„Tele-Forschung“: Fernsteuerungsprojekt soll Kernspin-Strukturanalysen erleichtern

Ein Verbund von 26 Partnern der wichtigsten europäischen Forschungsinfrastrukturen für die Kernspinresonanzspektroskopie (NMR-Spektroskopie) wird in den kommenden Jahren standardisierte Verfahren entwickeln, mit denen sich NMR-Geräte auch aus der Ferne steuern und nutzen lassen. Die Projektleitung liegt bei Prof. Harald Schwalbe vom Biomolekularen Magnet-Resonanz-Zentrum der Goethe-Universität Frankfurt. Die Europäische Union fördert das Projekt Remote-NMR mit 1,5 Millionen Euro.

Die Kernspinresonanzspektroskopie ist eine der wichtigsten analytischen Methoden in den chemischen, physikalischen, biologischen und medizinischen Wissenschaften. Denn die Methode ermöglicht es, die räumliche Anordnung von Atomen in Molekülen zu bestimmen und so Struktur und Dynamik von Molekülen zu analysieren. Bedeutsame Beiträge hat die NMR-Spektroskopie zuletzt beispielsweise für die SARS-CoV-2-Impfstoffentwicklung und -Arzneimittelforschung im Rahmen des europäischen Netzwerks COVID19-NMR geleistet. Hierbei gilt das Biomolekulare Magnet-Resonanz-Zentrum (BMRZ) der Goethe-Universität als Leuchtturm der europäischen Forschung mit Großgeräten. Routinemäßig wird die NMR-Spektroskopie zudem beispielsweise in der Qualitätskontrolle bei der Herstellung von Chemikalien oder Biomolekülen verwandt.

NMR-Spektroskopie erfordert hochentwickelte und teure Geräte, die von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern mit unterschiedlichem Hintergrund betrieben werden, von serviceorientierten Experten für Routineuntersuchungen bis hin zu hochqualifizierten Forschern, die lokale wie externe Nutzer und Nutzerinnen bei spezialisierten Anwendungen unterstützen. Vor der Corona-Pandemie wurde die Mehrzahl der Messungen in Europa von Wissenschaftler gemacht, die zu den NMR-Zentren reisten. Entsprechend stark ging als Folge von Reise- und Kontaktbeschränkungen die Nutzung der Anlagen durch externe Nutzer zurück.

Daher haben NMR-Wissenschaftler bereits in den vergangenen zwei Jahren damit begonnen, NMR-Analyseverfahren per digitalem Fernzugriff zu entwickeln. Das neue Projekt Remote-NMR (R-NMR), das von Prof. Harald Schwalbe von der Goethe-Universität geleitet wird, wird jetzt Standards für einen NMR-Fernzugriff schaffen, der europäischen Forschern einen Zugang zu den Großgeräten ermöglicht. Die Nutzer sollen in die Lage versetzt werden, mit dem NMR-Instrument zu interagieren, die laufenden Experimente zu überwachen und bei Bedarf anzupassen und mit dem Personal, das vor Ort die Geräte betreut, zu kommunizieren. Dazu werden innerhalb R-NMR alle bedeutenden NMR-Infrastrukturen in Europa miteinander vernetzt. Routineprozesse für die Remote-Nutzung von NMR werden eingerichtet, was die Erstellung von Forschungs- und Lehrprotokollen sowie die Archivierung von Daten und den Probenversand einschließt.

Die Europäische Union fördert R-NMR in den kommenden drei Jahren mit insgesamt 1,5 Millionen Euro im Rahmen des Horizon Europe Framework Programme. Prof. Harald Schwalbe ist überzeugt: „Im Netzwerk R-NMR machen wir uns fit für NMR@home. Die europaweite Standardisierung ist dabei ein riesiger Vorteil, denn so können wir die vorhandenen riesigen Potenziale, die diese wichtigen Forschungsinfrastrukturen bieten, optimal nutzen. Weil viele Kolleginnen und Kollegen viel weniger reisen müssen, lässt sich außerdem der CO2-Fußabdruck unserer Forschung deutlich verkleinern.“