:innen sowie Tierärzten und Tierärztinnen die Tiere. Sie unterstützen auch bei Experimenten, bei denen das Verhalten der Tiere erforscht werden soll.
Scientific Computing
Der High-Performance-Computing-Cluster der Scientific Computing Facility ermöglicht es Wissenschafter:innen, unter anderem, komplexe Modelle auszuführen und große Datensätze zu analysieren. Weiter Angebote sind die Beratung zu Hardware- und Softwarelösungen für Projekte sowie die Hilfe bei der Beschaffung und Lizenzierung wissenschaftlicher Soft- und Hardware.
super-resolution microscope in use
Eine neue Optical-Machine-Learning Methode. Postdoc Philipp Velicky aus der Danzl Gruppe benutzt ein hochmodernes Super Resolution Mikroskop. Fünf verschiedene SSUs halfen bei der Entwicklung dieser neuen Technik. © Philipp Velicky

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“.

Female scientist setting up a custom experiment
Andrea Stöllner entwickelt gemeinsam mit dem Miba Machine Shop ein maßgefertigtes Setup für ihre Experimente. © Andrea Stöllner

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. 

high-performing computing cluster at ISTA
Der High-Performance-Computing (HPC) Cluster erlaubt ISTA Wissenschafter:innen detaillierte Modelle für ihre Forschungsarbeit zu entwickeln. ©ISTA/Reiner Riedler

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.



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