In einer Vorphase des Projektes soll die Entwicklung von Aptameren gegen maximal zwei Pathogene und die Entwicklung eines ersten Assay-Systems zum proof of principle erfolgen, in dem Daten bzgl. Spezifität, Sensitivität und Stabilität der Assays und Aptamere erhoben werden sollen. Zielmoleküle in der Aptamer-Generierung sind einerseits die aeroben, gramnegativen, nicht Sporen bildenden, beweglichen Stäbchenbakterien Legionella sp. und anderseits das Membran-assoziierte Enzym Sortase, eine Transpeptidase, welche in nahezu allen grampositiven Bakterien zu finden ist. Parallel soll die Entwicklung eines effizienten Assay-Systems auf Fluoreszenzbasis erfolgen, welches den Nachweis von Bakterien über Aptamere mit hoher Affinität und Spezifität sowie direkter Signalgebung ermöglichen soll. Dazu wird die molekulare Signalgebung mittels Aptamer gekoppelten Fluorochromen, die mit Hilfe eines Mikrotiterplatten-Readers quantitativ erfasst werden können, entwickelt. So sind innerhalb kurzer Zeit qualitative und quantitative Aussagen über eine mögliche bakterielle Belastung einer Probe realisierbar. Als Nachweis zur Spezifität und Sensitivität des Assays werden verschiedene Referenzorganismen angezüchtet und ebenfalls auf mögliche Kreuzreaktionen hin überprüft. Diese Vorarbeiten sollen einem anschließenden Verbundprojekt als Grundlage für die Entwicklung einer Online-TrinkWasser-Analyse (OnTriWa) für Bakterien mittels Nukleinsäure-basierenden Reagenzien (Aptamere) dienen.
1. Vorhabenziel: Die Verbreitung von Wirkstoffen und ihren Abbauprodukten in der Umwelt wird zunehmend als Problem erkannt. Neue Technologien sind gefragt für ihre effiziente Entfernung. Vielversprechend ist dabei der photokatalytische Abbau durch die Verwendung von TiO2 und ZnO-Nanopartikeln. Dies setzt jedoch eine zuverlässige Immobilisierung voraus. Ziel des Projektes ist die Entwicklung von stabilen photokatalytisch aktiven Verbundmaterialien, die bereits bei diffusem Tageslicht wirken und für die Entfernung von Arzneimittelreststoffen eingesetzt werden. Dabei werden die Möglichkeiten der Nanotechnologie mit denen der Biotechnologie verknüpft. 2. Arbeitsplanung: Die Verbundmaterialen bestehen aus 3 Komponenten: Grundbaustoff bilden die selbstorganisierenden bakteriellen Hüllproteine (S-Layer), die an Grenzflächen Monolagen in regelmäßigen Gitterstrukturen ausbilden. Sie dienen als Matrix für die Synthese und Immobilisierung der TiO2- und ZnO-Nanopartikel und werden für die Beschichtung von Trägermaterialien verwendet. Dotierungen der Partikel sollen ihre Effizienz erhöhen. An die Proteinkomponente werden zusätzlich Aptamere gebunden, die als Fängermoleküle für spezifische Arzneimittel wirken und damit die Wirkstoffe anreichern. Neben der Materialentwicklung und -charakterisierung sind ökotoxikologische Untersuchungen der Abbauprodukte sowie die Planung und Erprobung von Bioreaktoren mit Einsatz der Materialien unter realen Bedingungen vorgesehen.
Die Verbreitung von Wirkstoffen und ihren Abbauprodukten in der Umwelt wird zunehmend als Problem erkannt. Neue Technologien sind gefragt für ihre effiziente Entfernung. Vielversprechend ist dabei der photokatalytische Abbau durch die Verwendung von TiO2 und ZnO-Nanopartikeln. Dies setzt jedoch eine zuverlässige Immobilisierung voraus. Ziel des Projektes ist die Entwicklung von stabilen photokatalytisch aktiven Verbundmaterialien, die bereits bei diffusem Tageslicht wirken und für die Entfernung von Arzneimittelreststoffen eingesetzt werden. Dabei werden die Möglichkeiten der Nanotechnologie mit denen der Biotechnologie verknüpft. Die Verbundmaterialien bestehen aus 3 Komponenten: Grundbaustoff bilden die selbstorganisierenden bakteriellen Hüllproteine (S-Layer), die an Grenzflächen Monolagen in regelmäßigen Gitterstrukturen ausbilden. Sie dienen als Matrix für die Synthese und Immobilisierung der TiO2- und ZnO-Nanopartikel und werden für die Beschichtung von Trägermaterialien verwendet. Dotierungen der Partikel sollen ihre Effizienz erhöhen. An die Proteinkomponente werden zusätzlich Aptamere gebunden, die als Fängermoleküle für spezifische Arzneimittel wirken und damit die Wirkstoffe anreichern. Neben der Materialentwicklung und -charakterisierung sind ökotoxikologische Untersuchungen der Abbauprodukte sowie die Planung und Erprobung von Bioreaktoren mit Einsatz der Materialien unter realen Bedingungen vorgesehen.
Die Verbreitung von Wirkstoffen und ihren Abbauprodukten in der Umwelt wird zunehmend als Problem erkannt. Neue Technologien sind gefragt für ihre effiziente Entfernung. Vielversprechend ist dabei der photokatalytische Abbau durch die Verwendung von TiO2 und ZnO-Nanopartikeln. Dies setzt jedoch eine zuverlässige Immobilisierung voraus. Ziel des Projektes ist die Entwicklung von stabilen photokatalytisch aktiven Verbundmaterialien, die bereits bei diffusem Tageslicht wirken und für die Entfernung von Arzneimittelreststoffen eingesetzt werden. Dabei werden die Möglichkeiten der Nanotechnologie mit denen der Biotechnologie verknüpft. Die Verbundmaterialien bestehen aus 3 Komponenten: Grundbaustoff bilden die selbstorganisierenden bakteriellen Hüllproteine (S-Layer), die an Grenzflächen Monolagen in regelmäßigen Gitterstrukturen ausbilden. Sie dienen als Matrix für die Synthese und Immobilisierung der TiO2- und ZnO-Nanopartikel und werden für die Beschichtung von Trägermaterialien verwendet. Dotierungen der Partikel sollen ihre Effizienz erhöhen. An die Proteinkomponente werden zusätzlich Aptamere gebunden, die als Fängermoleküle für spezifische Arzneimittel wirken und damit die Wirkstoffe anreichern. Neben der Materialentwicklung und -charakterisierung sind ökotoxikologische Untersuchungen der Abbauprodukte sowie die Planung und Erprobung von Bioreaktoren mit Einsatz der Materialien unter realen Bedingungen vorgesehen.
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