Das Projekt "Einsatz von integrierten Biosensoren mit Antikoerper- und makrocyclischen Rezeptorbibliotheken bei der Messung von Algenzellen und Toxinen in Wasser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Fachbereich 07 Umwelt und Gesellschaft, Institut für Ökologie und Biologie, Fachgebiet Ökotoxikologie durchgeführt. General Information: The objective of the proposed work is to develop biosensor systems for the reliable monitoring of algae toxins and cells. Diagnosis will also be carried out using newly developed immunotoxicity assay. The use of an integrated electronic sensing principle is a very flexible approach, allowing the sample to be probed in many ways. The proposed approach is to use simple, disposable electrochemical affinity sensors. Affinity sensors are based on a receptor molecule specifically recognizing and binding an analyte. This is a very sensitive method and for biosensors the receptor most commonly used is an antibody. Recently a number of chemically or biochemically derived artificial receptors have been developed and their use in the construction of sensors has led to a new class of bio mimetic sensors. The principle of producing immunosensors has been demonstrated for other applications and is considered to have a high chance of success. Two state-of-the-art approaches are proposed for the production of receptor molecules. This is clearly a difficult task, but one which we believe will be successful. The proposers have considerable experience in antibody production, and significant experience in combinatorial synthesis. Both approaches have been demonstrated for use with compounds which are not dissimilar to those considered for this project. These approaches have the added advantage that they can be adapted to airy group of compounds. The biosensor array will be combined with multivariate analysis software for use in analyzing real samples taken from a number of sites throughout Europe. The instruments will be compared with current laboratory based methods such as chromatography. Immunotoxicity assay method will also be developed. The toxic and non-toxic algae will be fed to bivalves. The hemocytes will be tested concerning their phagozytotic activity. By recording immunological resistance (phagocytosis) in terms of quality and quantity, it is possible to detect biotoxins and their effects on the aquatic organisms. Experiments with reference biotoxins will be done with microcystin and anatoxin. Measurement of phagocytic activity offers ample opportunities for detecting unknown biotoxins by their influence on mussel immunology and hence a sensor can be constructed from this assay. Prime Contractor: Cranfield University, Biotechnology Centre; Cranfield.
Das Projekt "Untersuchung der Bildung und der Struktur gebundener Rückstände des Fungizids Cyprodinil in Pflanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Fachbereich 01 Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät, Lehrstuhl Biologie V - Umweltanalytik durchgeführt. Ziel des Projektes ist es, die gebundenen Rückstände des Fungizids Cyprodinil, die in Weizenstroh bis zu 45 Prozent und in Körnern bis zu 30 Prozent des applizierten Wirkstoffs betragen können, bezüglich ihrer Struktur und der Art der Bindung zu charakterisieren. Die in den unlöslichen Pflanzenfraktionen festgelegten Rückstände sollen durch klassische Aufschlüsse und, als zu entwickelnde neue Methode, durch Silylierung freigesetzt, in organische Lösungsmittel überführt und mit hochauflösender NMR-Spektroskopie sowie mit chromatographischen Methoden untersucht werden. Weiterhin sind Festkörper-NMR-Untersuchungen der Rückstände in festen Pflanzenproben und -fraktionen vorgesehen. Cyprodinil wird für die geplanten NMR-Untersuchungen vom Hersteller, Novartis, an geeigneten Molekülpositionen mit 13C markiert. Für die Lokalisation und quantitative Erfassung der Rückstände wird zusätzlich 14C-markierter Wirkstoff eingesetzt. Um größere Mengen von Metaboliten und gebundenen Rückständen für die geplanten Charakterisierungen herzustellen, soll Cyprodinil auch in Weizen-Zellkulturen inkubiert werden. Zur Verminderung der NMR-Untergrundsignale der Pflanzenmatrix ist vorgesehen, die Inkubation in Pflanzen bzw. Zellkulturen durchzuführen, deren natürlicher 13C-Gehalt abgereichert wurde. Für spektroskopische Vergleichsmessungen ist die Kopplung des Fungizids an synthetische Ligninpolymere geplant.
Das Projekt "Teilvorhaben 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Theoretische Chemie durchgeführt. Mit der Zielsetzung einer Einschraenkung von Tierexperimenten sollen die Anwendungsmoeglichkeiten neuer quantenchemischer Methoden in der Computergraphik erforscht werden. Zunaechst sind entsprechende quantenchemische Verfahren zur Beschreibung von Biomolekuelen mit schweren Atomen zu entwickeln. Mit den erhaltenen Elektronenverteilungs-Mustern sollen dann durch Anwendung der Computergraphik Informationen ueber den Zusammenhang zwischen Struktur und Wirkung zB bei Enzymen erarbeitet werden.
Das Projekt "Zelluläre Klima-Adaptionen in alpinen und polaren Pflanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Innsbruck, Institut für Botanik, Abteilung für Physiologie und Zellphysiologie Alpiner Pflanzen durchgeführt. Die Pflanzen der Hochgebirge und der polaren Zonen müssend im Vergleich zu Pflanzen gemäßigter Bereiche mit drei besonderen Anforderungen fertig werden: kurze Vegetationszeit, Kälte, auch im Sommer möglich, und hoher Sonneneinstrahlung. Die Anpassungsstrategien, die ein Überleben in Hochgebirge und Arktis möglich machen, sind nur z.T. bekannt. Von seiten der Ökologie und Ökophysiologie wurden etliche solcher Strategien beschrieben, allerdings meist nur auf der Ebene der Pflanze oder eines Organs. Erst in jüngerer Zeit gibt es einige Untersuchungen, die die Adaptionen des Stoffwechsels verstehen wollen. Die Anpassung eines Stoffwechsels an ungünstige Bedingungen ist aber auch ein Ausdruck des Zusammenspiels von Zellorganellen und Membranen. Bislang ist nur von seiten des Antragstellers eine erste Beschreibung der Ultrastruktur alpiner Pflanzen mit Anbindung an den Stoffwechsel und Einbeziehung der Standortbedingungen erfolgt. Hier zeigte sich, daß mit Methoden der modernen Zellbiologie ein enormer Wissenszuwachs erhalten werden kann. So wurden vom Antragsteller in elektronenmikroskopischen Untersuchungen festgestellt, daß bei Kälte und Starklicht die Chloroplasten vieler alpiner und polarer Pflanzen besondere Strukturen zeigen ('Protrusionen), die einige physiologische Anpassungen erklärbar machen können. Die dem Auftreten dieser dynamischen Strukturen zugrunde liegenden Vorgänge in der Zelle können am besten mit modernen zellbiologischen Verfahren, wie sie etwa für Cytoskelett-Untersuchungen üblich sind, beschrieben werden. Daher sollen mit Hilfe eines confokalen Laser-Scanning-Mikroskopes (CLSM) unter Verwendung des 'green fluorescent protein (GFP) sowie fluoreszenz-markierter Antikörpern oder Cytoskelett-Inhibitoren die Bildungsmechanismen, Stabilität und 3-D Struktur dieser Protrusionen untersucht werden. Grundlage ist hierzu die vorherige Erfassung des Standortklimas der Pflanzen und ihrer Photosyntheseaktivität, um die Faktoren zu kennen, die die Zelle veranlassen, die Chloroplasten umzubilden. Voruntersuchungen haben auch ergeben, daß bei Hochgebirgspflanzen eine mögliche Kooperation von Plastiden, Mitochondrien und Microbodies überlebenswichtig sein kann. Diese dynamische Organell-Kooperation soll ebenfalls untersucht werden. Alle Arbeiten werden mit Wildpflanzen aus geeigneten hochalpinen und polaren Wuchsorten gemacht und die zellbiologischen Beobachtungen müssen über die Ökophysiologie dieser Pflanzen interpretiert werden.
Das Projekt "IBÖ-08: A4H - Ein neuer biogener Wirkstoff für den Holzschutz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Tübingen, Institut für Klinische Anatomie und Zellanalytik durchgeführt. Für die Konservierung von Holz werden Biozide verwendet, die wegen ihres toxischen Gefährdungspotentials in der Kritik stehen und sich durch Auswaschungen in der Umwelt anreichern. Die Entwicklung neuer Wirksubstanzen besitzt eine große ökologische und auch wirtschaftliche Bedeutung: Der weltweite jährliche Eintrag von Bioziden in Holzschutzmitteln in die Umwelt liegt bei 160.000 Tonnen. Die prognostizierte weltweite Marktgröße für das Jahr 2024 beträgt 842 Mio. US$. Am Institut für Klinische Anatomie und Zellanalytik der Universität Tübingen wurde Aminolipin als neuartiger Wirkstoff zur Konservierung entwickelt und zum Patent angemeldet. Die Substanz wird aus Edukten synthetisiert, die aus natürlichen Rohstoffen gewonnen werden. Aufgrund seiner Molekülstruktur kann Aminolipin an diverse Oberflächen immobilisiert werden. Aminolipin ist nicht volatil und wirkt bifunktional: Neben dem antimikrobiellen Effekt werden zersetzend wirkende Enzyme effektiv gehemmt. Bereits durchgeführte Studien für die EU-Biozidzulassung im Bereich Anatomie belegen ein geringes Gefährdungspotential von Aminolipin durch die nicht nachweisbare Mutagenität, Gentoxizität und Hautsensibilisierung. In der Sondierungsphase soll die prinzipielle Eignung des neuentwickelten Biozids Aminolipin und geeigneter Derivate für den Holzschutz geprüft werden. Vorgesehen sind verschiedene Proof-of-Principle-Studien zum Nachweis der Holzpenetration und der Wirksamkeit gegenüber holzzerstörenden Pilzen. Darauf aufbauend sollen Produktformulierungen für Aminolipin-haltige Holzschutzmittel entwickelt und auch innovative Methoden erarbeitet werden, die eine Ortsständigkeit dieses Biozids im Holz ermöglichen. Durch die Immobilisierung von Aminolipin kann das Problem der Auswaschung von derzeit angewandten Bioziden gelöst werden. Weitere Projektziele sind eine gezielte Marktanalyse, die Anmeldung spezifischer Patente und die Validierung der Erfordernisse für die Biozidzulassung von Aminolipin in Holzschutzmitteln.
Das Projekt "The functioning and role of water channels in plant cell membranes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Bayreuther Institut für Terrestrische Ökosystemforschung, Lehrstuhl für Pflanzenökologie durchgeführt. Um zu einem besseren Verständnis der grundlegenden Mechanismen zu gelangen, die den Wasserfluss in der Pflanze regulieren, wird die Funktion von Wasserkanalproteinen in der Zellmenbram höherer Pflanzen in Kooperation mit dem CNRS in Gif-sur-Ivette, Frankreich, untersucht. Es werden in Bayreuth entwickelte Techniken eingesetzt, um Wasserflüsse auf der Ebene einzelner Zellen zu erfassen. Der französische Partner übernimmt die molekulare Charakterisierung der Aquaporine, wobei als Modellsystem Mutanten von Arabidopsis und Suspensionskulturzellen von Tabak eingesetzt werden. Der Einfluss hoher Salinität auf die Aktivität der Kanäle wird untersucht.
Das Projekt "Saferty of actinides in the nuclear fuel cycle, 1992-1994" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von European Commission, Joint Research Centre (JRC). Institute for Transuranium Elements (ITU) durchgeführt. Objective: To carry out safety studies with nuclear fuels under long-term and off-normal conditions, to evaluate and reduce risks associated with storing and handling actinides, to carry out basic solid state studies on actinides and collect data and bibliographic references on properties and applications of transuranium elements. General Information: Progress to end 1991. The Institute continued efforts to contribute to the safety of nuclear fission by concentrating its research activities on investigations of the behaviour of nuclear fuel after prolonged irradiation and under variable reactor operating conditions. Mechanism for the release of fission products from irradiated fuel were further elucidated, and the formation of particular structural features which may limit the fuel lifetime were better understood. First results of the post-irradiation examination of nitride fuels irradiated in the Fench PHENIX reactor were obtained, demonstrating the technological potential and the limitations of this fuel type. The measurement of the physical fuel properties of nuclear fuels at extremely high temperatures was continued, and first results of the thermal expansion of uranium dioxide for above its melting temperature were obtained. A facility was installed in order to study possibilities of (nuclear) aerosol agglomeration under dynamic conditions in a high-power acoustic field at ultrasonic and audible frequencies. Mixed oxide fuel rods containing minor actinides (MA), which had been irradiated in a fast reactor (PHENIX) in order to study possibilities of MA transmutation, were analysed. Np-based specimens, mostly in the form of single crystals, were prepared for basic experimental solid state physics studies at the Institute and in various overseas and European laboratories. Progress was made in understanding the electronic structure of transuranium elements and their compounds by further development of theories and experimental efforts in high-pressure research and photoelectron spectroscopy. Equipment for Moessbauer spectroscopy and for other physical property measurements at cryogenic temperatures was installed in the new transuranium research user facility. Work to adapt instruments and methods developed at the Institute in the frame of the above programme (fast multi-colour pyrometry and enhancement of industrial filter efficiency) to industrial application was continued, together with partners from industry. Four patent proposals (on acoustically enhanced off-gas scrubbing, on laser-enhanced extraction, on production methods for Ac-225 and Bi-213, and on the preparation of amorphous substances) were filed in 1991. 42 articles in scientific-technical journals were published (or submitted for publication) and 82 lectures were given in conferences on various subjects dealing with the safety of actinides in the nuclear fuel cycle in 1991. Detailed description of work foreseen in 1992 (expected results). Studies of fission product migration ...
Das Projekt "Entwicklung von Verfahren fuer die Entfernung von Pestiziden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Konstanz, Lehrstuhl für Physikalische Chemie I durchgeführt. Objective: The project aims at addressing the problem of pesticide pollution and contamination in the former countries of the Soviet Union (NIS states). It aims at developing novel chemical and physical methods for the remediation of pesticides and hence the decontamination of polluted soil, water and food. Major pesticides such as DDT, Lindan and various organophosphates are the key focus of the work proposed. New materials, molecular receptors, extraction techniques and reagents will be devised and investigated in detail. They will offer the option of successful remediation of chemically diverse pesticides from various media. Prime Contractor: University of Surrey, Department of Chemistry, School of Physics and Chemistry Thermochemistry Laboratory; Guildford; UK.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Gewässerkunde durchgeführt. Inhaltlich ist TransRisk in die drei wissenschaftliche Arbeitspakete Risikocharakterisierung, Risikomanagement und Risikokommunikation unterteilt. Das Arbeitspaket Risikocharakterisierung setzt sich aus einem multidisziplinären Projektteam von Umweltchemikern, Mikrobiologen sowie Öko- und Humantoxikologen zusammen. Ziel ist es die Belastung des Wassers mit anthropogenen Spurenstoffen und Krankheitserregern zu erfassen und zu bewerten. Das Risiko von chemischen und mikrobiologischen Belastungen für Mensch um Umwelt wird in der Modellregion Donauried bei Ulm untersucht, wobei die Zu- und Abläufe von Kläranlagen, Oberflächen- sowie Grundwässer und Trinkwässer analysiert werden. Im Arbeitspaket Risikomanagement stehen neue Reinigungsverfahren und Verfahrenskombinationen zur Entfernung ökotoxikologisch relevanter Spurenstoffe im Vordergrund. Wichtig ist, dass die prozessbedingte Bildung von Transformationsprodukten vermieden bzw. minimiert wird. Die technischen Ansätze beinhalten Kombinationen mit Biofiltern, Aktivkohlefiltern und der Membranbioreaktor-Technologie. Darüber hinaus sollen Verfahrensparameter, wie z.B. Ozonkonzentration und Rücklaufverhältnis, unter prozesstechnischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten optimiert werden. Ein weiterer Ansatz ist die Entwicklung eines kostengünstigen biologischen Verfahrens zur Entfernung von Spurenstoffen mittels Eisenbakterien, dass in bestehende Kläranlagen integriert werden soll. Im Arbeitspaket Risikokommunikation liegt der Schwerpunkt auf der zielgruppengerechten Kommunikation der ermittelten Risiken. Das Wissen über anthropogene Spurenstoffe und die davon ausgehenden Risiken sollen hierzu in einer zielgruppenspezifischen Sprache übermittelt werden. So werden projektbegleitend Bildungskonzepte erarbeitet, die der Aus- und Weiterbildung von Akteuren im technischen Umweltschutz dienen. Eine weitere Ebene betrifft die Lehrenden in der Berufs- und Allgemeinbildung. Dazu ist geplant, Lehr- und Lernmaterial zu erstellen, um die Thematik bereits in die Ausbildung zu integrieren. Die Fachwelt, aber auch die Bürger sollen derart aufgeklärt werden und für die Thematik sensibilisiert werden, dass sie durch einen bewussten Umgang mit diesen Stoffen deren Eintrag vermindern bzw. sogar ganz vermeiden. Im Verbundprojekt stehen die Projektpartner in regelmäßigem Austausch mit Vertretern der lokalen Behörden, der Kläranlagenbetreiber sowie Experten aus der Wasserwirtschaft. Innerhalb dieser sog. Stakeholder-Gruppe werden potenzielle Maßnahmen zur Risikominimierung diskutiert und mit den Betroffenen sowie den Entscheidungsträgern der Region Donauried priorisiert.
Das Projekt "Validierung von QSAR-Modellen zur Abschätzung des Atmosphärischen Abbaus mit einem Datensatz von ca. 750 Stoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie durchgeführt. Es wurden die Ergebnisse von vier Abschätzmethoden für die wesentlichste Abbaureaktion organischer Chemikalien in der Atmosphäre (die Reaktion mit Hydroxylradikalen) mit experimentellen Daten verglichen. Der Datensatz umfasste ca. 760 Substanzen. Die AOP-Methode, die zur Zeit in der Chemikalienbewertung eingesetzt wird, wird häufig kritisiert, da sie methodisch nicht sauber entwickelt wurde. Es zeigte sich jedoch, dass die anderen Methoden zu keiner besseren Vorhersage führen. Da auf der anderen Seite der Aufwand für die Durchführung der alternativen Methoden erheblich höher als für AOP ist, kann keine Empfehlung für eine Ersatz der AOP-Programms ausgesprochen werden.
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