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21.10.2015, 15:30 Uhr

Klasse für Naturwissenschaften und Medizin, 570. Sitzung

Prof. Dr. Andreas Hirsch, Erlangen: Functionalization of Synthetic Carbon Allotrope; Prof. Dr. Heymut Omram, Münster: Angeborene Störungen der Flimmerhärchen oder Warum schlägt unser Herz am rechten Fleck

Vortrag 1
Prof. Dr. Andreas Hirsch, Erlangen: Functionalization of Synthetic Carbon Allotropes

Chemical functionalization of new C-allotropes is of fundamental interest and opens the door to unprecedented materials applications. In principle, the physical and chemical properties of fullerenes, carbon nanotubes (CNTs) and graphene are related to each other, although their levels of development vary considerably. In order to efficiently explore the reactivity of the less developed CNTs and especially that of graphene it is our goal to provide a unifying approach for the chemistry of all three new carbon allotropes. The fullerenes present the first family of synthetic carbon allotropes. Since their availability in macroscopic quantities numerous investigations with respect to their physical characterization and chemical functionalization have been carried out. CNTs – the second new family of C-allotropes – exhibit at least the same potential for unprecedented applications. Their chemistry, however, is much less developed. Although many protocols for covalent and non-covalent CNT functionalization have been published there are still many fundamental problems to be solved. This includes inter alia the highly selective functionalization of metallic- or semiconducting SWNTs, the high throughput isolation of SWNTs with single helicity, the development of general concepts allowing for tunable doping of individualized tubes with single helicity or least defined transport characteristics (metallic – semiconductive). Finally, the youngest representative in the list of new C-allotropes is graphene and the exploration of its chemistry has just begun to start. So far only investigation on the functio- nalization of defect rich graphene oxide (GO) but not intact graphene itself have been published. Compared to the various flavours of CNTs (broad variation of helicities, single walled, multi walled) graphene is a much more uniform material. This will facilitate the development of its chemistry considerably. We will present a series of new results of covalent and non-covalent functionalizations of fullerenes, carbon nanotubes and graphene.

Vita
Professor Dr. Andreas Hirsch promovierte 1990 an der Eberhard Karls Universität Tübingen. Von 1990 bis 1991 forschte er als Postdoc am Institute for Polymers und Organic Solids in Santa Barbara, Kalifornien, in der Arbeits- gruppe von Prof. Wudl. Danach kehrte er als wissenschaftlicher Mitarbeiter an das Institut für Organische Chemie nach Tübingen zurück. Nach Abschluss seiner Habilitation, für die er 1994 verschiedene Preisen und Ehrungen einschließlich des Otto-Röhm-Forschungspreises und des Jahrespreises für Habilitanden der ADUC (Arbeitsgemeinschaft deutscher Professoren/innen für Chemie) erhielt, wurde Andreas Hirsch 1994 als Professor für Organische Chemie an die Fakultät für Chemie der Universität Karlsruhe berufen. Seit Oktober 1995 ist er Inhaber des Lehrstuhls für Organische Chemie an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU). Im Jahr 2000 lehnte er einen Ruf auf den Lehrstuhl für Organische Chemie an die University of St. Andrews, Schottland, ab. Im Jahr 2004 wurde Andreas Hirsch zum außerplanmäßigen Professor an der Rice University in Houston und zum Senator an der FAU ernannt. Im Jahr 2005 lehnte er ein Angebot für eine gemeinsame Berufung als Welch Professor für Chemie an der Rice University Houston und als Welch-Cullen Professor für Chemie und Nanotechnologie am University of Texas Health Science Center in Houston ab. Das Angebot wurde initiiert und stark unterstützt von Prof. Smalley, dem Nobelpreiseträger für Chemie 1996 für die Entdeckung der Fullerene. 2006 erhielt er den Elhuyar- Goldschmidt-Preis der Chemischen Gesellschaften von Spanien und Deutschland. Von dem Magazin Unicum Beruf wurde Andreas Hirsch 2007 zum Professor des Jahres gewählt. Für die FAU warb er 2010 den ersten ERC Advanced Grant (GRAPHENOCHEM) ein. Im Jahr 2012 wurde ihm sowohl der Max-Grundig-Gedächtnispreis als auch die Medaille des Instituts für Organische Chemie der Akademie der Wissenschaften der Tschechischen Republik verliehen.

Vortrag 2
Prof. Dr. Heymut Omram, Münster: Angeborene Störungen der Flimmerhärchen oder Warum schlägt unser Herz am rechten Fleck

Die primäre ziliäre Dyskinesie (englisch primary ciliary dyskinesia; PCD) ist eine seltene, klinisch und genetisch heterogene Gruppe hereditärer Erkrankungen, denen eine Dysfunktion beweglicher Zilien zugrunde liegt. Durchschnitt- lich sind einer von ca. 15.000 Menschen betroffen. Die PCD basiert auf Störungen der Bewegung motiler respiratorischer Zilien (Flimmerhärchen), die mit einer verminderten Reinigung der oberen und unteren Atemwege einhergehen. Daher leiden PCD-Patienten an persistierenden und destruierenden Entzündungen der Atemwege, die zu einer chronischen Ateminsuffizienz führen. Zusätzlich zu den respiratorischen Symptomen zeigt die PCD weitere Erkrankungsmanifestationen. So können Motilitätsstörungen der nodalen Zilien, die während der frühen Embryonalentwicklung für die Etablierung der Rechts-Links-Körperachse verantwortlich sind, in 40–50% der PCD Fälle zu einem Situs inversus (Kartagener-Syndrom) führen. In seltenen Fällen ist bei diesen Lateralitätsdefekten die Ausbildung einzelner Organe gestört (z. B. kongenitale Herzfehler, Asplenie/Polysplenie). Männliche PCD Patienten zeigen außerdem eine hohe Inzidenz von Infertilität. Eileiter sind ebenfalls von motilen Zilien ausgekleidet. Eine Störung dieser Zilien erklärt möglicherweise auch ein gering erhöhtes Risiko für extrauterine Schwangerschaften. Durch eine Dysfunktion der Ependymzilien, die das Ventrikelsystem des Gehirns auskleiden, ist das Risiko eines Hydrocephalus (Wasserkopfes) geringfügig erhöht. Die Diagnose der PCD wird derzeit hauptsächlich aufgrund des Nachweises funktioneller oder struktureller Defekte von respiratorischen Zilien gestellt. Derzeit wird die PCD nur symptomatisch behandelt, es steht keine kausale oder evidenz-basierte Therapie zur Verfügung. Die Identifikati- on der zu Grunde liegenden genetischen Defekte erlaubt im zunehmenden Maße eine molekulargenetische Diagnostik und eröffnet Möglichkeiten neuer Therapieverfahren.

Vita
Professor Dr. Heymut Omran, studierte Humanmedizin an der Universität Freiburg, University of Massachusetts (USA) und University of Manchester (UK) und erlangte 1994 die Approbation. In den Jahren von 1994 bis 2009 war er an der Universitäts-Kinderklinik Freiburg zunächst als wissenschaftlicher Assistent, dann als Fach- und Oberarzt tätig. Während dieser Zeit erhielt er neben der Gebietsbezeichnung Kinderheilkunde auch die Zusatzqualifikationen für Neuropädiatrie, Kinderpneumologie, und Kinderdiabetologie und Endokrinologie. Im Jahr 2002 habilitierte er mit Arbeiten zu Zystennierenerkrankun- gen und Blindheit. Seit 2007 ist er zusätzlich als Adjunct-Professor an der University of North Carolina at Chapell Hill (USA) tätig. Während seiner klinischen Tätigkeit hat er sich immer für die Belange von Patienten eingesetzt und ist daher seit vielen Jahren in Selbsthilfegruppen wie Primäre Ciliäre Dyskinesie und Kartagener Syndrom e.V. aktiv. Seit 2010 ist er Lehrstuhlinha- ber für Kinder- und Jugendmedizin (W3) Westfälischen Wilhelms-Universität und Direktor der Klinik und Poliklinik für Kinder- und Jugendmedizin der Universitätsklinik Münster.Schwerpunkte seiner wissenschaftlichen Arbeiten sind seltene hereditäre Erkrankungen. Insbesondere konnte seine Arbeitsgruppe zahlreiche genetische Defekte von Ziliopathien entschlüsseln. So konnte er die Bedeutung motiler Zilien / Geißeln und unbeweglicher Monozilien für die Erkrankungsentstehung im Detail charakterisieren. Diese Arbeiten haben wesentlich dazu beigetragen, die Ätiologien zystischer Nierenerkrankungen, chronischer Atemwegserkran- kungen, retinale Degeneration, Infertilität, Herzentwicklungsstörungen und Hydrocephalus zu klären. Mittels molekulargenetischer und zellbiologischer Techniken charakterisierte er evolutionär konservierte biologische Mechanismen wie Festlegung der Links/Rechts-Körperasymmetrie, Hirnventrikel-Entwicklung und mukoziliäre Reinigung der Atemwege.