Weltklasse-Infrastruktur für die Humantechnologien Im Rahmen von BioTechMed-Graz, der Initiative zur Kooperation und Vernet-zung der Karl-Franzens-Universität Graz, der Medizinischen Universität Graz und der Technischen Universität Graz, an den

Geräte Beschreibung/Anwendung Methoden Substanz/Material InfoInstitut für Biomechanik, TU Graz — Prof. Gerhard A. Holzapfel

Uniaxial Tensile and Extension-Inflation Device, µ-Strain Instrument ME30-1 (Messphysik)

Mechanical characterization of biomaterials, bioinspired materials, and of soft biological tissues such as artery walls, the brain and the heart

Uniaxial tension tests, Extensi-on-inflation tests, bending and torision tests

Any matter or construct that interacts with living systems; syn-thetic materials whose structure, properties or function mimic tho-se of natural materials or living matter; any soft biological tissue

Speziallaboraustattung zur Charakterisierung von biologischen Geweben. Hier ist vermutlich das Gesamtpaket und das Know-How auch von speziellem Interesse.

Uniaxial Tensile, Extension-Inflation and Torsion Device (Messphysik, Zwick & Roell) Biaxial Tensile Testing Device (Messphysik) Planar biaxial tension tests

Triaxial Shear Testing Device (Messphysik, Zwick & Roell)

Triaxial shear tests, simple shear, pure shear, tensile, compression

Actin network suspension, biolo-gical and engineered fluids, gels

Rheometer: Physica MCR 301 with SALS (Anton Paar) Rheological tests, shear tests

Polarized Light Microscope: Axio Scope.A1 (Zeiss)Microstructural investigations of bioma-terials, bioinspired materials, and of soft biological tissues

3-D determination of collagen fiber orientations and disper-sions

Histological slides, biomaterials, soft biological tissues

Institut für Medizintechnik, TU Graz — Prof. Rudolf Stollberger

Magnetom Skyra | Whole body 3 Tesla scanner, 40 mT gradient system

Basic research, sequence and methodological development

In-Vivo subjects, biological tissues and any material sutable for MRI

Experimentelles MR-System. Dieses System ist nicht grundsätzlich etwas ganz Spezielles, aber dadurch, dass es nicht in einem klinischen Umfeld betrieben wird, ist es damit leichter, beliebige Forschungsfra-gestellungen (Untersuchung von geeigneten Materia-lien) durchzuführen. Auch in diesem Bereich gibt es spezifisches Know-How für die Methodenanpassung bei speziellen Fragestellungen.

FELMI-ZFE | Institut für Elektronenmikroskopie und Nanoanalytik, TU Graz — Prof. Ferdinand Hofer

Bruker Fastscan Bio-AFM In-situ studies of dry and liquid surfaces at nanometer resolution

Surfaces of particles, materials and biological tissue

Referenzprojekte aus dem Biobereich des FELMI-ZFE: Kryo-TEM für Uni Graz (Zimmer) und RCPE, Zelluloseabbau mit Enzymen mit TU Graz (Biotechnologie, Nidetzky); 3D-Untersuchung von Nervenbahnen mit MedUni (Histologie und Embryologie, Leitinger

FEI Transmission Electron Microscope TF20 with FEG and Gatan Energy-filter

High resolution electron microscopy for the study of structure and morphology under cryo-conditions

Basic and applied research Inner structures in materials, biomaterials and biological tissue

FEI Environmental Scanning Electron Microscope (ESEM) Quanta FEG 600

In-situ studies of dry and liquid surfaces at nanometer resolution, 3D system Gatan 3View

Quality control and basic research

Surfaces of particles, materials and biological tissue, inner structures by serial sectioning with nm resolution.

Austrian Scanning Transmission Electron Microscope FEI Titan 60-300

Inner structure of materials and structure of nanoparticles with atomic resolution, inclu-ding 3D electron tomography

Quality control and basic research

Materials, Biomaterials, Nanopar-ticles at 0.07 nm

Instituten der drei großen Grazer Univer-sitäten selbst und an den Forschungszen-tren zu den Themen Life Sciences und Humantechnologien ist mittlerweile ein beeindruckendes Angebot an technischer

Infrastruktur entstanden. Die botenstoff-Redaktion hat, gemeinsam mit den Unis und Forschungszentren, einen ersten Überblick über die Geräte-Highlights am Standort Steiermark zusammengestellt.

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Geräte Beschreibung/Anwendung Methoden Substanz/Material InfoFachhochschule JOANNEUM, Institut Diätologie — Bianca Neuhold BSc, MSc, Core Facility: Pea Pod

PeaPod-Komplettsystem

Das PEA POD-Komplettsystem ist eine Systemlösung für die Analyse der Körperzusammensetzung für Säuglinge wie auch Frühgeborene. Messungen der Körperzusammensetzung, Densitometrie (PEA POD®) bei Säuglingen und Bioimpedanzanalyse (BIA) bei Kindern und Erwachsenen können durchgeführt werden.

Das Health Perception Lab (HPL) fokussiert durch interdisziplinäre Ausrichtung auf den Bereich der Adipositasprävention u –therapie durch anwendungsorientierte-klinische Forschung u Consumer Science in der Gesundheitsförderung/Prävention.Das PeaPod Komplettsystem umfasst eine Wiegezelle, PC, Gerätewagen, Kalibrierungsge-wicht u -volumen. Durch enge Zusammenarbeit des HPL mit biomedizinischem Labor der FH JOANNEUM ist die Bestimmung verschiedener Laborparameter möglich.

Fachhochschule JOANNEUM, Institut Biomedizinische Analytik — FH-Prof. DI Dr. Erwin Zinser, Core Facility: Labor für Metabolomik

Agilent 6400 Triple Quadrupole Mass Spectrometer, LCQ Fleet™ Ion Trap Mass Spectrometer LCQFL-10000

Das Labor für Metabolomik beherbergt mehrere GC/MS- und LC/MS-Sys-teme (Agilent 5975 Single Quadrupole MS, Agilent 7890 GC, Agilent 7890 GC-FID, beide mit Headspace Equipment, Agilent 6460 Triple Quadrupole MS, Agilent UHPLC 1260, Agilent 1260 Infinity LC, Agilent 1290 Infinity LC, Thermo LCQ Fleet Ion Trap MS, Thermo UHPLC Accela 1000) sowie Geräte zur Probenvor- und –aufbereitung (SPE-Equipment, SpeedVac, etc.). Weiters verfügt das Labor über einschlägige Werkzeuge und Geräte zur Durchführung von immunologischen Methoden (BIO-RAD Standard ELISA Equipment, Beckman DTX 880 Multimode Detector, Geräte für die klini-sche Diagnostik). Spezialsoftware für den Bereich Design of Experiments (Umetrics MODDE) sowie für die statistische multivariate Datenauswer-tung und –interpretation (Umetrics SIMCA) steht zur Verfügung.

Die betrachtete For-schungsinfrastruktur besteht aus zwei Labors und einem Versorgungs-raum mit einer Fläche von rund 120 m2 plus zugehöriger Geräteaus-stattung.

Als Werkzeuge werden chroma-tographische und massenspekt-rometrische Verfahren (GC/MS, LC/MS) sowie immunologische Techniken angewendet. Für die Planung von Experimenten werden statistische Verfahren (z.B. faktorielles Design) und zur Datenauswertung multivariate statistische Verfahren (PCA, PLS, HCA) eingesetzt.

JOANNEUM RESEARCH, HEALTH, Research Group Metabolomics & Bioanalytics — Dr. Christoph Magnes

UHPLC - Q Exactive

Hochauflösendes Massenspektrometer gekoppelt mit einem UHPLC Sys-tem. Anwendung: Metabolomics - Analyse von Stoffwechselprodukten und Stoffwechselzwischenprodukten in biologischen Proben zur Biomarkerfor-schung.

Targeted/untargeted Metabolomics

Humanproben: Blut, Gewebe.

HPLC - LTQ Orbitrap XL

Hochauflösendes Massenspektrometer gekoppelt mit einem HPLC-System. Anwendung: Detektion und Identifikation von unbekannten Substan-zen. Aufklärung der Elementarzusammensetzung und von strukturellen Eigenschaften.

Aufklärung der Elemen-tarzusammensetzung und von strukturellen Eigenschaften.

Biologische Proben, phar-mazeutische Analytik

3 x UHPLC/HPLC gekoppelt mit Triple Quadrupol Massenspektrometern

Tandem Massenspektrometrie gekoppelt mit HPLC Systemen für die sen-sitve Quantifzierung von Wirkstoffen, Metaboliten aus Proben. Systeme laufen unter dem GLP-Zertifikat.

Klinische Studien, phar-mazeutische Analytik (z.B. Reinigungsvalide-rung)

Biologische Proben, phar-mazeutische Formulie-rungen, pharmazeutische Analytik

Agilent 7000 Triple-MS gekoppelt mit Agilent 7890A GC GC-MS/MS System für die sensitive Analytik von flüchtigen Substanzen (GLP-Zertifikat)

Klinische Studien, Traceranalytik

Biologische Proben, phar-mazeutische Formulie-rungen, pharmazeutische Analytik

Agilent 1290 UHPLC-UV (DAD) UHPLC mit Diodenarray-Detektor für die Aufnahme von UV/VIS Spekt-ren. Anwendungen in der pharmazeutischen Analytik (GLP-Zertifikat) Pharmazeutische Analytik

Meso QuickPlex SQ 120Mulitplexing Immunoassay für die parallele Bestimmung von bis zu 9 Substanzen aus biologischen Proben. Assays für zB. Zytokine, Inkretine, Insulin, Glukagon sind verfügbar.

Immunochemische Analysen basierend auf Detektion mittels Elektrolumineszenz

Biologische Proben

Hamilton Starlet Workstation Laborautomatisierungssystem für die flexible Automatisierung von Proben-aufbereitungsprozessen für hohen Probendurchsatz

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Geräte Beschreibung/Anwendung Methoden Substanz/Material InfoInstitute of Molecular Biotechnology, TU Graz — Prof. Christoph W. Sensen

2 x HP ProLiant DL580 G7 servers1TB RAM each and 4 cores with 8 CPUs each, hyper-threadeduse: computational biotechnology

BioinformaticsRaw data (usually produced by NGS) in different formats (FASTQ/FASTA/SAM/etc)

Computational biotechnology infrastruc-ture for big data mining and cutting-edge bioinformatics research. Bioinformatics analysis services, as well as use of the infrastructure and training, are offered to partners and staff.

8 x Active Motif DeCypher servers

Dell R710 and R720 servers with 2 FPGA cards each and local fast diskinfo: http://www.activemotif.com/catalog/817/bioin-formatics use: very fast database searches for BLAST

1 x HP ProLiant DL380 G9 use: genomic data visualization

1 x SunBlade 6000 with T5-1B blade10 slot chassis populated with 1 SPARC architecture blade, 256 GB RAM, 64 threads; use: special projects and SPARC binaries

NetApp NAS Storageapprox. 400 TB of high-speed backed-up tiered storage with 10Gb/s connections to our private network; use: storage for computations and backups

RADOS Ceph Storagedescription: approximately 40 TB of distributed, self-healing storage, in collaboration with TUG ZID; use: scrap storage

RCPE — Prof. Johannes Khinast

Freeman FT4 Pulverrheometer characterise flow properties of powders

Quality control and Basic research

Particles and powders, 1 µm up to 1.5 mm

Systeme für Fragestellungen im Phar-maceutical Engeneering (Charakterisierung von pulverförmigen und flüssigen Materi-alien). Auch hier gibt es wieder den beson-deren Vorteil durch das Gesamtpaket von Geräten und Know-how. Da diese Geräte im RCPE lokalisiert sind ist davon auszugehen, dass die potentiell interessierten Firmen informiert sind.

Sympatec QicPic Particle Analyzer Particle size and shape (wet and dry dispersion) Dry and liquid material, 2 µm up to 3 mm

Jenike & Johanson Sifting Segregation Tester measures tendency of powders to segregate Particles and powders, 50 µm up to 3 mm

HECUS S3 Micro Small and Wide Angle X-Ray Scattering (SWAX) structural and morphological analysis

Dry and liquid material, up to 500 µmBruker MicroCalix SWAX/DSC Small and Wide

Angle X-Ray Scattering & Differential Scanning Calorimeter

understanding material properties, in particular of biochemical and pharmaceutical compounds

4M8-TriX Formatrix (ProCepT) Spray Drying (Piezoelectric Pulverizer) Nanoparticle Inclusion

Senterra II R200-785 (Bruker) Raman Scattering (Scan Stage, Flexible Probe) Polari-sation Microsopy

Concentration/Polymarphism/Sur-face Mapping

Micromeritics Tristar II 3020 BET Measurement, inner surface, properties of pores any solids up to 3 mm

Institut für Psychologie, Karl-Franzens-Universität Graz

3T MR-Anlage MagnetresonanztomografieIm Mittelpunkt der Forschung steht die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT). Diese Methode erlaubt es, die Aktivität des Gehirns bei der Bearbeitung verschiedenster Aufgaben zu erfassen. Grundlage dafür bildet der sogenannte BOLD-Effekt.

Institut für Chemie, Karl-Franzens-Universität Graz

Bruker Avance III 700 MHz narrow bore Flüssig NMR Spektrometer mit 5mm TCI Kryomess-kopf und Stickstoffwiederverflüssigung

Zur Aufklärung der molekularen Strukturen und des dynamischen Verhaltens komplexer Moleküle; Proteine und andere Biomakromoleküle; sowie aufgrund der hohen Sensitivität für kleine Moleküle welche nur in geringen Mengen vorliegen

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Geräte Beschreibung/Anwendung Methoden Substanz/MaterialCore Facility Flow Zytometrie, Med Uni Graz, ZMF — Dr. Heimo Strohmaier

NanoSight NS300Das NanoSight NS300 (Fa. Malvern) ist ein Gerät zur Charakterisierung von Nanopartikeln (Exosomen, Mikrovesikel) im Größenbereich von 10nm – 2000nm in Lösung.

Ermöglicht eine schnelle automatisierte Bestimmung der Größe und der Konzentrati-on von Nanopartikeln. Das Messprinzip beruht auf der Laser-basierten Erfassung von Lichtstreuung und Diffusionsgeschwindigkeit dieser kleinsten Teilchen in Lösung mittels eines mit einer Kamera kombinierten Lichtmikroskops. Ein zusätzliches Modul erlaubt die Detektion von fluoreszenzmarkierten Nanopartikeln.In der biomedizinischen Forschung findet dieses Gerät Anwendung in der Analyse von extrazellulären Nanopartikeln in Zellkulturüberständen und diversen Kör-perflüssigkeiten. Da Exosomen und Mikrovesikel nahezu von allen Körperzellen abgegeben werden, finden sie zunehmend Interesse als mögliche Biomarker für verschiedene Krankheiten.

Institut für Biophysik, Med Uni Graz — Assoz.-Prof. Dr. Ruth Prassl

Nanosight LM10 HS-488FT14 (im Rahmen von BioTech-Med)

NanoSight LM10-HS Instrument (Malvern Instruments, Herrenberg, Deutschland) ermöglicht mittels Lichtstreuung Nanopartikel sichtbar zu machen und ihre Brownsche Bewegung zeitlich zu verfolgen.

Mit dieser Methode kann der hydrodynamische Radius und die Homogenität der Nanoteilchen bestimmt werden und eine Abschätzung der Anzahl der Teilchen in Lösung getroffen werden. Damit können Nanopartikel charakterisiert und standar-disiert werden, was für ihre biologische Anwendbarkeit essentiell ist. Mit diesen Nanopartikeln können Medikamente oder Kontrastmittel in Krankheitsherde transportiert werden.

Core Facility Mass Spectrometry & Lipidomics, Med Uni Graz — Dr. Harald C. Köfeler, Director

Core Facility Mass Spectrometry & LipidomicsDie Massenspektrometrie und die häufig mit ihr gekoppelte Chromatographie erlauben es, chemische Verbindungen auf molekularer Basis in äußerst geringen Mengen zu bestimmen.

Die medizinische Universität Graz verfügt über eine ganze Reihe von massenspektrometrischen Großgeräten welche auf mehrere Standorte (Zentrum für Medi-zinische Forschung, Klinisches Laborinstitut, Gerichtsmedizin, Kinderklinik) verteilt sind. Die Hauptanwendung ist die Suche nach neuen Biomarkern für die Diagnose bzw. idealerweise sogar Prognose von Krankheiten.

Ein weiteres wichtiges Anwendungsfeld der Massenspektrometrie sind stabil isotopen-markierte Tracer-Studien, welche Einblick in physiologisch hochrelevante Prozesse wie die endogene Glucose-Produktion oder das Wachstumsverhalten von Tumorzellen geben können. Darüber hinausgehend spielt die Massenspektrometrie der MUG in enger Kooperation mit der KFU im Grazer Lipidfor-schungsschwerpunkt eine wesentliche Rolle bei der Identifizierung von neuen zellulären Stoffwechselwegen.

Core Facility Mikroskopie, Med Uni Graz, ZMF — PD Dr. Eleonore Fröhlich

Atomic-force Mikroskop - Microfluidics SystemDas Atomic-force Mikroskop - Microfluidics System (Standort: CF-Imaging, ZMF) erlaubt die hochauflösende Darstellung von Oberflächen, wobei dies Oberflächen von Geweben, Zellen oder Materialien sein können.

Es lässt sich ebenfalls die Konsis-tenz von Zellen und extrazellu-lärer Matrix bestimmen, was die Differenzierung zwischen Zellen und Geweben in verschiedenen physiologischen und patholo-gischen Zuständen zulässt. Des Weiteren ist es möglich, Zellen auf dem Substrat zu bewegen oder zu isolieren, Adhäsionkräfte von Zellen untereinander sowie zu Kon-taktoberflächen zu bestimmen und Zellen aufgrund ihrer Oberflächen-eigenschaften zu charakterisieren. Es können weiterhin Proben aus der Zelle entnommen werden und Substanzen oder Vektoren injiziert werden.

Das Gerät wird für die folgenden Untersu-chungen eingesetzt werden: Differenzie-rungsbestimmung von Zellen und Geweben (normale/transformiert) und physiologische Veränderungen unter Behandlung, Zel-ladhäsion an verschieden strukturierte Oberflächen (Implantate), Dokumentation von Membranoberflächenveränderungen und der zellulären Aufnahme von Peptiden, Lipiden und Partikeln.

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BioTechMedShared Infrastructure Beschreibung/Anwendung Info

Omics Center GrazIm Rahmen des Omics Centers Graz werden Expertise und Infrastruktur auf den Gebieten Lipidomics und Metabolomics (KFU, MUG), Proteomics (MUG), Transcriptomics und Genomics (MUG), Bioinformatik (TUG) und Administration wissenschaftlicher Zentren (ACIB, MUG) gebündelt.

BioImaging Graz Exzellenzzentrum für superauflösende Mikroskopie und zelluläre Ultrastrukturforschung

Ziel dieses Projektes ist die Einrichtung eines Exzellenzzentrums für ultra-hoch- auflösende Lichtmikroskopie in Graz. Neueste Technolo-gien, die Aufrüstung bestehender Geräte sowie die bereits etablierte Integration von Bildverarbeitung, Modellierung und Simulation in der Zellstrukturforschung können weiter vorangetrieben werden.

Teil davon ist auch das NIKON Center of Excellence

Aufrüstung des 3 Tesla Forschungs-MRTs Bereits seit bald 30 Jahren wird an der Medizinischen Universität Graz national und international anerkannte MRT-Forschung betrieben.

Die im Jahr 2005 installierte 3T Magnetresonanzanlage für die verstärkte Forschung im psychologisch-neurowissenschaftlichen Bereich kann nun aufgerüstet werden. Durch die Aufrüstung ist auch die Kompatibilität mit dem 3T-MR gewährleistet, welches durch die Uni-versität Graz gemeinsam mit der TU Graz angeschafft wurde.

NIKON Center of Excellence for Super Resolution Microscopy — Prof. Wolfgang Graier, Prof. Sepp Dieter KohlweinGeräte Beschreibung/Anwendung Methoden

Nikon A1RsiThe Nikon A1Rsi is an ultra-versatile confocal system with a unique hybrid scan head that contains an ultrahighspeed resonant scanner and a high-resolution galvano scanner for ultrafast scanning of living specimens.

The A1Rsi is a powerful point scanning confocal microscope system suitable for a broad range of applications, particularly for imaging and visualization of intracellular dyna-mics and interaction as well as fine spectral resolution. The A1Rsi comes equipped with a unique hybrid scan head, incorporating both an ultra high-speed resonant scanner and a high-resolution galvano scanner, enabling simultaneous bleaching/photoactivati-on and acquisition. The enhanced spectral imaging capabilities feature acquisition of a 32-channel spectral image (512 x 512 pixels) with a single scan in 0.6 second.

N-STORM

The N-STORM (stochastic optical reconstruction microscope) is based on the detection and precise localization of single molecules in fixed specimens and provides unprecedented resolution for a light microscopic technique down to 10 nm.

N-STORM is a super-resolution microscope system that combines “STochastic Optical Reconstruction Microscopy” technology and Nikon's Eclipse Ti research inverted microscope. The N-STORM super-resolution microscope provides dramatically enhan-ced resolution that is 10 times that of conventional optical microscopes and enables molecular level understanding.

N-SIM

The N-SIM (structured illumination microscope) delivers twice the resolution of traditional diffraction-limited laser scanning microscopes and allows measu-rements of living single cells at so far unknown time and spatial resolution. This system is the first and only of its kind that combines dual SIM/TIRF with simultaneous wide field Förster-resonance transfer.

Using high frequency Structured Illumination, the Nikon N-SIM can achieve image resolution of 85nm, which was previously considered impossible with optical mi-croscopes. Temporal resolution of 0.6 sec/ frame enables super-resolution time-lapse imaging of dynamic live cell events.

Geräte Beschreibung/Anwendung Methoden Substanz/MaterialUniversitätsklinik für Neurologie, Med Uni Graz — Univ.-Prof. Dr. Franz Fazekas

Magnetom Prisma Dieses Gerät stellt zurzeit den leistungsfähigsten 3-Tesla-Kernspintomographen dar.

Zu erwähnen ist hier insbesondere das Hochleis-tungsgradientensystem, welches im Vergleich zum Vorgängermodell die doppelte Gradientenstärke (80 mT) erzeugen kann und somit eine höhere Bildauflö-sung ermöglicht. Darüber hinaus ist mit dem neuen Großgerät eine Hochfrequenzanregung mit zwei separaten Sendekanälen möglich, wodurch Bildinho-mogenitäten und Hochfrequenzabsorption im Gewebe reduziert und gleichzeitig nun auch Teilbereiche aus dem Körper „gezoomt“ dargestellt werden können.

Der neue Forschungs-Magnetresonanztomograph ist an der Universitätsklinik für Radiologie untergebracht und fungiert dort als Ersatz für das Vorgängermodell Magne-tom Trio. Dadurch ist auch eine ideale Nutzung für die klinische bildgebende Forschung gewährleistet. Das Gerät steht zudem mehreren Forschergruppen an der MUG, TUG und KFUG für die Grundlagenforschung und präklinische Forschung zur Verfügung.

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