Geräusche der Forschung

Woran nur erinnert dieses Geräusch? An eine Nähmaschine? An einen Zug, der durch einen Bahnhof fährt? Der Orbital-Schüttler steht in einem Biologielabor und dient dazu, eukaryotische Zellen zu züchten, zum Beispiel menschliche Zellen. Mit seinen bis zu zweihundert Umdrehungen pro Minute durchmischt er in gleichmässigen Kreisbewegungen Zellen und rötliche Nährstoffflüssigkeit. Die Zellen schweben geradezu in der Lösung und werden so optimal mit Nährstoffen und Sauerstoff versorgt. Aus den Zellkulturen werden gezielt Proteine gewonnen, über die man mehr wissen möchte. Darunter auch: das Spike-Protein von Sars-CoV2.

Das bekommt man in der Lüftungszentrale des SwissFEL, des Schweizer Freie-Elektronen-Röntgenlasers, zu hören. Es ist der Ventilator, der da so aufbraust, um das 740 Meter lange Gebäude, das unweit vom PSI-Gelände im Würenlinger Wald liegt, mit Frischluft zu versorgen. Unter Volllast schaufelt er bis zu 16 000 Kubikmeter Luft pro Stunde in das Gebäude hinein. Die Luft wird auf dem Weg ins Innere auf 20 Grad Celsius temperiert und in den verschiedenen Räumen mittels Dutzenden von Klimaanlagen präzise auf 24 Grad Celsius reguliert, weil Temperaturschwankungen die Forschungsergebnisse verfälschen würden. So trägt auch diese wohltemperierte Frischluft dazu bei, dass die Röntgenstrahlen in dieser Grossforschungsanlage extrem schnelle Vorgänge wie das Entstehen von Molekülen nachvollziehbar machen können.

Oje! Das klingt wie beim Zahnarzt, der Bohrer… Tatsächlich handelt es sich aber um ein Teleskop-Rohr, das zu einem Kryostat, einem Kühlgerät, gehört. Das Rohr wird ausgefahren, nähert sich der Probe aus Proteinkristallen und verdampft flüssigen Stickstoff, der die Kristalle bei deren Wohlfühltemperatur von minus 173,15 Grad Celsius kalt hält. An dieser Strahllinie wird die Struktur von Proteinen ermittelt, um generell biologische Prozesse besser zu verstehen und insbesondere um neue Medikamente entwickeln zu können. Es ist eine von rund zwanzig Strahllinien, die zur Synchroton Lichtquelle Schweiz SLS gehören, die bis 2026 ein Upgrade erfahren wird, um noch leistungsfähiger zu werden.

Kein Zweifel! Das ist eine U-Bahn, die langsam anfährt und wenig später wieder zum Stehen kommt. Könnte man denken … Das teilen uns zumindest auch Patientinnen und Patienten mit Krebserkrankung mit, die im Zentrum für Protonentherpie (ZPT) am PSI behandelt wurden. Das Geräusch entsteht, wenn die 180 Tonnen schwere Gantry 2 in Bewegung versetzt wird und ein dünner Protonenstrahl Geschwülste im Körperinneren präzise abrastert und somit vernichtet. Der Strahl wirkt nur dort, wo er wirken soll, sodass davor- und dahinterliegendes gesundes Gewebe geschont wird. Seit über 25 Jahren behandelt das ZPT erfolgreich Krebspatientinnen und -patienten.

Hm!? Vielleicht ein Teekessel… oder ein Fahrradreifen, der Luft verliert… Dieses Zischen gehört zu einer Anlage, an der aus einem Tank flüssiger Stickstoff (LN2) in kleinere, rollbare Behälter gefüllt wird. An dieser Tankstelle hat der Stickstoff etwas weniger als minus 196 Grad Celsius und ist damit nahe an seinem Siedepunkt. Auch wenn die umfängliche Bedienungsanleitung, die auf dem Schild neben der Anlage verzeichnet ist, exakt beachtet wird, entweichen ungefährliche Mengen an Stickstoff, vermischen sich mit Umgebungsluft und bilden eine Art Bodennebel. Der Stickstoff wird häufig dort eingesetzt, wo tiefste Temperaturen gefragt sind, zum Beispiel um bestimmte Experimente durchzuführen oder Magnete und Stromleitungen zu kühlen.

Text: Christian Heid