Research

Forschungsschwerpunkte: Nanotechnologie, Biophysik, Bioengineering, Mechanobiologie, Microfluidics

Viola Vogel ist eine deutsche Physikerin und Biologin. Sie forscht im Bereich Biophysik und Nanotechnologie und ist Pionierin der Mechanobiologie. Dabei geht sie der Frage nach, wie durch Strecken von Proteinen ihre Funktion geschaltet wird. Mit Nanotechnologie-Werkzeugen entdeckte sie, wie molekulare Bindungsstellen ein- und ausgeschaltet werden können und so als mechano-chemische Schalter von der Natur genutzt werden. Ihre Erkenntnisse zu Zugspannung, Drücke und mechanische Belastung, wie sie im natürlichen Gewebe vorkommen, sind von fundamentaler Bedeutung in der Mikro- und Zellbiologie als auch in der Medizin.

Viola Vogel entschlüsselt, wie Zellen mechanische Kräfte nutzen, um die physikalischen Eigenschaften ihrer Umgebung zu ertasten. Sie entdeckte, dass Bakterien und Säugetierzellen, einschließlich Stammzellen und Immunzellen, Proteine als mechano-chemische Schalter nutzen. Mit neu entwickelten, nanotechnologischen Ansätzen und Computersimulationen konnte ihre Forschungsgruppe beschreiben, wie das Strecken von Proteinen ihre Struktur und so auch ihre Funktionen schalten kann. Dabei werden mechanische Signale in biochemische Signale umgewandelt, welche dann ihre Genexpression verändern können.

Das Team um Viola Vogel entdeckte zudem Bindungen zwischen Proteinen und Molekülen wie Rezeptoren, die durch Zugkräfte mechanisch verstärkt werden. Mit einer von ihr weiterentwickelten Nanosonde konnte erstmals die Zugspannung von einzelnen Gewebefasern in Gewebeschnitten bzw. im lebenden Tier ermittelt werden.

Die Forschung von Viola Vogel trägt dazu bei, wichtige Grundlagen von Gewebewachstum und Heilungsprozessen besser zu verstehen. Abnorme zellgenerierte Kräfte stimulieren auch das Krebswachstum und greifen in viele physiologische Vorgänge ein. Ihre Forschung ist relevant für viele pharmakologische Fragestellungen, etwa zu Stammzellen, zur Rolle von Makrophagen und zu Gewebewachstum und Zellalterung. So können ihre Erkenntnisse neue Therapieansätze bei entzündlichen Erkrankungen oder Krebs ermöglichen. In Zusammenarbeit mit Medizinerinnen und Medizinern evaluiert Viola Vogel Technologien für klinische Anwendungen.

Ein weiteres Forschungsziel von Viola Vogel ist die Entwicklung von Nanorobotern auf Basis von biologischen Motoren. Mit zellulären Motorproteinen, den Kinesinen, hat sie Nano-Shuttles als Transportmaschinen konstruiert.

Werdegang

• 2018-2019 Vorsteherin, Department Gesundheitswissenschaften und Technologie, Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) Zürich, Zürich, Schweiz
• 2018-2020 Einstein Visiting Fellow, Berlin Institute of Health at Charité (BIH), Charité – Universitätsmedizin Berlin
• 2016-2018 Stellvertretende Vorsteherin, Department Gesundheitswissenschaften und Technologie, ETH Zürich, Zürich, Schweiz
• 2017 Gründungsdirektorin, Institut für Translationale Medizin (ITM), ETH Zürich, Zürich, Schweiz
• seit 2012 Professorin, Departement Gesundheitswissenschaften und Technologie, ETH Zürich, Zürich, Schweiz
• 2004-2011 Professorin, Department Materialwissenschaft, ETH Zürich, Zürich, Schweiz
• 2002-2004 Professorin, Department of Bioengineering, University of Washington, Seattle, USA
• 1997-2003 Gründungsdirektorin, Center for Nanotechnology, University of Washington, Seattle, USA
• 1990-2003 Außerordentliche Professorin, Department of Bioengineering, University of Washington, Seattle, USA
• 1988-1990 Postdoktorandin, University of California, Berkeley, USA
• 1987 Promotion (Dr. phil. nat.) in Physik und Philosophie, Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main
• 1983 Diplom in Physik und Zoologie, Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main

Funktionen

• seit 2016 Mitglied, Beirat, Research Center for Functional Molecular Systems (FMS), Gravity Program, Eindhoven University of Technology, Eindhoven, Niederlande
• seit 2015 Fakultätsmitglied, Wyss Translational Center Zürich, Zürich, Schweiz
• seit 2015 Mitglied, Beirat, Institute for Molecules and Materials, Radboud University, Nijmegen, Niederlande
• 2015-2020 Mitglied, Beirat, Max-Planck-Institut für Biochemie, Martinsried
• 2015 Mitglied, Peer Review Committee, Institute for Molecules and Materials, Radboud University, Nijmegen, Niederlande
• seit 2014 Mitglied, Jury, The Queen Elizabeth Prize for Engineering, The Queen Elizabeth Prize for Engineering Foundation, London, UK
• 2014-2016 Mitglied, Global Agenda Council in Nanotechnology, World Economic Forum, Genf, Schweiz
• 2013-2018 Mitglied, Beirat, Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART), Biosystems and Micromechanics (BioSyM) Program, Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge, USA und National Research Foundation of Singapore (NRF), Singapur
• seit 2013 Mitglied, Beirat, Institut Pierre-Gilles de Gennes, Paris, Frankreich
• 2012-2013 Rapporteur, Sektion „Chemie, Physik und Technologie“, Max-Planck-Gesellschaft, München
• 2012 Mitglied, Jury, Selection of Starter and Consolidator Awards, Physical Science Division (PE5), European Research Council (ERC)
• seit 2011 Mitglied, Hochschulrat, Ludwig-Maximillians-Universität (LMU) München
• 2011-2014 Mitglied, Editorial Board, Lab on the Chip
• seit 2010 Mitglied, Beirat, Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, Harvard University, Boston, USA
• seit 2010 Vorsteherin, Beirat, Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung, Potsdam-Golm
• 2008-2018 Vorsteherin, Beirat, Nano Initiative München (NIM), LMU München
• 2007-2014 Mitglied, Beirat, Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung, Potsdam-Golm
• 2006-2013 Mitglied, Beirat und Editorial Board, Biointerphases
• 2006-2010 Mitglied, Jury, Innovationswettbewerb zur Förderung der Medizintechnik, Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
• 2005-2017 Mitglied, Beirat, A-STAR Institute of Bioengineering and Nanotechnology, Singapur
• 2005-2014 Mitglied, Editorial Board, Annual Reviews of Biophysics
• 2003-2004 US Representative on the Council of Scientists, Human Frontiers Science Program
• 1998-2000 Mitglied, Presidential Committee, Advisors in Science and Technology (PCAST): Member of panel preparing the „Presidential National Nanotechnology Initiative”, White House, Washington, USA
• 1998 Mitglied, Jury, Auswahl der Kompetenzzentren für Nanotechnologie, BMBF

Auszeichnungen und verliehene Mitgliedschaften

• seit 2021 Mitglied, National Academy of Sciences, USA
• seit 2018 Mitglied, Board of Trustees, Gordon Research Conference Organisation  
• seit 2018 Mitglied, Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina
• seit 2015 Mitglied, European Academy of Sciences and Arts
• 2014 - 2016 Mitglied, Global Agenda Council, World Economic Forum, Genf, Schweiz
• 2012 International Solvay Chair, Brüssel, Belgien
• 2012 Ehrendoktorwürde, Tampere University, Tampere, Finnland
• 2011 Timoshenko Lecture, Stanford University, Stanford, USA
• 2008-2013 Advanced Grant “Proteins as Mechano-Chemical Switches”, ERC
• 2006 Julius Springer Prize for Applied Physics, Herausgeber, Applied Physics A – Materials Science & Processing, Applied Physics B – Lasers and Optics, Springer
• 2005 Philip Morris Forschungspreis, Philip Morris Stiftung, Essen
• 2003 Fellow, American Institute for Medical and Biological Engineering (AIMBE), USA
• 1993-1998 First Award, National Institute of General Medicine, National Institutes of Health, Bethesda, USA
• 1989-1990 Feodor Lynen-Stipendium, Alexander von Humboldt-Stiftung, Bonn
• 1988 Otto Hahn-Medaille, Max-Planck-Gesellschaft, München