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Förderinitiative Pestizide: Induzierte Resistenz im Hopfenanbau gegen Spinnmilben: Analyse und Verwertung als Baustein im integrierten Pflanzenschutz

Förderinitiative Pestizide: Reihenbezogener Ackerbau mit reduziertem chemischen Pflanzenschutz und Förderung von Nützlingen und Wildkräutern in der Fläche (ReNuWi)

Design von Biodetektoren für Pestizide und deren Anwendung

Die Wirkungsweise von Insektiziden wie Organophosphaten und Carbamaten sowie einiger Arzneimittel (Alzheimer, Demenz) beruht auf der Hemmung von Cholinesterase-Enzymen. Daher ist es naheliegend, für die Analyse auf solche Verbindungen in wässerigen Umweltproben, Biosensoren mit immobilisierter Acetylcholinesterase als Detektoren einzusetzen. Leitfähige Polymere haben sich dabei aufgrund ihrer elektrochemischen und physikalischen Eigenschaften als hervorragende Plattformen für die Immobilisierung von Biomolekülen erwiesen. Im Rahmen der Kooperation mit dem Chemistry Department der Middle East Technical University (METU) in Ankara, Türkei, wurden daher sehr empfindliche Biosensoren auf der Basis von verschiedenen leitfähigen Polymeren für die quantitative Bestimmung von insektiziden Organophosphaten und AChE-hemmenden Arzneimitteln in Wasserproben entwickelt (Messbereiche: Insektizide 0,001 Mikro g/L - 10 Mikro g/L, Arzneimittel 0,04 Mikro g/L - 50 Mikro g/L). Die Messergebnisse der Biosensoren wurden nach Anreicherung der Wirkstoffe durch Festphasenextraktion mit Hilfe von HPLC/DAD-Analysen validiert. Die Ergebnisse von HPLC- und Biosensor-Analysen auf die verschiedenen Testsubstanzen korrelierten jeweils sehr gut (R2: 0,991-0,999). Die Sensoren können die AChE-hemmenden Substanzen zwar nicht selektiv unterscheiden, können jedoch in Form eines Summen-/Toxizitätsparameters als relativ kostengünstige und einfach zu bedienende Messsysteme für die Überwachung der Kontamination von Trinkwasser und vermutlich auch Oberflächen- und Abwasser mit AChE-hemmenden Insektiziden und Arzneimitteln eingesetzt werden. Da die Nachweisgrenzen deutlich unter dem Grenzwert der Trinkwasserverordnung für Pflanzenschutzmittel und Biozide von 0,1 Mikro g/L liegen, können sie im Vorfeld von aufwendigen rückstandsanalytischen Bestimmungen der Einzelverbindungen einen schnellen Hinweis auf das Vorliegen einer eventuell relevanten Kontamination geben.

In vitro und in vivo Modelle zur Verbesserung der Analyse der gesundheitlichen Risiken von synthetischen Pyrethroiden: Ein neuer molekular- und zellbiologischer Ansatz zum Erforschen der Gesundheitsrisiken die durch synthetische Pyrethroid-Pestizide verursacht werden können

Die Risiken auf die Gesundheit von in der Umwelt in niedrigen Dosierungen vorkommenden Pyrethroid-Pestiziden sind nicht bekannt. Pyrethroid Pestizide werden häufig in den entwickelten Ländern sowie insbesondere auch in Entwicklungsländern eingesetzt. Die Mechanismen der toxischen Wirkung der Pyrethroide sind komplex. Obwohl die synthetische Pyrethroide im Allgemeinen als die sichersten Insektizide gelten, wird das mögliches Risiko der Entwicklung einer neurodegenerativen Erkrankung durch eine langfristige Exposition auch von geringen Pyrethroid-Resten intensiv diskutiert. Die Ziele des Projektes ENVBIOM sind basierend auf OMICS Technologien die Mechanismen der toxischen Wirkung einer Kurz- bzw. Langzeit Exposition mit synthetischen Pyrethroiden zu erforschen bzw. die dadurch entstehenden Krankheitsbilder und pathophysiologischen Prozesse. In diesem Projekt soll die Wirkung der Pyrethroide auf neuroinflammatorische Parametern, oxidativen Stress, Immuntoxizität und Genotoxizität untersucht werden. Im Vordergrund steht dabei der Austausch von Doktoranden und wissenschaftlichen Mitarbeiter, die im Rahmen der Kooperation die Möglichkeit haben in den jeweiligen Partnerlaboren neue Methoden zu lernen bzw. an Workshops teilzunehmen und so Ihre wissenschaftlichen Fähigkeiten zu erweitern.

Teilvorhaben: Systemintegration für Gewässermonitoring^Kompakter plasmonischer Sensor für die Vor-Ort-Analytik von Schadstoffen im Wasser und in Lebensmitteln^Teilvorhaben: Kompaktsystem, Teilvorhaben: Herstellung und Charakterisierung von Nanorod-Arrays als sensorisches Substrat

Für die Ermittlung von Schadstoffen bzw. Rückständen in Lebensmitteln und Gewässern wird im Projekt PlasmoSens ein kompakter, modularer Sensor entwickelt. Dieser soll eine Analyse von z.B. Pestiziden und/oder Antibiotika vor Ort ermöglichen, welche somit fernab von Laboren zur Überwachung von Gewässern und Lebensmitteln eingesetzt werden kann. Für diese Aufgabe werden Gold-Nanorod-Arrays als sensorisches Substrat evaluiert, welche plasmonische Eigenschaften aufweisen. Diese Nanorod-Arrays eignen sich aufgrund ihrer Struktureigenschaften zur Signalverstärkung und sollen somit eine hochsensitive und markierungsfreie optische Detektion ermöglichen. Das Institut für Angewandte Physik (IAP) beschäftigt sich im Rahmen des Projektes mit der Erprobung von Nanorod-Arrays und deren Optimierung bezüglich der Strukturparameter für die Anwendung in der Biosensorik. Hierbei kommen nasschemische Verfahren zum Einsatz, sowie v.a. optische Spektroskopie und Rasterelektronenmikroskopie für deren Charakterisierung. Die Funktionalisierung der Nanorod-Substrate, sowie der Bau der modularen Sensorplattform wird durch Projektpartner realisiert, wobei das IAP beratende Funktion hat. Weiterhin wird sich das IAP mit der Evaluierung geeigneter Detektionsalgorithmen beschäftigen. Das IAP übernimmt die Koordination des Verbundprojektes.

Teil 3: Validierung des Systems im praktischen Einsatz^Entwicklung eines miniaturisierten, immunochemischen Fließinjektionssystems für die schnelle Vor-Ort-Analytik von TNT, TNT-Metaboliten und Pestiziden in Wässern und Böden, Teil 2: Entwicklung der Immunoreagenzien

Untersuchungen zum Verbleib (Abdrift, Kontamination des Bodens, Persistenz im Boden) des Pyrethroids Cypermethrin nach Pflanzenschutzmittelbehandlung von Einzelstaemmen im Forst

Bei der praxisueblichen Spritzapplikation von Pflanzenschutzmitteln auf liegende Einzelstaemme im Forst ist eine Kontamination des benachbarten Waldbodens nicht ausgeschlossen. Am Beispiel von Cypermethrin wird neben der durch Abdrift und Abtropfen verursachten Initialverteilung auf der Bodenoberflaeche die Verteilung des Wirkstoffs in den obersten Bodenhorizonten und die Persistenz untersucht.

Mikrobielle Sensoren fuer die Umweltanalytik

Das Ziel des Projektes besteht in der Entwicklung mikrobieller Sensoren fuer die Bestimmung von Umweltkontaminanten, die mit herkoemmlichen Methoden nur mit hohem apparativen und zeitlichen Aufwand oder mit zu geringen Empfindlichkeiten analysiert werden koennen. Dazu werden optische oder elektrochemische Messsonden mit immobilisierten Mikroorganismen oder Zellen kombiniert, die bei Kontakt mit den entsprechenden Umweltschadstoffen ein konzentrationsanaloges Signal liefern. Vorrangig werden Fluoreszenz, UV/VIS-Absorption bzw. Amperometrie und Potentiometrie als Detektionsmethoden eingesetzt. Die zu entwickelnden Sonden sollen insbesondere zur direkten Messung der Umweltschadstoffe vor Ort dienen. Das Projekt zielt auf die Entwicklung von Sonden zur schnellen Bestimmung von Schadstoffen, Schadstoffgruppen und Summenparametern in waessrigen Medien ab. Ein besonderer Schwerpunkt ist die Ueberwachung von Oberflaechengewaessern und Deponiesickerwasser, wobei die mikrobiellen Sonden als Alarmmelder bei Ueberschreitung von Grenzwerten fungieren sollen.

Projektverbund: Entwicklung von Bestimmungsverfahren fuer NBL-spezifische Pflanzenschutzmittel - Teil A: Einsatz der HPLC/MS-Technik und ihre Erprobung an aquatischen Umweltproben des Bezirks Leipzig

Höchstgehalte an Pestizidrückständen

Die EU-Kommission hat die Grenzwerte für Rückstände von Aldicarb, Bromopropylat, Chlorfenvinphos, Endosulfan, EPTC, Ethion, Fenthion, Fomesafen, Methabenzthiazuron, Methidathion, Simazin, Tetradifon und Triforin in oder auf bestimmten Erzeugnissen herabgesetzt. Nach neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen sind demnach die bisherigen Obergrenzen für die giftigen Stoffe zu hoch, um Sicherheit für Umwelt und Gesundheit zu gewährleisten. Am 1. April 2011 wurden die Änderungen der Anhänge II und III der Verordnung (EG) Nr. 396/2005 im Amtsblatt der Europäischen Union veröffentlicht. Die strengeren Grenzwerte, treten am 21. Oktober 2011 in Kraft.

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