Wissenschaftliche Veröffentlichungen

2026

Biologische Raumfahrtexperimente stellen höchste Anforderungen an Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit. Diese Arbeit beschreibt LIFT, eine modulare und wiederverwendbare Experimentierplattform, die unterschiedlichste biologische Proben unter kontrollierten Bedingungen kultivieren, überwachen und automatisiert während des Fluges fixieren kann. Durch ihren erfolgreichen Einsatz auf mehreren Forschungsraketen schafft sie eine standardisierte Grundlage für zukünftige biologische Experimente unter Schwerelosigkeit und erleichtert die Entwicklung neuer Raumfahrtmissionen erheblich.

Nervenzellen zählen zu den empfindlichsten Geweben des menschlichen Körpers und reagieren besonders sensibel auf ionisierende Strahlung. Diese Studie beschreibt erstmals systematisch die Strahlenempfindlichkeit der häufig verwendeten neuronalen Zelllinie SH-SY5Y und zeigt deutliche Unterschiede zwischen konventioneller Röntgenstrahlung und hochenergetischen Schwerionen. Die gewonnenen Referenzdaten bilden eine wichtige Grundlage für zukünftige Forschung in der Strahlenbiologie, der Raumfahrtmedizin und der Partikeltherapie.

Die zuverlässige Messung zellulärer Stressreaktionen ist eine zentrale Voraussetzung für viele Bereiche der biomedizinischen Forschung. In dieser Studie wurden zwei unterschiedliche Reportersysteme erstmals systematisch miteinander verglichen und hinsichtlich Empfindlichkeit, Genauigkeit und Anwendbarkeit bewertet. Die gewonnenen Erkenntnisse helfen Forschenden dabei, für ihre jeweilige Fragestellung das geeignete Analysesystem auszuwählen und Experimente effizienter zu gestalten.

2025

MiniFix wurde entwickelt, um biologische Experimente im Weltraum einfacher, flexibler und zuverlässiger zu machen. Das vollständig 3D-gedruckte System kann an unterschiedlichste Forschungsfragen angepasst werden und ermöglicht die automatisierte Konservierung empfindlicher biologischer Proben unter Schwerelosigkeit. Durch seinen modularen Aufbau und den erfolgreichen Einsatz auf mehreren Raumfahrtmissionen bildet MiniFix eine vielseitige Plattform für zukünftige biologische Forschung im All.

Diese Arbeit beschreibt die Entwicklung einer modularen Computerplattform für Raumfahrtexperimente, die auf frei verfügbarer Standardhardware basiert. Sie ermöglicht sowohl die Beobachtung biologischer Proben als auch die schnelle Integration neuer Sensoren und wurde bereits erfolgreich auf einer Forschungsrakete eingesetzt. Das System schafft eine flexible und kostengünstige Grundlage für zukünftige wissenschaftliche Missionen.

Diese Veröffentlichung beschreibt die Entwicklung einer universellen Simulationsplattform für wissenschaftliche Raumfahrtexperimente. Sie ermöglicht die realitätsnahe Nachbildung verschiedener Raumfahrtsysteme und unterstützt dadurch die Entwicklung, Erprobung und den sicheren Betrieb neuer Nutzlasten. Durch ihren modularen Aufbau bildet sie eine flexible Grundlage für zukünftige Forschungsmissionen auf Raketen, Mondlandern und weiteren Raumfahrtplattformen.

Der Betrieb wissenschaftlicher Raumfahrtmissionen basiert bislang meist auf proprietären Kontrollsystemen, die nur eingeschränkt weiterentwickelt oder wiederverwendet werden können. Diese Arbeit stellt erstmals eine vollständig quelloffene Missionskontrollplattform vor, die Telemetrie, Steuerung und Missionsbetrieb über verschiedene Standorte hinweg ermöglicht. Der erfolgreiche Einsatz während einer Forschungsraketenmission zeigt, wie offene Software zukünftige Raumfahrtmissionen flexibler, reproduzierbarer und für Forschungseinrichtungen weltweit leichter zugänglich machen kann.

Empfindliche biologische Experimente müssen bereits während Transport, Wartezeiten und Integration unter exakt definierten Bedingungen gehalten werden, um wissenschaftlich aussagekräftige Ergebnisse zu liefern. Der entwickelte Transportinkubator kombiniert aktive Temperaturregelung, unterbrechungsfreie Stromversorgung und mechanischen Schutz in einem modularen System und gewährleistet so eine kontinuierliche Versorgung komplexer Raumfahrtexperimente – vom Labor bis zur Bergung nach der Mission. Damit schafft er eine wichtige Voraussetzung für reproduzierbare biologische Forschung unter Weltraumbedingungen.

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2022

Die Nervenzelllinie SH-SY5Y zählt weltweit zu den wichtigsten Modellsystemen der neurologischen Forschung. Diese Arbeit fasst bewährte Kultivierungsmethoden systematisch zusammen, untersucht deren Einfluss auf Wachstum und Stabilität der Zellkultur und entwickelt ein optimiertes Standardprotokoll für die Langzeitkultivierung. Damit schafft sie eine verlässliche Grundlage für reproduzierbare Experimente und verbessert die Vergleichbarkeit zukünftiger Studien, beispielsweise in der Parkinson- oder Neurobiologieforschung.

Nach Verletzungen des Gehirns oder Rückenmarks reagieren spezielle Stützzellen des Nervensystems, sogenannte Astrozyten, mit einer starken Aktivierung, die die Regeneration von Nervenzellen behindern kann. In dieser Arbeit wurde untersucht, wie erhöhte Schwerkraft dieses Verhalten beeinflusst. Die Ergebnisse zeigen, dass Hypergravitation die Reaktivität der Astrozyten abschwächt und liefern damit neue Erkenntnisse über die grundlegenden Mechanismen der Zellregulation – mit möglichen Perspektiven für zukünftige Therapien zur Förderung der Nervenregeneration.

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2020

Embryonale Stammzellen bilden die Grundlage für die Entwicklung aller Organe eines Organismus. Diese Studie untersucht, wie ionisierende Strahlung ihre Entwicklung und Differenzierung beeinflusst. Die Ergebnisse zeigen, dass Strahlung nicht nur die Zellfunktion verändert, sondern auch wichtige Entwicklungsprozesse des Herz-Kreislauf-, Nerven- und weiterer Organsysteme stören kann. Damit liefert die Arbeit wertvolle Erkenntnisse zum Verständnis strahlenbedingter Fehlbildungen und Entwicklungsstörungen.

2018

Wie Zellen auf Strahlung reagieren, entscheidet maßgeblich über ihre Überlebensfähigkeit und die Entstehung von Gewebeschäden. Diese Studie zeigt, dass hochenergetische Schwerionen – wie sie sowohl in der Raumfahrt als auch in der modernen Tumortherapie vorkommen – besonders starke zelluläre Stress- und Entzündungsreaktionen auslösen. Die Ergebnisse tragen dazu bei, die biologischen Wirkmechanismen verschiedener Strahlungsarten besser zu verstehen und liefern wichtige Grundlagen für den Strahlenschutz sowie die Weiterentwicklung der Strahlentherapie.

Weltraumstrahlung stellt eine der größten gesundheitlichen Herausforderungen für zukünftige Langzeitmissionen dar. Diese Studie untersucht, welche Rolle der zentrale Signalweg NF-κB bei der zellulären Reaktion auf verschiedene Strahlungsarten spielt. Die Ergebnisse zeigen, dass die biologische Antwort maßgeblich von der Strahlungsqualität abhängt und liefern wichtige Erkenntnisse für den Strahlenschutz von Astronautinnen und Astronauten sowie für das Verständnis der Wirkungsweise moderner Strahlentherapien.

Um die Wirkung hochenergetischer Strahlung besser zu verstehen, wurde ein neuartiges fluoreszierendes Reportersystem entwickelt, das selbst die Reaktion auf einzelne Teilchentreffer sichtbar machen kann. Diese deutlich erhöhte Empfindlichkeit ermöglicht neue Einblicke in die zelluläre Antwort auf Schwerionenstrahlung und schafft eine wertvolle Grundlage für Forschung in der Raumfahrtmedizin und Strahlenbiologie.

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2015

Bevor biologische Experimente auf der Internationalen Raumstation durchgeführt werden können, muss jedes Detail der Hardware und der Versuchsabläufe zuverlässig funktionieren. Diese Arbeit dokumentiert die erfolgreiche Entwicklung und Erprobung eines automatisierten Experimentiersystems, das Zellkulturen auf der ISS kultivieren, bestrahlen und konservieren kann. Damit wurde eine entscheidende Voraussetzung geschaffen, um den kombinierten Einfluss von Weltraumstrahlung und Schwerelosigkeit auf menschliche Zellen wissenschaftlich zu untersuchen.

Um die biologischen Auswirkungen von Weltraumstrahlung besser untersuchen zu können, wurde ein neuartiges fluoreszierendes Zellmodell entwickelt, das Strahlenschäden direkt sichtbar macht. Die Intensität des roten Fluoreszenzsignals spiegelt dabei das Wachstum und die Überlebensfähigkeit der Zellen wider und ermöglicht eine schnelle Bewertung der biologischen Wirkung unterschiedlicher Strahlungsarten. Damit steht der Strahlen- und Raumfahrtforschung ein leistungsfähiges Werkzeug zur Verfügung, um Risiken ionisierender Strahlung präziser zu untersuchen.

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2013

Sauberes Trinkwasser gehört zu den wichtigsten Grundlagen der öffentlichen Gesundheit. Im Forschungsprojekt Tox-Box wurde ein neues wissenschaftliches Konzept entwickelt, um bislang unzureichend bewertete Spurenstoffe im Trinkwasser zuverlässiger auf mögliche Gesundheitsrisiken zu untersuchen. Die Ergebnisse bilden eine wichtige Grundlage für zukünftige Bewertungsstrategien und tragen dazu bei, die langfristige Sicherheit der Trinkwasserversorgung zu gewährleisten.