Neue grenzüberschreitende Projekte zwischen Münster und Twente
Die Hochschulleitungen der Universitäten Münster und Twente haben am 30. Juni erneut die sogenannten Collaboration Grants verliehen – insgesamt konnten vier Teams mit ihren Konzepten überzeugen. Die Universitäten nutzen dieses Förderinstrument seit 2018 als eine interne Anschubfinanzierung, um bestehende Forschungskooperationen zwischen Münster und Twente zu intensivieren und grenzüberschreitende Zusammenarbeiten anzustoßen. Darüber hinaus entfalten sie ein hohes Potenzial für die Einwerbung von Drittmitteln.
In diesem Jahr gingen 15 Projektanträge ein, acht von ihnen stellten ihr Vorhaben in fünfminütigen Kurzpräsentationen der Jury vor. Zwei Konzepte, die sogenannten Strategic Collaboration Grants, erhalten jeweils 80.000 Euro, die zu je 50 Prozent von der Universität Münster und der Universität Twente für eine Laufzeit von zwölf Monaten finanziert werden. Erstmals erhielten zwei weitere Teams eine Förderung für bilaterale Forschungsvorhaben, die durch Doktoranden umgesetzt werden. Für die Betreuung der Nachwuchskräfte können erfahrene Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler jährlich bis zu 50.000 Euro für bis zu vier Jahre erhalten.
Gewinnerprojekte
Strategic Collaboration Grants
Dr. Stephan Rave (Fachbereich Mathematik und Informatik, Institut für Analysis und Numerik, Universität Münster) und Prof. Dr. Thomas Weinhart (Department of Thermal and Fluid Engineering, Universität Twente):
“Model Order Reduction for Discrete Particle Systems”
Granulat ist nach Wasser die am meisten bearbeitete Substanz auf unserem Planeten. Sie spielt in zahlreichen Branchen eine wichtige Rolle, etwa in der chemischen und pharmazeutischen Industrie, in der Agrar- und Ernährungswirtschaft, im Energiesektor, in der Hightech-Produktion, im Bergbau und in der Baubranche. Während andere Sektoren wie die Luft- und Raumfahrt die computergestützte Konzeption für sich entdeckt haben, sind diese Branchen immer noch stark auf zeit- und kostenaufwändige Experimente angewiesen. Um diese Lücke zu schließen, sollen zwei bekannte Open-Source-Codes, MercuryDPM (Twente) und pyMOR (Münster), für die Simulation des Verhaltens von körnigen Materialien kombiniert werden, um Zeit und Ressourcen im Design- und Entwicklungsprozess zu sparen und die Gesamtleistung und Zuverlässigkeit des Endprodukts oder Systems zu verbessern.
Prof. Dr. Bart Jan Ravoo (Organisch-Chemisches Institut und Center for Soft Nanoscience, Universität Münster), Prof. Dr. Jeroen Leijten und Prof. Dr. Julieta Paez (beide Faculty of Science and Technology, Developmental Bioengineering Group, Universität Twente):
“Novel tools to study and steer the volume of living cells”
Lebende Zellen in Geweben interagieren mit der sie umgebenden extrazellulären Matrix (ECM), einem Netzwerk auf Proteinbasis, durch komplizierte physikalische und chemische Signale, die verschiedene Zeit- und Längenskalen umfassen. Das Verständnis der Mechanismen, die dieser Kommunikation zugrunde liegen, ist für das Gesundheitswesen von entscheidender Bedeutung. Der Einblick in das Ungleichgewicht von Geweben und Krankheiten ermöglicht die Entwicklung präziser und wirksamer Behandlungen zur Wiederherstellung der Gewebefunktion und erlaubt innovative Ansätze für das sogenannte Tissue Engineering. Dieses Projekt zielt auf die Einführung eines innovativen fotochemischen Ansatzes ab, der eine Kontrolle über das Zellvolumen in drei Dimensionen ermöglicht, und zwar auf reversible Art und Weise und unter der Kontrolle des Anwenders. Diese innovative Technik wird eine präzise Analyse des Einflusses des Zellvolumens auf das Zellverhalten mit erhöhter Präzision und Flexibilität ermöglichen. Darüber hinaus bietet sie eine einfache Implementierung, Kosteneffizienz und Vereinbarkeit mit Hochdurchsatz-Produktion und -Analyse, was die Möglichkeit zu umfassender Forschung und potenziellen Anwendungen in diesem Bereich eröffnet.
Collaboration Grants for Young Researchers
Prof. Dr. Hanna Meyer (Institut für Landschaftsökologie, Universität Münster) und Prof. Dr. Ling Chang (Faculty of Geo-Information Sciences and Earth Observation, Universität Twente):
“Quantifying and modelling peat breathing with satellite radar data”
Torfmoore sind wichtige Kohlenstoffsenken, die für die Abschwächung des Klimawandels unerlässlich sind. Um das Verständnis der Torfatmung und des Kohlenstoffverlustes zu verbessern, verfolgen die Verantwortlichen einen neuartigen Ansatz, bei dem sie die Satelliten-Fernerkundung, insbesondere die Radartechnologie, einsetzen. Die Studie konzentriert sich auf das Amtsvenn und das Hündfelder Moor, ein 894 Hektar großes grenzüberschreitendes Moorgebiet. Durch die Integration von Satelliten- und In-situ-Beobachtungen mit Techniken des maschinellen Lernens soll ein Modell entwickelt und validiert werden, das aktuelle und künftige Trends bei der Degradierung von Mooren und der Freisetzung von Kohlenstoff genau erfasst.
Prof. Dr. Ursula Wurstbauer (Physikalisches Institut and Center for Soft Nanoscience, Universität Münster) und Prof. Dr. Rebecca Saive (Faculty of Science and Technology/S&T, Inorganic Materials Science Group, Universität Twente):
“Role of contacts in two-dimensional van der Waals heterostructures for solar energy harvesting applications”
Mit Blick auf die Energiekrise sind lokale und erneuerbare Energiequellen wie Wind- und Solarenergie von großer Bedeutung, insbesondere in Regionen wie den Niederlanden und Deutschland. Auf der Suche nach nachhaltigen Lösungen, die eine Kreislaufwirtschaft mit minimalem Materialeinsatz und einfacher Wiederverwertbarkeit fördern, befasst sich das Projekt mit der Untersuchung, Verbesserung und Herstellung einer vielversprechenden Materialklasse für Solarzellen: nahezu atomar dünne, zweidimensionale Heterostrukturen.
„Wichtig sind ein klar umgrenztes Thema und ein konkreter Arbeitsplan“
Interview: Wie Claudia Voelcker-Rehage das Potenzial von Collaboration Grants beurteilt
Im vergangenen Jahr hat ein Team um Prof. Dr. Claudia Voelcker-Rehage vom Institut für Sportwissenschaft und Prof. Dr. Ciska Heida von der Universität Twente für das Projekt „Untersuchung des vibrotaktilen Cueings über Vibrationsstrümpfe in einer virtuellen Umgebung zur Linderung des ‚Freezings‘ bei Parkinson-Patientinnen und -Patienten“ einen Collaboration Grant erhalten. Kathrin Kottke sprach mit Claudia Voelcker-Rehage über die Inhalte und Ziele des Projekts und welche Rolle die Förderung gespielt hat.
Um was geht es konkret bei dem Projekt?
Der Gang von Parkinson-Patientinnen und -Patienten kann durch ,Freezing', also das Einfrieren beim Gehen, gekennzeichnet sein. Man kann sich das Einfrieren so vorstellen, als würden die Füße plötzlich am Boden kleben bleiben. Das beeinträchtigt in hohem Maße die Mobilität der Person und führt zu Stürzen sowie verringerter Lebensqualität. Freezing kann nur unzureichend medikamentös behandelt werden. Ein vielversprechender, nicht-pharmakologischer Ansatz ist das sogenannte ,Cueing'.
Was genau passiert bei diesem neuen Ansatz?
Hierbei werden externe rhythmische, zeitliche oder räumliche ,Cues', also Reize genutzt, um eine Bewegung, wie zum Beispiel den Gang einzuleiten oder fortzusetzen. Besonders vielversprechend ist die Anwendung von vibrotaktilen Signalen, das heißt, wann immer Freezing auftritt, erhält die Patientin oder der Patient einen taktilen Reiz – etwa durch ein Vibrationselement, das am Knöchel getragen wird. Vibrotaktiles Cueing hat daher großes Potenzial, das Freezing zu verbessern. Im Collaboration Grant untersuchen wir die Wirkung von vibrotaktilen Signalen auf die kognitiv-motorische Leistung in alltagsnahen Bedingungen. Dies geschieht in einer virtuellen Realität, einem virtuellen ,Echtzeit Ganganalysesystem'. Ziel ist es, die Wirksamkeit von ,vibrierenden Strümpfen' in realitätsnahen Szenarien nachzuweisen – insbesondere im Vergleich zu anderen visuellen oder auditiven Cueing-Systemen.
Wie haben Sie die Förderung von 80.000 Euro denn konkret eingesetzt?
Wir haben das Geld in erster Linie für Personal eingesetzt. Unser Ziel war es zum einen, eine Pilotstudie durchzuführen, um die kognitiven Effekte des Cueings zu untersuchen und um darauf aufbauend eine größere Studie zu designen. Zum anderen wollten wir einen Drittmittelantrag vorbereiten. Wir haben uns im Team entschieden, den Fokus auf die Vorbereitung des Projektantrags zu legen, da dieser erfahrungsgemäß sehr viel Zeit und Personalressourcen in Anspruch nimmt und außerdem entsprechende Abgabefristen zu beachten sind.
Waren Sie mit dem Antrag erfolgreich?
Ja! Bereits im März dieses Jahrs haben wir die Bewilligung erhalten. Das Projekt startet im Juli. Dies ermöglicht uns, nahtlos an unserem Projekt weiterzuarbeiten. Wir wollen ein auf die Patienten zentrierten und klinisch-wissenschaftlich evaluierten vibrotaktilen Prototypen entwickeln: ein kleines Gerät, das um den Knöchel getragen wird und einen Sensor enthält. Dieses System analysiert das Schrittmuster mithilfe von maschinellen Lern-Algorithmen und gibt einen vibrotaktilen Cue, wenn ein Freezing erkannt wird. Außerdem entwickeln wir eine App, die sich mit dem Gerät verbindet und relevante Daten für Patienten und Versorger speichert und leicht verständlich zusammenfasst.
Worin liegt der wissenschaftliche Mehrwert der Collaboration Grants für die grenzüberschreitende Kooperation?
Die Zusammenarbeit mit den Kollegen der Universität Twente bietet die Chance, unser Forschungsthema interdisziplinär anzugehen, neue Kooperationen aufzubauen und durch die räumliche Nähe die Möglichkeit zum persönlichen und nicht nur digitalen Austausch.
Was raten Sie Kolleginnen und Kollegen, die sich ebenfalls um einen Collaboration Grant bewerben möchten oder gerade einen erhalten haben?
Meines Erachtens ist es wichtig, ein klar umgrenztes Thema mit einem konkreten Arbeitsplan zu haben, so dass es realistisch ist, mit den zur Verfügung stehenden Mitteln die Ziele zu erreichen.