Sie sucht in der Natur nach der Nanowelt

Die Physikerin Viola Vogel ist eine der wenigen Frauen, die an der ETH eine Forschergruppe leiten. Mit ihren Nanoshuttles hat sie viele Preise gewonnen.

Erforscht die Schnittstelle zwischen natürlichen Zellen und künstlichen Materialien: ETH-Forscherin Viola Vogel.

Erforscht die Schnittstelle zwischen natürlichen Zellen und künstlichen Materialien: ETH-Forscherin Viola Vogel. Bild: Reto Oeschger

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Als Viola Vogel vor fast zehn Jahren an die ETH kam, wurde ihre Verpflichtung auch als Transfercoup gefeiert. Der ETH war es damals gelungen, die begehrte Bioingenieurin und Physikerin aus den USA in die Schweiz zu holen.

Mit 28 war die Deutsche 1988 an die US-Westküste gezogen, wo sie nach einem Postdoc an der Elite-Uni Berkeley nach Seattle berufen wurde und dort später das Center for Nanotechnology gründete. Ihr Ruf als Forscherin war so gut, dass sie von der Regierung Clinton ins Beratergremium für Nanotechnologie beordert wurde. 2004 legte ihr die ETH dann den roten Teppich aus und verpflichtete sie und ihre Forschergruppe. Heute noch ist die 53-jährige Nanoforscherin eine der wenigen Frauen, die eine Forschergruppe an der ETH-Hönggerberg leiten.

Viola Vogel lacht, wenn sie die Begriffe «Transfercoup» und «Traumkarriere» hört. «Das sind Worte», sagt sie, ohne das Offensichtliche in Abrede zu stellen. Je weiter man in der Karriere komme, umso dünner werde die Luft, und jeder Entscheid werde da auch zu einem Bauchentscheid. Wichtig sei dabei vor allem, dass man danach strebe, «seinen Traum zu verwirklichen, und nicht nur, eine Stelle zu ergattern». Beim Thema Frauenförderung wird Vogel jedoch ziemlich vorsichtig. Gegenüber Quoten sei sie skeptisch, denn keine erfolgreiche Frau wolle als Quotenfrau gelten. Vehement setzt sie sich jedoch dafür ein, die Bedingungen so anzupassen, dass eine Karriere mit Kindern möglich wird. Viola Vogel hat selber zwei Kinder, die in den USA geboren wurden und heute 16 und 18 Jahre alt sind.

Was sich viele andere mit viel Krampf und Ellbögeln erkämpfen müssen, scheint Viola Vogel unglaublich leichtgefallen zu sein. Ein Grund mag sein, dass sie von Geburt weg in den akademischen Rhythmus hineingewachsen ist: Ihr Vater war Geologe. «Wir lernten als Kinder immer wieder Wissenschaftler aller Richtungen kennen», erinnert sich Vogel. Die Stellung des Vaters brachte es aber auch mit sich, dass die Familie alle drei Jahre umziehen musste. Die ersten Schuljahre verbrachte Vogel in Afghanistan, dann zog die Familie nach Deutschland. «Das war nicht immer einfach», sagt Viola Vogel, «aber ich habe gelernt, damit umzugehen und aus jeder neuen Umgebung neues Wissen und eine neue Erfahrung mitzunehmen und am neuen Ort einzubringen.» Vor allem gewöhnte sie sich so an eine der härtesten Anforderungen, die an Wissenschaftler, die Karriere machen wollen, gestellt werden. Man muss jederzeit bereit sein, am einen Ort seine Zelte schnell abzubrechen, um auf der anderen Seite des Globus ein neues Leben aufzubauen.

Die Vision vom Nanoroboter

Als Viola Vogel an die ETH kam, sorgte sie mit der Entwicklung eines Bio-Nanoshuttle für Aufsehen. Im Labor hatte sie ein natürliches, wenige Mikrometer grosses Eiweiss so manipuliert, dass man es mit winzigen Frachten beladen konnte und es von biologischen Motoren angetrieben über viele Mikrometer bewegen kann. Die Vision waren Nanoroboter, die im Körper zum Beispiel bestimmte Medikamente an den richtigen Ort bringen. Für diese Arbeiten wurde sie mit zahlreichen Wissenschaftspreisen ausgezeichnet.

Seither hat die Professorin für Angewandte Mechanobiologie ihre Forschungsrichtung neu ausgerichtet und versucht heute, mit ihren 20 bis 25 Mitforschern vor allem zu verstehen, wie künstliche Materialien im menschlichen Körper erkannt werden. Wie reagieren die Zellen, wenn sie auf ein künstliches Material treffen? Wie können sie Materialeigenschaften fühlen? Oder wie sieht es bei den Mikroorganismen, den Bakterien aus? Dies hat grösste Bedeutung gerade für Implantate – ein wachsender Milliardenmarkt. Das Verständnis dieser Vorgänge könnte zum Beispiel erklären, weshalb bei Implantaten an gewissen Stellen Entzündungen entstehen können. Oder umgekehrt könnten die Materialien so designt werden, dass sie sich optimal ins Gewebe integrieren. Alle diese Prozesse und Kräfte, die beim Aufeinandertreffen von Material und Natur wirken, spielen sich im Nanobereich ab.

Was sich viele andere mit viel Krampf und Ellbögeln erkämpfen müssen, scheint Viola Vogel unglaublich leichtgefallen zu sein.

Ein Glück, dass genau das Viola Vogels bevorzugtes Revier ist. Sie ist fasziniert von den Gesetzen und Prozessen, die in dieser kleinsten unsichtbaren Welt ablaufen. Ein Nanometer ist ein Milliardstelmeter. «Wenn man ein Haar nimmt und dessen Durchmesser 10'000-mal verkleinert, erreicht man die Nanodimension», definiert Viola Vogel die Grössenordnung, in der sich ihre Forschung bewegt. Die Tür zu dieser Welt haben moderne Mikroskope wie das Rastertunnelmikroskop geöffnet, die vor rund 30 Jahren entwickelt worden waren. «Und genauso wie wir mit besseren Teleskopen das Universum immer genauer kennen lernen, entdecken wir mit den Mikroskopen die Nanowelt neu», erklärt Vogel. Aber genauso gut weiss sie, dass es ein grosses Privileg ist, sich auf diese Entdeckungsreise machen zu dürfen. Ein einzelnes Mikroskop in Viola Vogels Forschungslabors kostet zwischen 100'000 Franken und 1 Million. «Diese Infrastruktur», sagt Vogel, «müssen wir vor der Öffentlichkeit rechtfertigen, weil sie auch von der öffentlichen Hand bezahlt wird.» Deshalb bemüht sie sich, ihre Forschung bei öffentlichen Auftritten zu erklären. Kollegen aus der Hochschule sagen, dass sie diese Aufgabe mit grosser Begeisterung und viel Kreativität angehe.

«Killeranwendung» gesucht

Natürlich soll die Forschung auch handfeste Ergebnisse bringen. Ihr persönlicher Forschertraum ist das, was sie eine «Killeranwendung» nennt. Produkte, die – basierend auf ihrem fundamentalen neuen Verständnis – einen wirklichen medizinischen Segen bringen. Grosse Hoffnung setzt sie in die Entwicklung neuer Herzklappen, bei der sie mit Medizinern um Simon Hörstrup vom Unispital Zürich zusammenarbeitet. «Biologen hören oft dort auf, wo sie etwas verstehen», sagt Vogel, «dort beginnt meine Forschung erst.» An diesem Punkt sind Ingenieure gefragt, welche aus einer Erkenntnis ein Produkt vorausdenken können, das robust ist, in verschiedenen Umgebungen funktioniert und erst noch bezahlbar wird.

«Eine Zelle war für mich nie nur eine Hülle, in der irgendwo noch ein Klumpen DNA herumschwimmt.»

Sie ist zwar Physikerin, doch ihre Begeisterung für dieses Fach war immer von biologischen Fragestellungen getrieben. «Eine Zelle war für mich nie nur eine Hülle, die mit Wasser gefüllt ist und in der irgendwo noch ein Klumpen DNA herumschwimmt», sagt Viola Vogel. Schon als Schülerin habe sie fasziniert, dass man viele Phänomene des Lebens in mathematische und physikalische Formeln packen und so das Verhalten der Natur nicht nur verstehen, sondern auch vorhersagen könne. So sei sie zur Physik gelangt.

Heute wünscht sie sich, dass die Ingenieurs- und Naturwissenschaften, welche die moderne Gesellschaft so entscheidend prägen, in der Schule wieder intensiver behandelt würden – und noch mehr von Jungen und vor allem Mädchen als Beruf gewählt werden. Interessierten Mädchen empfiehlt sie, sich durch die Mathematik durchzubeissen und auch schwierige Physikkurse zu besuchen, denn diese Fächer bilden die Grundlage aller Naturwissenschaften. Ein wenig überraschender Vorschlag aus dem Munde einer erfolgreichen Physikerin. Doch der ausgebildeten Biologin im Lehramt, die über die Physik einen gelungenen Bogen zur Bio-Nanotechnologie schlug, nimmt man das ab.

Ihre Freizeit verbringt Viola Vogel mit der Familie beim Wandern, sie fährt gerne Ski, und die ganze Familie ist tauchbegeistert. Auch Science-Fiction- Filme mag sie sehr. «Es ist manchmal erstaunlich, dass die Künstler dabei Visionen entwickeln, die Jahrzehnte später tatsächlich Realität werden.» Der Vorteil der Filmemacher sei dann, dass sie sich nicht darum kümmern müssen, wie etwas genau gemacht werden muss, bis es funktioniert.


Treffpunkt Science City: So, 3. Nov., 11 Uhr, ETH Hönggerberg: Viola Vogel trifft Filmemacher Rolf Lyssy. Mi, 6. Nov., 19.30 Uhr, ETH Hauptgebäude: Podium «Streitfall Implantate». (Tages-Anzeiger)

Erstellt: 02.11.2013, 07:22 Uhr

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