Gesellschaft für Wissenschaft
- Grace Sun, eine 16-Jährige aus Kentucky, gewann 75.000 US-Dollar für ihre Forschung zu biomedizinischen Geräten.
- Sie nahm den Hauptpreis der ISEF mit nach Hause – dem „Urvater aller Wissenschaftsmessen“.
- Ihre Arbeit an organischen elektronischen Geräten zielt darauf ab, medizinische Implantate sicherer und effektiver zu machen.
Grace Sun kann noch nicht fahren. Im Gegensatz zu vielen 16-Jährigen hatte für sie der Erwerb ihres Führerscheins nicht oberste Priorität. Stattdessen war sie damit beschäftigt, an einem Projekt zur Revolutionierung der Biomedizin zu arbeiten.
Der Highschool-Schüler aus Lexington, Kentucky, entwickelte eine neue Technik zur Verbesserung organischer elektronischer Geräte. Die Technologie könnte eines Tages dazu führen, dass medizinische Implantate wesentlich besser mit dem menschlichen Körper kompatibel und weitaus weniger invasiv sind. Es könnte auch zu neuen Frühdiagnoseinstrumenten für eine Vielzahl von Krankheiten führen.
Am Freitag gewann sie 75.000 Dollar für ihre Forschung.
„Sie haben meinen Namen gerufen. Ich dachte, sie hätten die falsche Person erwischt. Ich fragte mich: Gibt es hier oben noch eine Grace?“ Sun erzählte Business Insider hinter den Kulissen der Preisverleihung der Regeneron International Science and Engineering Fair (ISEF).
Ihre Hände zitterten und ein breites Lächeln strahlte über ihr Gesicht. Nur wenige Minuten zuvor war hinter ihr auf der Bühne vor Hunderten ihrer Altersgenossen Regenbogenkonfetti explodiert, während Lichter blitzten und mitreißende Musik über das Publikum dröhnte. Plötzlich hielt sie eine Trophäe in ihren Händen.
„Ich bin ungläubig, weil alle anderen so gut sind“, sagte sie.
Trotz der Aufregung legte Sun jedoch problemlos eine ruhige und verbindliche Haltung an, um ihre Forschung zu erklären, die sich auf organische elektrochemische Transistoren oder OECTs konzentrierte.
„Sie haben derzeit Leistungsprobleme“, sagte sie über die Geräte. „Sie haben eine Instabilität im Körper. Sie möchten nicht, dass eine Art implantierter Bioelektronik in Ihrem Körper abgebaut wird.“
Aber OECTs haben großes Potenzial. Im Vergleich zu anderen Geräten aus Silikon sind sie weich und flexibel. Dadurch eignen sie sich besser für Herz- und Gehirnimplantate.
„Sie sind so viel genauer, ihre Geschwindigkeit ist höher, ihre Leistung ist höher, weil sie Signale im Körper berücksichtigen, die bisherige Elektronik nicht berücksichtigt hat. Sie sind auch sicher, weil sie aus organischen Materialien bestehen“, sagte sie .
Sie hofft, dass ihre Arbeit zur Verbesserung ihrer Leistung ein erster Schritt zur Kommerzialisierung und breiten Anwendung innerhalb der nächsten zwei Jahrzehnte sein kann.
Sun gewann die Olympischen Spiele der Wissenschaftsmessen
ISEF ist der weltweit größte MINT-Wettbewerb im Vorschulalter und wird von der Society for Science durchgeführt. Es sei wie bei den Olympischen Spielen der Wissenschaft oder dem „Urvater aller Wissenschaftsmessen“, sagte der Vorsitzende der Jury, Christopher Gould.
Fast 2.000 Studenten verbrachten die Woche in Los Angeles, nahmen an Vorträgen teil, tauschten sich aus und verteidigten ihre Forschungsergebnisse vor der Jury. Bei der Veranstaltung wurden in diesem Jahr Preise in Höhe von 9 Millionen US-Dollar vergeben – das bisher größte Preisgeld. Aber Sun nahm mit dem George D. Yancopoulos Innovator Award in Höhe von 75.000 US-Dollar die größte Summe mit nach Hause.
„Das war ohne jeden Zweifel unser wichtigstes Projekt“, sagte Ian Jandrell, Co-Vorsitzender der Jury für die Kategorie Materialwissenschaften am ISEF, gegenüber BI über Suns Forschung. Er leitete stundenlange Diskussionen unter den Materialwissenschaftsjuroren.
„Es war glasklar, dass dieser Raum davon überzeugt war, dass es sich um ein bedeutendes Projekt handelte, das aufgrund des geleisteten Beitrags eine sehr hohe Auszeichnung verdiente“, sagte er.
Die Forschung am ISEF wird nicht von Experten begutachtet und unterliegt daher nicht den Standards, die in Fachzeitschriften wie Nature oder JAMA veröffentlichte Studien erfüllen müssen. Stattdessen ermutigt ISEF die Studierenden, sich über den wissenschaftlichen Prozess zu informieren, indem sie ihn selbst durchführen und ihre Arbeit verteidigen.
Jandrell sagte, die Jury sei beeindruckt von „der Raffinesse und der Sorgfalt“ von Suns Forschung und ihrer Fähigkeit, diese zu erklären und vor Ort auf Fragen zu antworten.
„Es ist das Gesamtpaket“, fügte er hinzu.
Lange Tage in einem Universitätslabor
Chris Ayers/Gesellschaft für Wissenschaft
Sun arbeitet seit über sechs Monaten an ihrem Projekt. Es dauerte viele Stunden und ein Großteil davon musste in einem Labor an der University of Kentucky durchgeführt werden. Die Geräte, an denen sie arbeitete, waren winzig, klein genug, um auf Ihren Daumen zu passen.
Einige Wochen lang verließ sie die Schule drei Stunden früher, um weitere fünf Stunden im Labor zu arbeiten. Glücklicherweise verstanden ihre Lehrer, warum sie bei einigen ihrer Aufgaben eine Verlängerung brauchte.
Sun hat eine neue Technik entwickelt, um die Leistung der Geräte zu verbessern und sie näher an den kommerziellen Einsatz heranzuführen. In der Forschung, die den fünfstelligen Preis erhielt, versuchte Sun, die OECTs mit einer Reihe organischer Salze zu „dotieren“ – indem er chemische Verunreinigungen einführte, um zu sehen, wie sie die elektrischen Eigenschaften des Geräts beeinflussten.
Sie fand heraus, dass ein Salz namens Tetrabutylammoniumchlorid besonders wirksam war, da es die Verstärkungsfähigkeiten, die Empfindlichkeit, das Signal-Rausch-Verhältnis und die Schaltgeschwindigkeit des Geräts verbesserte.
Diese Eigenschaften sind wichtig, weil sie die Gesamtleistung verbessern, was eines Tages dazu beitragen könnte, biomedizinische Geräte zu entwickeln, die in der biochemischen Zusammensetzung Ihres Körpers frühe Anzeichen einer Krankheit erkennen können.
Das von Sun getestete Salz verbesserte laut Sun die Verstärkungsleistung um 97 % und die Schaltgeschwindigkeit um 77 %. „Das sind bedeutende Zahlen“, sagte Jandrell.
Empfindliche OECTs könnten Proteine oder Nukleinsäuren erkennen, die mit der Krankheit korrespondieren, lange bevor traditionelle Symptome auftreten. Sun stellt sich OECTs vor, die in die Kleidung eingebettet werden, um den Schweiß zu überwachen oder um den Blutalkoholspiegel vor dem Autofahren genau zu testen.
Letztendlich könnten OECTs zu neuen Technologien führen, die invasive Implantate wie Herzschrittmacher ersetzen.
Was Sun betrifft, sieht sie eine Zukunft in der Chemietechnik, um zur Verbesserung der Medizin beizutragen.
„Hoffentlich kann ich einen kommerziell nutzbaren Durchbruch erzielen, so wie ich es jetzt mit diesen Geräten versuche“, sagte Sun. „Wenn möglich, möchte ich ein Unternehmen gründen, damit ich sie in die reale Welt in Branchen bringen kann, um mehr Menschen direkt zu beeinflussen.“