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Europäischer Erfinderpreis Geht's nicht auch ein bisschen kleiner?

Mit seinem Lab-on-a-Chip revolutionierte Andreas Manz die medizinische Analyse. Von den Biochips erhoffen sich Ärzte Hilfe bei der Bekämpfung von Krebs und anderen Erkrankungen – und Unternehmen ein Milliardengeschäft.
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Andreas Manz gilt als intellektueller Vater der Lab-on-a-Chip Technik.
Ein ganzes Labor auf einem Chip

Andreas Manz gilt als intellektueller Vater der Lab-on-a-Chip Technik.

BerlinEs war ein Unfall, der seine Karriere ankurbelte. 1986, nach einem Großfeuer im Basler Chemie-Unternehmen Sandoz, schwemmte Löschwasser mindestens 20 Tonnen Gift in den Rhein,  zehntausende Fische starben. Andreas Manz arbeitete damals in direkter Nachbarschaft zu Sandoz bei Ciba-Geigy, dem heutigen Novartis. Der junge Chemiker bekommt Forschungsgelder und den Auftrag, ein System zu entwickeln, das dabei hilft, Wasserproben sehr viel schneller zu analysieren – ohne ein Labor.

Ansätze dafür gab es schon vorher, aber Manz ist der Erste, dem es tatsächlich gelingt, die Funktionen eines ganzen Labors auf einen Chip zu bannen – er entwickelt das erste miniaturisierte Gesamtanalysesystem (TAS). Eine Methode, die heute weltweit als Lab-on-a-chip-Technik bekannt ist.

Es ist kein Zufall, dass Manz beauftragt wurde. Seine Faszination für den kleinen Maßstab war kein Geheimnis, bereits als Doktorand baute er an der ETH Zürich Sensoren. Und schon viel früher entdeckte der Schweizer in der Natur ein Vorbild für seine Arbeit: „Als kleiner Junge war ich begeisterter Insektensammler“, erzählt er. Die Tiere faszinieren ihn bis heute: „In einem Käfer von einem Millimeter ist alles drin: eine voll funktionsfähige Chemie, Energieversorgung und die ganze Sensorik.“

Er spricht schnell, fährt sich unentwegt mit seiner Hand über die haarlose Stirn  und zwinkert immer wieder mit den Augen – dieser Mann steht unter Strom. Der Leiter der Arbeitsgruppe für Mikrofluidik am Korea Institute of Science and Technology (KIST) in Saarbrücken und Professor für Mikrofluidik an der Universität des Saarlandes hat wenig gemein mit einem Wissenschaftler, der auf ein langes Forscherleben zurückblickt und Studenten lustige Anekdoten aus seiner Vergangenheit erzählt. Der energiegeladene Mann vermittelt eher den Eindruck eines 40-Jährigen, der morgen sein nächstes Start-Up gründen will.

Jetzt ist Andreas Manz für den Europäischen Erfinderpreis 2015 nominiert, in der Kategorie Lebenswerk. Das Europäische Patentamt nennt ihn „den intellektuellen Vater“ der Lab-on-a-Chip Technik. Er selbst ist bescheidener und sieht sich eher als Impulsgeber. „Meine Erfindung war der Anstoß“, sagt er.

Lab-on-a-Chip ist zum Schlagwort geworden für Mikrochips mit integrierten Pumpen, Ventilen und Kanälen, die Forscher für medizinische, biologische und chemische Analysen nutzen. Die Technik findet sich heute unsichtbar in vielen Dingen, in Laborinstrumenten ebenso wie in Geräten des täglichen Gebrauchs. Sie steckt in Schwangerschaftstests und Blutzuckermessgeräten, eine moderne Version ist das DNA-Labor auf einem USB-Stick, mit dem sich innerhalb von Minuten die DNA eines Menschen entziffern lässt.

„Lab-on-a-Chip heißt: ich nehme ein existierendes Labor, wo Leute herumrennen und alles zwei Tage dauert – und packe das alles auf einen Chip“, erläutert Manz. Statt aufwändiger Apparaturen sind auf dem Chip winzige Kanäle, von der Dicke eines menschlichen Haares. Aber auch Pumpen, Ventile und Messkammern – alles im Miniaturformat. Wird beispielsweise für eine Blutanalyse ein Tropfen Blut auf die Vertiefung des Chips gegeben, läuft es durch die Kanäle vorbei an chemischen Sensoren, die die Konzentration der Komponenten im Blut analysieren. Die Sensoren übersetzen diese wiederum in elektrische Signale. Und geben Medizinern Hinweise auf Krankheiten oder genetische Vorbelastungen.

Der Vorteil: Alles ist nicht nur viel kleiner und handlicher – es geht vor allem sehr viel schneller. „Angenommen ich hab hier so ein Gefäß“, erklärt Manz und schnappt sich zur Verdeutlichung einen Kaffeesahnebecher von seinem Schreibtisch. „Wenn ich hier in diesem Sahnedings eine chemische Reaktion ablaufen lasse, und dann mache ich das Gefäß in Lange, Breite, Tiefe zehnmal kleiner – dann läuft das hundertmal schneller ab.“ Die Fachleute nennen das Skalierungsgesetz.

Ein Pionier und Abenteurer

Mit seiner Vita könnte es Andreas Manz auch ruhig angehen lassen, aber für ein Leben als Käfersammler im heimischen Biotop fühlt er sich einfach noch zu jung.
Zu jung fürs Altenteil

Mit seiner Vita könnte es Andreas Manz auch ruhig angehen lassen, aber für ein Leben als Käfersammler im heimischen Biotop fühlt er sich einfach noch zu jung.

Experten gehen davon aus, dass das Potenzial der Technik noch lange nicht ausgeschöpft ist. Besonders in der Vor-Ort-Überwachung und –Diagnostik erwarten sie in den kommenden Jahren große Fortschritte: In abgelegenen Gebieten könnten kostengünstige und schnelle Tests bei der Eindämmung von Epidemien und Pandemien helfen. Forscher arbeiten an Diagnosemethoden für HIV und Malaria sowie für Denguefieber, genetische Erkrankungen und verschiedene Krebsarten.

Ein lukrativer Markt: Laut einem Bericht des US-amerikanischen Marktforschungsinstituts BCC Research aus dem Jahr 2011 wird der Markt für Biochips, zu denen auch die miniaturisierten Labore  gehören, von 2,8 Mrd. Euro (3,5 Mrd. US-Dollar) im Jahr 2010 bis 2016 auf ein Volumen von 7,8 Mrd. Euro (9,6 Mrd. US-Dollar) wachsen. Ein Bericht aus dem Jahr 2014 geht für den Zeitraum zwischen 2014 und 2019 von einem Marktwachstum von 18 Prozent aus.

„Im Moment ist das heißeste Ding die klinische Diagnostik“, sagt Manz. Und die Entwicklung von künstlichen Organen, das Tissue Engineering. „Ich denke, in nicht allzu ferner Zukunft werden wir außerhalb von unserem Körper ein Organ künstlich herstellen können.“ Manz betreut am KIST ein Projekt, das helfen soll, menschliche Organe wie Leber oder Niere im Labor zu imitieren. Gelingt das, könnten Tierversuche irgendwann unnötig werden.

Manz ist ein Abenteurer und Pionier, das sagt er auch von sich selbst. Und das liest sich auch in seinem Lebenslauf, in seinen zahlreichen Stationen in der Schweiz, England, Deutschland, den Niederlanden, den USA, Korea und Japan – überall dort hat er an Universitäten und Instituten gearbeitet hat, in Unternehmen und als Berater und Teilhaber von Start-Ups. Nebenher gründete er noch eine Zeitschrift für sein Fachgebiet Lab-on-a-Chip und zog nach der Trennung von seiner ersten Frau drei Kinder alleine groß.

So erfolgreich die Technik heute ist – am Anfang interessierte sich kaum einer für verkleinerte und schnellere Anwendungen. Bis die Technik einen festen Platz in der Forschungsgemeinde einnehmen konnte, mussten sich die Pioniere durchbeißen.

Daher schloss sich Manz mit seinen Mitstreitern auf Konferenzen und Kongressen zusammen. „Ich wollte mehr mit reinziehen“, sagt er. „Erst war es nur ein kleiner Club, heute gehören dem Club 10.000 Leute an, die Chipforschung machen.“

Pläne für die Zukunft? Ein neues Start-Up will er dann doch nicht mehr gründen. Für seine Verhältnisse ist er sesshaft geworden und hat mit seiner zweiten Frau ein Designerhaus im Saarland gebaut, auch wenn er seinen Wohnsitz in England auf dem Papier noch hat. Er hat sich sogar das landestypische Grillgerät in den Garten gestellt – einen Schwenker. Aber für berufliche Veränderungen ist er noch immer offen. Mit seiner Vita könnte er es auch ruhig angehen lassen, aber für ein Leben als Käfersammler im heimischen Biotop fühlt er sich einfach noch zu jung.

Das Europäische Patentamt verleiht alljährlich den Europäischen Erfinderpreis. In fünf Kategorien werden Erfinder für ihren Beitrag zur europäischen Wirtschaft und zur Weiterentwicklung der Gesellschaft geehrt. Bis zur diesjährigen Preisverleihung am 11.Juni in Paris stellt Handelsblatt Online alle 15 Nominierten und ihre innovativen Ideen vor.

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