Unternehmen

22 August 2017IDM

Das Unsichtbare sehen

Die Südtiroler Firma Micro Photon Devices, gegründet unter Mitbeteiligung des Polytechnikums in Mailand, hat eine Technologie entwickelt, um einzelne Lichtquanten zu erfassen. Mit diesen „Supermikroskopen“ lassen sich Tumorzellen genauso entdecken wie verschlüsselte Nachrichten. Zu den Kunden gehören die NASA und das MIT in Boston.

Der Arzt beobachtet gerade zwei Bilder, die von einem Spezialmikroskop erzeugt werden. Es sind Gewebeproben, die scheinbar identisch sind. Ein Klick mit der Maus – und eines der Bilder verändert sich. Nun kann der Arzt erkennen, dass Tumorzellen vorhanden sind. Möglich macht dies ein super-hochauflösendes Mikroskop, also ein Gerät mit einer extrem genauen Sehkraft, das das Sammeln von neuen – und oft lebenswichtigen – Informationen möglich macht. Das ist nicht Science Fiction, sondern eine Technologie, die vom Bozner Unternehmen Micro Photon Devices entwickelt wurde. Das Unternehmen mit einer guten Million Euro Jahresumsatz exportiert in die ganze Welt und erlaubt Forschern an Universitäten und anderswo, das Unsichtbare zu sehen.

„Wir entwickeln sehr spezielle Sensoren, die in der Lage sind, ein einzelnes Lichtquant, das Photon, zu erfassen“, erklärt der Ingenieur Roberto Biasi. Biasi gründete in Zusammenarbeit mit dem Polytechnikum in Mailand 2004 die Firma Micro Photon Devices als „Spin-off“ von Microgate, einem ebenso in Bozen tätigen Unternehmen, das auf die Herstellung von Zeitmesssystemen im Sport spezialisiert ist.

Die Photonen-Sensoren sind in vielen Bereichen maßgeblich: von der Medizin zur Biologie, von der Weltraumindustrie bis hin zur Verschlüsselungstechnik. Um ihre Bedeutung zu verstehen, muss man wissen, wie sie funktionieren. „Unsere Sensoren erfassen die Aussendung eines einzelnen Photons. Vereinfacht gesagt ist das der Lichtreflex, der von einem Molekül zurückkommt, wenn es einem Reiz ausgesetzt wird, zum Beispiel mithilfe eines lumineszierenden Stoffs“, erklärt Biasi. „Doch damit nicht genug: Wir können auch die Zerfallszeit dieser Fluoreszenz messen. Unterschiedliche Substanzen haben unterschiedliche Zerfallszeiten, deshalb können wir sie extrem präzise identifizieren“, so Biasi weiter. Diese Präzision erlaubt es, Gewebeproben in der Größe von einem Zehnmillionstel eines Millimeters (etwa achttausend Mal dünner als ein Haar) zu analysieren und mit Sicherheit festzustellen, um welche Substanz es sich dabei handelt.

Internationale Forschungsprojekte zu Tumoren und Medikamenten

Micro Photon Devices ist an verschiedenen richtungsweisenden Forschungsprojekten beteiligt. Eines davon ist Solus, das in Zusammenarbeit mit europäischen Forschungseinrichtungen und Universitäten entwickelt wurde. Zu den kooperierenden Institutionen gehören das Polytechnikum in Mailand, das Forschungsinstitut CEA-Leti in Grenoble (Frankreich), das University College London (Großbritannien) und das Forschungszentrum San Raffaele (IRCCS) in Mailand. Im Mittelpunkt des Projekts steht die Entwicklung eines kostengünstigen, kleinen und nicht-invasiven Geräts zur Erkennung von Tumorzellen, die für Brustkrebs verantwortlich sind. „Mit unseren Sensoren lassen sich ‚Supermikroskope‘ herstellen, die Zusatzinformationen liefern. Bei zwei scheinbar identischen Zellen können wir also bestimmen, welche bösartig und welche normal ist“, erklärt Biasi. „Das Prinzip ähnelt einer Wärmebildkamera, die mit verschiedenen Farben unterschiedliche Temperaturen sichtbar macht – eine Fähigkeit, die das menschliche Auge nicht hat.“

An einem anderen wichtigen Projekt arbeitet Micro Photon Devices zusammen mit dem Institut für Biomedizin des Forschungsinstituts Eurac Research in Bozen. Dabei wird die Wirksamkeit einiger Medikamente zur Behandlung der Parkinsonkrankheit erforscht. Dank der Erfassung der Photonen lässt sich der Aggregatzustand eines bestimmten Proteins untersuchen, der mit dem Auftreten der Krankheit korreliert. Die Forschungsarbeit in Zusammenarbeit mit der Universität Cambridge (Großbritannien) hat eine Verbindung zwischen der Dauer des Photon-Impulses und dem Aggregatzustand des Proteins aufgezeigt. „Auf diese Weise können wir den Krankheitsfortschritt sehr genau bestimmen, lange bevor sich die Hauptsymptome nachweisen lassen“, erklärt Andrea Giudice, wissenschaftlicher Mitarbeiter bei Micro Photon Devices. „So kann man die Therapie präzise und wirksam einstellen und auch kontrollieren, ob und auf welche Weise die verabreichten Medikamente das Protein beeinflussen.“

Anwendungen in der Telekommunikation

Die medizinische Forschung ist nicht der einzige Anwendungsbereich der Photonen-Sensoren. Ein anderer Sektor, der dadurch ganz neue Möglichkeiten erhält, ist die Telekommunikation und besonders der Datenschutz innerhalb dieser. „Unsere Sensoren erfassen auch Photonen, die sich entlang von Glasfaserleitungen bewegen“, erklärt Ingenieur Biasi. „Das ist die sicherste Methode, um Daten zu übertragen, denn würde eine Information abgefangen, würde sie automatisch zerstört.“ Aus diesem Grund zählen zu den Klienten von Micro Photon Devices auch Kaliber wie die NASA, Hewlett Packard und das Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Boston, die sich besonders für die Quantenverschlüsselung interessieren.

Obwohl Micro Photon Devices etwa 90 Prozent seines Umsatzes mit Exporten ins Ausland erwirtschaftet, bleibt das Unternehmen fest in Südtirol verankert. „Und darauf sind wir stolz“, sagt Roberto Biasi. Zum einen liege das an der hohen Lebensqualität im Land, die es dem Unternehmen ermöglicht habe, viele Mitarbeiter zu gewinnen. Und zum anderen an der schlanken Bürokratie und den finanziellen Förderungen für Forschungsaktivitäten durch die öffentliche Hand. „Wir glauben, dass hierzulande der beste und effizienteste Antrieb für Innovation geboten wird“, meint Biasi abschließend.

Fact Sheet

Geschichte

Micro Photon Devices wurde 2004 als Spin-off des Unternehmens Microgate unter Mitbeteiligung des Polytechnikums in Mailand gegründet. Zurzeit hat die Firma sieben feste Mitarbeiter: vier Forscher mit PhD-Abschluss, einen weiteren Akademiker und zwei Elektrofachleute.

Haupttätigkeit des Unternehmens sind Forschung und Entwicklung, die zu 100 Prozent inhouse am Firmensitz Bozen ausgeführt werden. Produktion, Beschaffungslogistik und Verwaltung hingegen werden von Microgate, der Mutterfirma von Micro Photon Devices, abgewickelt.

Umsatz und Absatzmärkte

Der Jahresumsatz 2016 betrug 1,1 Millionen Euro, was einer Umsatzsteigerung von 17 Prozent im Vergleich zum Vorjahr entspricht.

Micro Photon Devices exportiert über 90 Prozent seiner Produkte in die USA, nach Deutschland, China und Japan.

Die Firma entstand als Spin-off der Firma Microgate, die 1989 von den Brüdern Vinicio und Roberto Biasi gegründet wurde und auf Zeitmessung im Sport spezialisiert ist. Microgate liefert die Messtechnik für den Italienischen Verband der Zeitnehmer (FICR), den Italienischen Leichtathletikverband (FIDAL) und für bedeutende europäische Fußballclubs.

Produkte

Micro Photon Devices entwickelt und vermarktet eine breite Palette von Produkten und Leistungen, die im Bereich der Photonen-Erfassung als marktführend gelten. Sie bieten eine besonders niedrige Zeitauflösung (bis zu wenige Zehntel einer Pikosekunde) sowie eine hohe Effizienz bei der Photonen-Erhebung (bis zu 60 %). Daneben verzeichnen sie niedrige dark counts (Fehlzählungen, z. B. aufgrund von thermischen Impulsen) und niedriges afterpulsing (Zweitpuls eines einzelnen Photons) sowie eine hohe Einheitlichkeit der Daten im aktiven Bereich des Vermessungsgeräts. Außerdem decken die Photonen-Detektoren von Micro Photon Devices das elektromagnetische Spektrum von fast Infrarot bis fast Ultraviolett ab.