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 1/2: Bakterielle Metabolite" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft durchgeführt. Bakterien sind - wie auch Pilze - haeufig zu einem Stoffwechsel von PAK befaehigt, ohne sie dabei als alleinige Kohlenstoff- und Energiequelle nutzen zu koennen. Solche Biotransformationen fuehren in der Regel zur Ausscheidung von oxidierten Metaboliten ins umgebende Milieu. Im Boden kann durch biotische wie abiotische Reaktionen eine auf verschiedenen chemischen Bindungen beruhende Festlegung geschehen. Ziel des vorliegenden Projektes ist es dabei, die Moeglichkeit einer 'Humifizierung' von Modellsubstanzen der PAK sowie dieser PAK selbst, beurteilen zu helfen. Diese Humifizierung koennte sowohl rein biologisch als auch in einer Kombination biologisch-chemischer Reaktionen ablaufen. Im Rahmen des Projektes sollen radioaktiv markierte Metabolite des bakteriellen PAK-Abbaus isoliert, charakterisiert und in Mengen dargestellt werden, die anderen beteiligten Arbeitsgruppen eine Beurteilung Ihres Humifizierungsverhaltens erlauben.
Das Projekt "Online-Detektionssystem zum Nachweis von pathogenen Bakterien in Trinkwasser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rina-Netzwerk RNA Technologien GmbH durchgeführt. In einer Vorphase dieses Projektes soll die Entwicklung von Aptameren gegen maximal zwei Pathogene und die Entwicklung eines ersten Assays-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 ermöglichen soll. Diese Vorarbeiten sollen einem anschließenden Verbundprojekt als Grundlage für die Entwicklung einer Online-TrinkWasser-Analyse (OnTriWa) für Bakterien mittels Nukleinsäure-basierenden Reagenzien (Aptamere) dienen. Schwerpunkte in 6 von 9 Arbeitspaketen der RiNA: Aptamer-Generierung gegen zwei Targets mittels halbautomatisierten SELEX-Verfahrens mit Roboter Biosprint15 zur Isolierung angereicherter, affiner Nukleinsäure-Pools inkl. unabhängiger Monitoring-Systeme (PCR, DANA, FLAA); Aptamer-Auswahl, -Charakterisierung & -Optimierung bzgl. Affinität und Spezifität mittels bioinformatischer Analyse über NGS und diverser Verfahren (FLAA, EMSA, SPR); parallele Entwicklung eines Signalsystems auf Fluoreszenz-Basis (s. Skizze).
Das Projekt "Soil Mineral and Mobilisable Nitrogen^Recherche sur les formes chimiques de l'azote du sol participant activement a la nutrition azotee des plantes (FRA)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Station federale de recherches en production vegetale de Changins durchgeführt. Mieux connaitre les structures chimiques des composes azotes extractibles, trouver leur relation avec le potentiel de fertilite du sol. Obtenir un resultat Nmin fiable, accompagne d'un commentaire et transmettre cette information a la pratique. Mettre en evidence l'arriere-effet des apports N grace a la technologie du marquage (15N). (FRA)
Das Projekt "Raeumliche Verteilung und chemische Speziation von Pb in kontaminierten Boeden und sein Verhaeltnis zur Mikromorphologie und zur Wasserstroemung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH), Institut für Terrestrische Ökologie, Arbeitsgruppe Bodenchemie durchgeführt.
Das Projekt "The influence of Fe on the distribution and kinetic speciation of Zn, Cd, Co and Ni in the Southern Ocean" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR), Forschungsbereich 2: Marine Biogeochemie, Forschungseinheit Chemische Ozeanographie durchgeführt. The role of Fe as the key limiting nutrient for the growth of phytoplankton in the high-nitrate-low-chlorophyll (HNLC) waters of the Southern Ocean is now without question after a series of mesoscale Fe enrichment experiments conducted there over the last few years. Through its influence on phytoplankton physiology changes in Fe have an effect on the biological demand and the distribution of other nutrients. Some of the other key bio-elements have the potential to co-limit the growth of plankton species and in turn influence the phytoplankton community structure and the drawdown of macronutrients. In this context the trace metals Zn, Cd, Co and Ni are needed for the uptake and metabolisation of the macronutrients N, Si, C and P (Figure 1) and have been identified as prime candidates for further studies. While Zn, Co and Ni are important cofactors in various enzymes the role of Cd is ambivalent as it is toxic in relatively low concentrations. However recently it could be shown that a variety of marine diatoms have the ability to use Cd as a substitute for Zn in isoforms of the Carbonic Anhydrase. Furthermore a deepened knowledge regarding the biogeochemistry of Zn and Cd is fundamental to establish their use as paleo-tracers for carbon-export (Zn) and primary productivity (Cd).
Das Projekt "Bindungsform von Cm(III) und Eu(III) in menschlichen Biofluiden (Speichel, Urin)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Dresden-Roßendorf e.V., Institut für Ressourcenökologie durchgeführt.
Das Projekt "Teilprojekt F" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Bio-und Geowissenschaften (IBG), IBG-3 Agrosphäre durchgeführt. Der Status der P-Versorgung des Unterbodens soll für die wichtigsten Bodentypen in Deutschland ermittelt werden. Hier werden verschiedene Formen von P in Böden analysiert und mit der P-Aufnahme durch Pflanzen und der Pflanzennutzungseffizienz korreliert. Diese Informationen dienen dann zur Entwicklung eines verlässlichen Boden-P-Tests um die pflanzenverfügbare P-Fraktion in Böden und Bodenzusätzen zu bestimmen. Als Basis hierfür dient der Ansatz der Diffuse Gradient in Thin Films Technologie die mit 33P Isotopenmessungen kalibriert wird. In einem ersten Schritt wird die Bioverfügbare P-Fraktion und ihre Rolle für die Pflanzenernährung bestimmt. Hierfür wird die Speziierung von P mit bereits etablierten nasschemischen Extraktionsverfahren und anspruchsvolleren State-of-the-Art Methoden wie 31P flüssig Nuclear Magnetic Resonance und X-ray Absorption Near Edge Structure Spektroskopie verglichen. Die Daten werden dann mit Parametern die während der Langzeitversuche erfasst wurden korreliert. Für ausgewählte Standorte werden 33P Studien mit Magnetic Resonance Imaging Studien zur Erfassung der Wurzelmorphologie kombiniert, um die aktuelle P-Erreichbarkeit und Nutzungseffizienz von Pflanzenwurzeln im Unterboden zu erfassen. Basierend auf diesen Daten soll ein präziser Boden-P-Test zur Erfassung der Pflanzenverfügbaren P-Fraktion im Ober- als auch im Unterboden auf Basis der Diffuse Gradient in Thin Films Technologie entwickelt werden.
Das Projekt "Entschwefelung von Biogas durch Eisen-(II)-Sulfat" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie (740) durchgeführt. Hohe Schwefelwasserstoffkonzentrationen im Biogas führen zu Problemen bei der Verwertung des Biogases im Blockheizkraftwerk. Bei der Verbrennung dieses Gases entsteht Schwefelfdioxid, das zum einen zu Korrosion an den Armaturen und Motoren führt, das Motoröl schnell versäuern lässt und damit häufigen Motorölwechsel erfordert. Schwefeldioxidemissionen sind unerwünscht und können speziell beim Einsatz von Abgaskatalysatoren schnell deren Vergiftung hervorrufen. Bisher wird die Entschwefelung von Biogas landwirtschaftlicher Biogasanlagen vorwiegend über den Lufteintrag in den Gasraum des Fermenters (Oxidation von Schwefelwasserstoff zu elementarem Schwefel) praktiziert. Bei unzureichender Überwachung und Wartung dieses Verfahrens wird jedoch das Ziel einer niedrigen Schwefelwasserstoffkonzentration (möglichst unter 150 ppm) nicht sicher erreicht. Bei diesem Forschungsvorhaben soll mit Hilfe des Eisen-Zusatzes eine Bindung des Schwefelwasserstoffs erreicht werden. An einer Kofermentationsanlage mit einem Jahresdurchsatz von 3300 t, die etwa zwei Drittel der täglichen Zusatzmenge als Schweineflüssigmist, ein Drittel als Kosubstrat (Flotatfett, Majonäse, Gelatine) verarbeitet, wurde versucht, den sehr hohen Schwefelwasserstoffgehalt im Biogas (2300 ppm) durch den Zusatz von Eisen-(II)-Sulfat zu senken. Durch eine 4,2-fache ströchiometrische Überdosierung (124 g Ferrogranul 20 je m3 Biogas mit 2300 ppm H2S) konnte ein H2S-Gehalt im Biogas von weniger als 20 ppm erreicht werden.
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