Ein ERC Consolidator Grant, der mit rund 2 Millionen Euro dotiert ist, geht an die Universität Wien: Chemiker Dennis Kurzbach erhält die prestigeträchtige Förderung für seine Forschung. Damit wurden insgesamt bereits 158 ERC Grants an die Universität Wien vergeben. Mit dem Programm des Europäischen Forschungsrats (European Research Council, ERC) wird grundlagenorientierte Pionierforschung mit hohem Innovationspotenzial ermöglicht.
Neue Experimente mit verbesserten Werkzeugen möglich machen
Die Kernspinmagnetresonanzspektroskopie (NMR) ist eines der wichtigsten Werkzeuge, mit denen Chemiker*innen und Biolog*innen Moleküle "in Aktion" sehen können. Ihre Schwäche ist jedoch die Empfindlichkeit: Viele entscheidende Prozesse in Zellen und Materialien bleiben unsichtbar, weil die Signale schlicht zu schwach sind, um detektiert zu werden. Das ERC geförderte Projekt HypSurf (Hyperpolarized Surface-enhanced Liquid-State Spectroscopy) möchte das ändern, indem es die NMR-Empfindlichkeit um bis zu den Faktor 10.000 steigert – und gleichzeitig die spektrale Auflösung verbessert.
HypSurf baut auf dissolution dynamic nuclear polarization (dDNP) auf, einer Technik, bei der NMR-Signal stark hyperpolarisiert wird, bevor es in das NMR-Spektrometer gelangt. In diesem Projekt wird "hyperpolarisierte Wasser" zu einem universellen Träger der Signalintensität: Moleküle müssen lediglich wasserlöslich sein, um zu profitieren. Möglich wird dies durch drei zentrale Innovationen: Autonomous Interface Devices (AID), die nahezu jedes NMR-Spektrometer mit dDNP-Fähigkeiten nachrüstbar machen; einen neuen Hyperpolarisationsmechanismus, der das verstärkte Signal auf die molekulare Oberfläche überträgt; und LiSENS, einen KI-gestützten Ansatz zur Aufnahme und Verfeinerung von NMR-Spektren mit Superauflösung.
Mit diesem Werkzeugkasten wird HypSurf Experimente ermöglichen, die derzeit unmöglich sind – etwa an großen Protein-DNA-Komplexen, die für die Genregulation relevant sind, an biomolekularen Kondensaten, die an der Organisation der Zelle beteiligt sind, oder an frühen Vorläufer-Clustern, die bestimmen, wie biomimetische Materialien entstehen. Die langfristige Vision ist es, hyperpolarisierte NMR von einer Nischentechnologie in wenigen Speziallabors zu einer breit zugänglichen Plattformmethode für Chemie, Biologie und Materialwissenschaften zu machen.
Das fünfjährige Projekt wird von einem Team geleitet, welches Expertise in NMR-Methoden, DNP-Instrumentierung, KI-gestützter Datenanalyse und Biomolekularchemie – und ist damit in einer einzigartigen Position, HypSurf zu einem neuen Standard der molekularen Spektroskopie zu machen.
Über Dennis Kurzbach
Dennis Kurzbach ist Assoziierter Professor für Biologische Chemie an der Universität Wien und stellvertretender Leiter der NMR-Core Facility der Fakultät für Chemie. Nach einem Doppelstudium in Chemie und Philosophie in Mainz promovierte er am Max-Planck-Institut für Polymerforschung, wo er neuartige spektroskopische Methoden für weiche Materialien entwickelte. Stationen als Postdoc führten ihn anschließend an die Max Perutz Labs in Wien und an die École Normale Supérieure in Paris, wo er seine Habilitation zu Hyperpolarisationsmethoden abschloss.
2019 gründete er mit Hilfe eines ERC Starting Grants seine eigene Forschungsgruppe in Wien und wurde bereits 2020 im Fast-Track-Verfahren zum Assoziierten Professor berufen. Seine Arbeit verbindet modernste NMR- und DNP-Spektroskopie.
Kurzbach hat mehr als 60 wissenschaftliche Publikationen veröffentlicht, die überwiegend in hochrangigen Fachzeitschriften wie Science Advances, J. Am. Chem. Soc. oder Angewandte Chemie erschienen sind. Für seine Beiträge zur molekularen Spektroskopie erhielt er zahlreiche Auszeichnungen, darunter den Ignaz L. Lieben-Preis der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, die Otto-Hahn-Medaille der Max-Planck-Gesellschaft und ein Feodor-Lynen-Stipendium der Humboldt-Stiftung.
