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TU Graz: Forschung zur Corona-Pandemie

15.12.2021 | Planet research | FoE Advanced Materials Science | FoE Human & Biotechnology | FoE Information, Communication & Computing | FoE Mobility & Production | FoE Sustainable Systems

Von Birgit Baustädter

Die Corona-Pandemie hat auch an der TU Graz ihre Spuren hinterlassen. Zahlreiche Arbeiten aus unterschiedlichen Fachbereichen sollen zur Bekämpfung und einem besseren Verständnis von Covid19 beitragen.

Die Covid19-Pandemie führte auch an der TU Graz zu vielfältigen Forschungsprojekten. © rost9 – AdobeStock

Wie die Medikamentenproduktion wesentlich rascher werden kann:

Zwei Jahre nach Ausbruch der Corona-Pandemie gibt es zahlreiche Impfstoffe, die die Wahrscheinlichkeit einer Corona-Infektion senken und mit großem Erfolg vor einem schweren Krankheitsverlauf schützen. Im Medikamentensektor gestaltet sich die Suche nach wirksamen Heilmitteln hingegen zäh. Zuletzt kam etwas Bewegung in den Markt, erste Wirkstoffe wurden zugelassen, die das Risiko einer schweren Infektion minimieren. Doch Impfungen bleiben nach wie vor das wichtigste Mittel gegen die Pandemie. Und das liegt laut dem Leiter des Instituts für Prozess- und Partikeltechnik und des Research Centers Pharmaceutical Engineering (RCPE) Johannes Khinast auch am Produktionsprozess von Medikamenten, der einer raschen Verteilung im Wege steht: „Wir fertigen Tabletten derzeit in Charge – also jeweils ein Schritt mit anschließender Unterbrechung für Kontrolle und Abnahme. Das dauert zwischen einem halben bis zu einem Jahr.“ Khinast und sein Team haben daher das sogenannte „Continuous Manufacturing“ entwickelt, wie der Wissendchafter erklärt: „Wir stellen so auf eine kontinuierliche Produktion um, die nicht nur schneller, sondern auch sicherer ist.“ Mit dem neuen Verfahren, das bereits am Campus Inffeldgasse in der Versuchsfabrik Pilot Plant am RCPE in Betrieb ist, kann die Produktionszeit auf ein bis zwei Wochen verkürzt werden. Die Qualitätskontrolle der fertigen Tabletten erfolgt am Ende des Prozesses und automatisch.

Was aus Änderungen der Lungengeräusche abgelesen werden kann:

In der medizinischen Diagnostik spielen Geräusche des menschlichen Körpers eine wichtige Rolle, können diese doch auf verschiedene Krankheiten hinweisen. Insbesondere veränderte Lungengeräusche wie Rasseln, Pfeifen oder Zischen können Anzeichen für eine ernsthafte Krankheit darstellen, sind von normalen Lungengeräuschen aber nur schwer zu unterscheiden.   Ein Forschungsteam der TU Graz hat daher eine computergestützte Methode entwickelt, die bei der Diagnose unterstützt und eindeutigere Untersuchungsergebnisse liefert. Die Methode fußt auf einem Mehrkanal-Aufnahmegerät plus des dazugehörigen computergestützten Diagnosesystems. Nun möchten die Forschenden das System weiterentwickeln, um auch COVID-Erkrankungen erkennen zu können.

Wie die Pandemie unsere Emotionen verändert hat:

Jana Lasser, Forscherin am Institute of Interactive Systems and Data Science, forscht an der Schnittstelle von Psychologie und Computerwissenschaften. Konkret hat sie zum Beispiel gemeinsam mit David Garcia – Professor am selben Institut – untersucht, wie sich anhand von anonymisierten App-Daten die Stimmung der Nutzer*innen untersuchen lässt. Dafür nutzten sie Daten der vor allem im US-amerikanischen Raum beliebten App Youper, in der Nutzer*innen ihre Gefühle protokollieren können. Die Untersuchungen zeigten, dass in der ersten Phase der Pandemie vor allem Angst und Unruhe vorherrschten. Während des weiteren Verlaufs gaben die Nutzer*innen aber vor allem an, traurig und depressiv zu sein. Positive Ergebnisse gibt es zum Zeitpunkt der Studie allerdings auch: Sowohl Stress als auch Müdigkeit nahmen im Verlauf der Pandemie bis zum Stichtag der Studie ab.

Wie Pflegeheime effektiv geschützt werden können:

Eine weitere Forschungsarbeit von Jana Lasser gemeinsam mit dem CSH Vienna resultierte in einem epidemiologischen Detailmodell für Pflegewohnheime während Pandemien, wo die Kombination und zeitliche Abfolge von Schutzmaßnahmen entscheidend ist. Das Projektteam entwickelte ein agentenbasiertes Simulationstool, das die Verhaltensweisen der Personen im Wohnheim ebenso berücksichtigt wie die Durchimpfungsrate, den Impfschutz und Testmöglichkeiten. So lassen sich verschiedenste Szenarien durchspielen und geeignete Ableitungen machen. Die Daten kommen aus den Pflegewohnheimen der Caritas Wien. Basierend auf den Simulationen wurden dort in einzelnen Häusern bereits ab Herbst 2020 gezielt Teststrategien eingeführt In diesen Häusern stellten Infektionen danach die Ausnahme dar – und das zu einem Zeitpunkt, an dem die Impfung noch gar nicht verfügbar war. Ziel des Projektes war und ist es, sowohl die Bewohner*innen so gut wie möglich vor einer Infektion zu schützen und gleichzeitig deren Lebensqualität möglichst wenig einzuschränken.

Wie Daten im Pandemie-Management unterstützen können:

Daten, Simulationen und Statistiken begleiten uns seit dem ersten Tag der Pandemie und versuchen unter anderem, komplexe Situationen bildhaft darzustellen. Zum Beispiel modelliert das Unternehmen Invenium – eine Spin-Off der TU Graz – das Mobilitätsverhalten in Österreich anhand anonymisierter Handy-Daten und zeigt so, wie effektiv die verschiedenen Ausgangsbeschränkungen während der Lockdowns waren.

Am Institut für Angewandte Informationsverarbeitung und Kommunikationstechnologie beschäftigt sich die Arbeitsgruppe „Cryptography and Privacy“ mit der Sicherheit von Daten, die während der Pandemie gesammelt und ausgewertet wurden. Kryptografie-Experte und Arbeitsgruppenleiter Christian Rechberger beispielsweise bewertete, ob die viel diskutierten Datenregister, die Informationen über Covid-19-Patient*innen für das Pandemie-Management enthalten, datenschutzkonform umgesetzt werden könnten. Und ja, das sei möglich – mittels neuester Verschlüsselungsmethoden: „Gemeinsam mit internationalen Kolleginnen und Kollegen haben wir seit Beginn der Pandemie neue kryptografische Methoden entwickelt, die unter anderem für solche Anwendungen genutzt werden sollen“, so Rechberger. Gleichzeitig entwickelte das Institut gemeinsam mit dem Kompetenzzentrum Know-Center die Corona-Heatmap, die mittels ebenfalls anonymisierter Daten Ansteckungs-Hotspots aufzeigen könnte.

Zur Relevanz von Statistik und guter Datenaufbereitung klären die Professoren Ernst Stadlober und Wolfgang Müller im Beitrag „Statistik: Ein Kompass im Zeitalter der Daten“ auf.

Wie Räume COVID-sicher gemacht werden könnten:

Der Weg, über den Corona-Viren übertragen werden, verläuft von den Atemwegen der einen Person, über kleinste Partikel – Aerosole genannt – in der Luft bis zu den Atemwegen einer anderen Person. Mit Maßnahmen wie der Maskenpflicht, Abstandsregeln und regelmäßigem Lüften wird in der Pandemie-Bekämpfung deshalb versucht, die Übertragung über virenbelasteten Aerosole zu vermeiden. Das Team des Instituts für Prozess- und Partikeltechnik begleitete die Entwicklung ein Analyseverfahren, das das Ansteckungsrisiko in Innenräumen überprüfen und besonders gefährdende bzw. besonders wenig belastende Bereiche ausmachen kann. Dazu wurde zum einen ein eigenes Tracergas entwickelt, dass den infektiösen Aerosolen im Verhalten möglichst ähnlich ist. Zum anderen wurden kostengünstige, beheizbare Dummies designt, die im Raum den Einfluss eines menschlichen Körpers auf die Partikelbewegung simulieren. Real umgesetzt wird das System von einem Innenraum-Hygienespezialisten, der nun auf Anfrage etwa Büroräumlichkeiten auf Ansteckungsrisiken hin testet und Präventiv-Maßnahmen gestaltet.

TU Graz-Forscherin Johanna Pirker berichtet im BeitragTalking about... Forscherleben und Lehr-Alltag in Zeiten des Coronavirus“ von genau dem: ihrem Alltag während der Pandemie.

Wie sich die Lehre in der COVID-Zeit verändert hat:

Das Team Lehr- und Lerntechnologien der TU Graz rund um Leiter Martin Ebner hat sich wissenschaftlich intensiv mit Aspekten der Lehre während der Pandemie auseinandergesetzt. In mehreren veröffentlichten Papern befassen sich die Forschenden unter anderem mit der technologiegestützten Lehre, dem E-Learning und seinem Aufstieg während der Pandemie, den technischen Voraussetzungen bei Studierenden im ersten Semester und damit, was Studierende in den ersten Wochen des Lockdowns als „gute Online-Lehre“ ansehen.

Jana Lasser untersuchte gemeinsam mit Timotheus Hell, Vizerektorat für Lehre der TU Graz, und David Garcia darüber hinaus, wie Universitäten während der Pandemie sicher wieder Unterricht in Anwesenheit zulassen und trotzdem das Ansteckungsrisiko minimieren können. Genutzt wurde dabei eine kalibrierte, datengestützte Simulation einer mittelgroßen Universität mit 10.755 Studierenden und 974 Bediensteten. Sie kam dabei zum Schluss, dass bei einer Durchimpfungsrate von 80 Prozent, wie sie sich bei Studierenden in Österreich derzeit zeigt, die Universitäten mit Masken-Pflicht oder einer Belegungsreduktion von 50 Prozent sicher zum Präsenzbetrieb zurückkehren können.

Wie sich Literatur und Film verändert haben:

Nicht nur unser gesellschaftliches Leben hat sich während der Corona-Pandemie der vergangenen Jahre grundlegend geändert. Das Virus hat auch in literarischen und filmischen Werken Spuren hinterlassen. Welche Spuren das sind, untersucht momentan ein Forschungsteam am Institute of Interactive Systems and Data Science der TU Graz. Im Jänner gestartet sammelt das Projekt diese sogenannten Corona Fictions in einer Datenbank und analysiert unter anderem, wie das Thema COVID-19 die fiktionalen Narrative beeinflusst, welche Erzählungen neu sind, wie sich die Corona Fictions von davor erschienenen Texten mit ähnlichem Thema unterscheiden und, welchen Platz das Virus an sich in den Erzählungen einnimmt.

Die Ergebnisse werden auf der Projektwebsite unter https://www.tugraz.at/projekte/cofi/home/ gesammelt und veröffentlicht.

Im Beitrag „Hörsaal für Zuhause“ am Podcast-Service Aircampus beschreiben Lehrende ihre neuen Lehrmethoden. Und im Beitrag „Digitale Lehre in Corona-Zeiten“ gibt Robert Kourist Einblicke in sein Projekt rund um das Tool LabBuddy, mit dem Laborübungen in den digitalen Raum geholt werden.