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Experimente mit Herz: Ein einzigartiges Projekt bietet Schülern intensive Einblicke rund um das Thema Herz

29.09.2015 / „Experimente mit Herz“ – so heißt das seit 2010 laufende Pilotprojekt, an dem sechs Schülerlabore in Berlin und Brandenburg sowie drei Berliner Unternehmen beteiligt sind. In Vorträgen und durch eigene Experimente bekommen die Schülerinnen und Schüler die Möglichkeit, das Thema Herz von allen Seiten zu beleuchten. Initiiert hat das Projekt das Netzwerk GenaU, in dem Berliner und Brandenburger Schülerlabore zusammenarbeiten. „In diesem Projekt kooperieren erstmals Schülerlabore und Unternehmen“, erklärt Claudia Jacob, wissenschaftliche Betreuerin im Gläsernen Labor. „Dies ermöglicht uns, den Schülern nicht nur Funktionsweise und Forschungsinhalte, sondern auch ganz konkrete Anwendungsgebiete unserer Forschung sowie Berufsfelder rund um das Thema Herz zu zeigen.“ Ziel des Projekts ist es, die sogenannten MINT-Fächer (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften, Technik) für die Schüler erfahrbar zu machen.

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Präparation eines Geflügelherzens Foto: Genau / Rasch

Experimentieren an neun Stationen

An aufeinanderfolgenden Projekttagen haben die Schüler die Möglichkeit, selbst zu experimentieren. Der Kurs im Gläsernen Labor auf dem Campus Berlin-Buch beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit Herz-Kreislauf-Forschung. Hier werden die Grundlagen vermittelt – von der Herzanatomie bis zur Forschung: Wie ist ein Herz aufgebaut und wie erfüllt es seine Funktion? Wie untersucht man es und was bedeuten die Messergebnisse? Verschiedene Experimente zeigen Aufbau und Funktionsweise des Herzens. Bei der Präparation von Geflügelherzen lernen die Schüler die Anatomie des Pumporgans kennen und sehen, welche Auswirkungen es hat, wenn beispielsweise eine Herzklappe defekt ist.
„Um den Schülern den Zusammenhang zwischen Blutdruck und Herzfrequenz zu erklären, lassen wir sie von sich selbst ein Elektrokardiogramm (EKG) aufzeichnen“, sagt Biologin Claudia Jacob. „Das macht den Schülern immer ganz besonders Spaß.“ Aus dem Lehrlingslabor des Max-Delbrück-Centrums für Molekulare Medizin erhalten die Schüler auch einmal Mäuse- und Rattenherzen und gewinnen Einblicke in die moderne Herzforschung. „Hier können wir mit den Schülern auch ethische Fragen thematisieren.“ Zum Abschluss werden alle Ergebnisse von der Herzanatomie bis zur Herzforschung von den Schülern präsentiert.
Im Carl Zeiss Mikroskopierzentrum im Museum für Naturkunde lernen die Schüler anschließend anhand von Amphibien-, Frosch- und Vogelherzen, wie sich das Herz im Laufe der Evolution entwickelt hat.

Wie funktioniert der Herzschrittmacher

Rund um das Thema „Herzschrittmacher“ drehen sich gleich mehrere Stationen des Experimentierzyklus. Im UniLab Adlershof, dem Schülerlabor der Humboldt-Universität, erforschen die Schüler die elektrischen Eigenschaften des Herzens: Welche elektrischen Impulse werden von unserem Herzen erzeugt und wie sorgen diese dafür, dass das Herz gleichmäßig schlägt? Sind diese – beispielsweise nach einem Herzinfarkt – gestört, kann ein Herzschrittmacher helfen, dem Herzmuskel die notwendigen Impulse zu geben.
Sind die Grundlagen der elektrischen Impulse im Herzen verstanden, geht es weiter in das Microlab der Lise-Meitner-Schule in Berlin. Hier dreht sich alles um Mikrosystemtechnik und die Frage, wie die einzelnen Bauteile für den Mikrochip eines Herzschrittmachers hergestellt werden. Einblicke in die Produktion der Herzschrittmacher gibt das Berliner Unternehmen Biotronik. „Hier sehen die Schüler, wie die Ergebnisse aus der Forschung den Weg zum konkreten Produkt machen“, erklärt Claudia Jacob.
Ein ganz aktuelles Forschungsthema lernen die Teilnehmer in den Laboren für Biosystemtechnik der Technischen Hochschule Wildau kennen. Hier wird an Brennstoffzellen geforscht, die in Zukunft für die Energieversorgung der Herzschrittmacher sorgen sollen. Bislang sind diese batteriebetrieben. Ist die Batterie leer, muss der ganze Schrittmacher in einer Operation ausgetauscht werden. Die Wissenschaftler forschen an Biobrennstoff zellen, die ihre Energie aus dem Blutzucker und dem Sauerstoff im menschlichen Körper speisen. Diese könnten sich ganz unabhängig aus dem Körper mit Energie versorgen, was einen Austausch des Schrittmachers überflüssig macht.

Von der Forschung in die Praxis

Ist das Herz beispielsweise durch einen Herzinfarkt geschädigt, können Unterstützungssysteme die Pumpfunktion des Herzens kurz- oder auch langfristig übernehmen. Die junge Berliner Firma Berlin Heart GmbH entwickelt und produziert sogenannte VADs (Ventricular Assist Devices). Hier lernen die Schüler unterschiedliche Erkrankungen des Herzens kennen, und können anschließend die aufwändige Produktion der Produkte im Reinraum besichtigen.
Im Deutschen Herzzentrum sehen die Schüler schließlich, wie die Forschungsergebnisse ganz praktisch beim Patienten ankommen. Sie erhalten Einblicke in die Technik und die Abläufe in einer Spezialklinik. In einer simulierten Operation
schlüpfen sie in die Rolle des Chirurgen oder Kardiotechnikers und lernen, wie viel Wissen notwendig ist, um die komplizierten Therapien durchzuführen. „Der Experimentierzyklus zeigt den Schülern, wie viele unterschiedliche Berufsfelder es rund um das Thema Herz gibt“, sagt Claudia Jacob. „Da arbeiten alle Naturwissenschaften Hand in Hand und es gibt die unterschiedlichsten Aufgaben: Von der Forschung im Labor über die Herstellung von unterstützenden Produkten bis hin zum Mediziner, der dann alles zum Wohle des Patienten anwendet.“

Experimentierreihe bald auch bundesweit im Angebot

Finanziert wurde das Projekt in den letzten fünf Jahren durch die Technologiestiftung Berlin und den Arbeitgeberverband Gesamtmetall im Rahmen der Initiative THINK ING. „Wir hoffen, dass wir eine Anschlussfinanzierung von der Bayerstiftung im Oktober für die Etablierung dieses einzigartigen Projekts bekommen. Das Experimentieren rund um das Thema Herz soll auch bundesweit angeboten werden“, sagt Claudia Jacob. „Wir wollen ab dem nächsten Jahr dann auch einzelne Projekttage zu dem Thema anbieten, das ist für manche Schulen leichter einzurichten als die Projektwochen.“

Text: Alexandra Lethgau

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