Bereits früh zeigte sich bei Selina Burkert ein ausgeprägtes Interesse für Naturwissenschaften. Im Gymnasium belegte sie Biologie und Kunst, besuchte eine Physik-AG und nahm mehrfach am Wettbewerb „Jugend forscht“ teil. Der Wunsch, selbst zu forschen, wuchs dabei mit jeder Erfahrung. Nach dem Abitur entschied sie sich deshalb für ein duales Studium der Mechatronik an der Dualen Hochschule Baden-Württemberg Mosbach. Parallel arbeitete sie bei Carl Zeiss SMT und sammelte dort erste praktische Erfahrungen im Austausch mit Ingenieurinnen und Ingenieuren – und traf eine Entscheidung: „Nach dem Bachelor wusste ich, dass ich noch nicht fertig bin“, beschreibt die gebürtige Ellwangerin lachend ihre damalige Motivation, den eingeschlagenen Weg weiterzugehen.
Deshalb folgte ein Forschungsmaster an der Hochschule Aalen bei Prof. Dr. Andreas Heinrich. Der Professor für Optik leitet die Forschungsgruppe für Mikro- und Nanophotonik an der Aalen School of Applied Photonics (AASAP), die das Zentrum für Optische Technologien (ZOT) und das LaserApplikationsZentrum (LAZ) unter einem Dach – in Kombination mit der Ausbildung in der angewandten Optik auf allen akademischen Ebenen – vereint. Jetzt betreut er auch die Promotion von Selina Burkert, die diese nach dem Master an der AASAP begann und heute in der finalen Phase ist.
Winzige Nadeln mit großer Wirkung
Ein zentraler Bestandteil ihrer Arbeit sind Mikronadeln – winzige Strukturen, die Medikamente nahezu schmerzfrei in die Haut einbringen sollen. Hergestellt werden sie unter anderem mit der sogenannten Zwei-Photonen-Polymerisation, einem hochpräzisen 3D-Druckverfahren. Dabei wird ein flüssiges, lichtempfindliches Material mithilfe eines fokussierten Lasers punktgenau ausgehärtet. So entstehen dreidimensionale Strukturen im Mikro- und Nanobereich. Die Vision: ein Pflaster, das Medikamente automatisiert und ohne spürbaren Einstich abgibt. Über feine Kanäle in den Nadeln werden Wirkstoffe wie Insulin, Hormone oder Schmerzmittel ins Gewebe transportiert. Gleichzeitig arbeitet Selina Burkert mit ihrer Kollegin Cordelia Wittemann daran, die Nadeln mit optischer Sensorik auszustatten. Diese kann messen, wie sich ein Medikament im Körper verteilt oder auflöst. Noch ist das Forschung: „Wir generieren derzeit viele Daten, um zu verstehen, wie sich die Abgabe im Gewebe verhält“, erklärt die Doktorandin. Die technische Herausforderung ist erheblich. Die Nadeln müssen stabil, dürfen aber kaum spürbar sein. Gleichzeitig müssen sie Hohlräume enthalten – ein Problem für klassische Herstellungsverfahren. Deshalb forscht Selina Burkert unter anderem an der Nanoimprint-Lithographie. Dabei wird eine strukturierte Form wie ein Stempel in ein weiches, UV-empfindliches Material gedrückt und anschließend mithilfe von UV-Licht ausgehärtet, um feinste Muster zu erzeugen. So lassen sich selbst kleinste Kanäle herstellen, durch die die Medikamentenabgabe erfolgen soll. Das Projekt, das durch das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt gefördert wird, ist Teil eines interdisziplinären Forschungsverbunds innerhalb der Hochschule Aalen. Neben der AASAP sind die Studiengänge Mechatronik und Physician Assistant beteiligt. Auch Industriepartner wie die Actuator Solutions GmbH aus Gunzenhausen sind eingebunden.
Optik für die erweiterte Realität
Ein zweites, wachsendes Forschungsfeld führt Burkert in den Bereich der erweiterten Realität. Sie arbeitet an optischen Strukturen, die künftig in sogenannten Virtual-Reality-Brillen Verwendung finden könnten. Die Herausforderung besteht darin, funktionale optische Elemente direkt auf gekrümmte Oberflächen wie Brillengläser aufzubringen. Diese Strukturen sind so gestaltet, dass sie Licht gezielt umlenken und ein projiziertes Bild direkt ins Auge einkoppeln. Im Alltag könnte das bedeuten: Navigationshinweise erscheinen im Sichtfeld, ohne dass ein separates Display nötig ist. Informationen werden direkt dort eingeblendet, wo sie gebraucht werden. Anders als viele Unternehmen arbeitet Burkert dabei nicht am fertigen Produkt, sondern an den grundlegenden Technologien, die solche Anwendungen erst ermöglichen. Eine Schlüsselrolle spielt auch hier die Nanoimprint-Lithographie. Dabei werden die optisch-funktionalen Strukturen von einem Master abgeformt und können auf diese Weise schnell repliziert werden. Diese sind so fein, dass sie für das Auge unsichtbar bleiben, aber dennoch komplexe optische Funktionen übernehmen können. Ziel ist es, solche Strukturen effizient und großflächig herzustellen, sodass sie sich perspektivisch in Alltagsbrillen integrieren lassen.
Forschung für die Gesellschaft
„Neben Budgets aus Industriekooperationen arbeiten wir mit Fördermitteln, die ursprünglich Steuermittel sind. Deshalb möchten wir der Allgemeinheit etwas zurückgeben und veröffentlichen viele Fachartikel, damit auch andere Forschende darauf aufbauen können“, erläutert Selina Burkert die gesellschaftliche Dimension ihrer Arbeit. Die Promotion selbst ist ein langfristiges Projekt, das neben Geduld vor allem Neugier erfordert. Für Selina Burkert liegt genau darin der Reiz: neue Wege zu finden, um Strukturen zu schaffen, die weit kleiner sind als ein menschliches Haar – und die dennoch das Potenzial haben, zukünftige optische Technologien entscheidend zu verbessern. Ihre Forschung zeigt exemplarisch, wie viel Grundlagenarbeit hinter Technologien steckt, die später für jedermann ganz selbstverständlich wirken.
