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Synchrotrons für die Corona-Forschung

Synchrotrons wurden ursprünglich von Physikern gebaut, um Teilchen zu erforschen. Heute werden sie auch gegen COVID-19 eingesetzt. Die Projekte sind so vielfältig wie die Nutzerschaft: Universitäten, Forschungseinrichtungen und Unternehmen wie BioNTech.

 

Um COVID-19 zu bekämpfen, brauchen wir Impfstoffe und Medikamente. Für ihre Entwicklung muss man das Virus SARS-CoV-2 genau kennen. Doch für diese Untersuchungen reicht die Auflösung eines normalen Lichtmikroskops nicht aus: Das Virus selbst ist kleiner als die Wellenlänge des sichtbaren Lichtes. Kurzwelligere Photonen, zum Beispiel Röntgenstrahlen, werden mit Synchrotrons produziert. Hier zeigt sich der Vorteil der seit Jahrzehnten etablierten Forschungsinfrastruktur in Deutschland und mit deutscher Beteiligung: Synchrotron-Lichtquellen wie PETRA III und FLASH am Deutschen Elektronensynchrotron (DESY) in Hamburg, BESSY II am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB), European XFEL bei Hamburg oder ESRF in Grenoble, Frankreich, sind solche Großforschungsanlagen. Sie gestatten es, das Virus mit atomarer Genauigkeit abzubilden.

Das Herzstück eines Synchrotrons ist ein Teilchenbeschleuniger. Dieser beschleunigt Elektronen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit. Spezielle Magnete lenken die Elektronen von ihrer Flugbahn im Synchrotron ab; beim Bremsen verlieren sie Energie in Form von Licht. Diese Photonen, die einen weiten Bereich von Infrarot bis Röntgen abdecken, werden dann genutzt, um chemische Prozesse, Zellen und Moleküle, aber auch z. B. die Ausbreitung von Aerosolpartikeln oder das Ausmaß der Schädigung des Lungengewebes von COVID-Patienten zu untersuchen.

Gleich nachdem Anfang 2020 das Genom des neuartigen Coronavirus SARS-CoV2 bekannt wurde, starteten die ersten Messungen von Virus-Molekülen an deutschen Synchtrotrons. Dies war möglich durch ein „Fast-Track-Verfahren“: Während die begehrte Synchrotron-Messzeit normalerweise mehrere Monate im Voraus beantragt werden muss, haben die Synchrotrons ein Schnellverfahren für Coronaforschung eingerichtet und den Betrieb für diese Projekte auch während des Lockdowns aufrechterhalten. Dies hat eine Vielzahl unterschiedlicher Projekte ermöglicht, zum Beispiel:

Das KFS ist eine gewählte Vertretung der mehr als 4000 Nutzerinnen und Nutzer von Synchrotronstrahlungsquellen in Deutschland und an internationalen Institutionen mit deutscher Beteiligung.

Für weiterführende Informationen zu den verschiedenen Projekten wenden Sie sich bitte an:

Pressestelle des KFS: Dr. Karin Griewatsch, kfs-presse@sni-portal.de

Oder an:

Pressestelle des HZB: Dr. Antonia Rötger; Antonia.roetger@helmholtz-berlin.de; Tel: 0049 30 8062-43733

s. auch: https://www.helmholtz-berlin.de/forschung/unsere-forschung/photonenforschung/corona-forschung_de.html

Pressestelle des DESY: Dr. Thomas Zoufal, thomas.zoufal@desy.de ; Tel.: 49 40 8998-9-1666

s. auch: https://www.desy.de/aktuelles/corona_forschung/index_ger.html

Pressestelle der ESRF: Delphine Chenevier, press@esrf.fr ; Tel.: 33 4 76 88 26 04

s. auch: https://www.esrf.fr/home/news/general/content-news/general/combatting-covid-19-with-crystallography-and-cryo-em.html

Pressestelle des European XFEL: Dr. Bernd Ebeling, bernd.ebeling@xfel.eu ; Tel: 49 40 8998-6921

s. auch: https://www.xfel.eu/organisation/covid19/index_ger.html

Informationen zur Coronaforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft: https://www.helmholtz.de/aktuell/coronavirus-sars-cov-2/

Bilder:

An Synchrotrons wie BESSY II am HZB in Berlin wird das Coronavirus erforscht. Bild: HZB/Wikimedia Commons

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ESRF-Wissenschaftler Gianluca Santoni, der an molekularen Strukturen arbeitet, überprüft Geräte an der Beamline ID23-2. Foto: ESRF/C. Argoud

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DESY-Forscherin Wiebke Ewert zeigt auf einer sogenannten Elektronendichtekarte, wo ein Wirkstoffkandidat (grün) an die Hauptprotease des Coronavirus (blau) bindet. Foto: DESY, Christian Schmid

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