ChemieXtra 3/2016 by SIGWERB GmbH

3 / 2016

März 2016

Offizielles Organ des Schweizerischen Chemie- und Pharmaberufe Verbandes

DIE FACHZEITSCHRIFT FÜR DIE CHEMIE- UND LABORBRANCHE

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SKAN AG Binningerstrasse 116 CH-4123 Allschwil T +41 61 485 44 44 F +41 61 485 44 45 info@skan.ch www.skan.ch

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EDITORIAL

FIT – mehr als ein Zustand FIT – das Kürzel ist fast schon Programm: Denn mit den drei Buchstaben ist die «Farma Industria Ticino» gemeint und in der Tat geht es der privaten Organisation recht gut: Über zwei Dutzend Unternehmen mit insgesamt rund 2500 Mitarbeitenden gehören dem Verband an,

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der sich für die Interessen der chemisch-pharmazeutischen Industrie im Kanton Tessin einsetzt. Dass dabei manchmal mit ganz grossen Worten die Werbetrommel gerührt wird und das Tessin als «Life Sciences-Tal im Herzen Europas» angepriesen wird, gehört dabei sicherlich zum Geschäft. Nicht von der Hand zu weisen ist jedoch, dass das Tessin mit seinen verschiedenen Branchen eine grosse Bedeutung für die Schweiz hat. Die chemischpharmazeutische Industrie ist allerdings eher neueren Datums: Mit ein paar bemerkenswerten Ausnahmen startete die Mehrheit der Unternehmen ihre Aktivitäten erst nach dem Zweiten Weltkrieg. Tessin immer wieder genötigt, selbst etwas zu unternehmen, um seine Per-

26.000 Produkte online verfügbar.

spektiven zu verbessern: Auf die Wirtschaftskrise der 1990er Jahre reagierte

Preiswert und schnell.

Als drittgrösste Sprachregion der Schweiz und als Grenzregion sah sich das

der Kanton zum Beispiel mit einer Senkung der Fiskalquote zugunsten der Unternehmen, mit attraktiveren Standortbedingungen und mit einer Offensive im Bereich Fach- und Universitätsausbildung. Zudem konnten neue Entwick-

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lungszentren für Informations- und Kommunikationstechnologien geschaffen

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werden. Heute ist das Tessin weit mehr als eine nette Tourismus-Region!

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Oft geht die wichtige «Brückenfunktion», die der Südkanton zwischen den

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verschiedenen europäischen Wirtschaftsregionen übernimmt, aber etwas

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vergessen: Das Tessin unterhält traditionellerweise nicht nur sprachliche und kulturelle, sondern auch wirtschaftlich bedeutende Beziehungen zu Norditalien,

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zur Lombardei mit seiner Hauptstadt Mailand. Dies hat manchmal aber auch seine Schattenseiten. So passieren jeden Tag zehntausende von Menschen die Grenze zwischen Italien und der Schweiz, um im Tessin zu arbeiten, was oft zu kilometerlangen Staus und Verkehrschaos führt.

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Wie gross im Tessin die Vielfalt der Unternehmen im chemisch-pharmazeutischen Bereich, aber auch im High-Tech- und im Medizinaltechnik-Sektor ist,

LABORBEDARF

lesen Sie im «Fokus» dieser Ausgabe. Darüber hinaus gibt es einiges an Aktuellem zu Themen wie Phytopharmazie, Mikrobiologie oder Verfahrenstechnik.

LIFE SCIENCE

Wir wünschen Ihnen eine anregende Lektüre!

CHEMIKALIEN

Peter C. Müller, Chefredaktor

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1/7/2016 8:40:02 AM

I N H A LT S V E R Z E I C H N I S

04 FOKUS

Life Sciences und Hightech in der «Sonnenstube»

Tessin bietet hervorragende Standortbedingungen.

Neues Kapitel in der Mikrobiologie

Rätselhafte Mikroben sind enttarnt.

08 FRISCH AB LABOR Naturstoff mit neuem Wirkmechanismus

11 CHEMIE

26 MEDIZIN Optimiertes Bananenprotein stoppt Viren

Phytopharmazie sucht nach verträglicheren Wirkstoffen.

20 BIOWISSENSCHAFTEN

Eine einzige Aminosäure macht den Unterschied.

«Antibiotika» aus der Jura-Zeit

29 NEWS

32 FIRMEN BERICHTEN

Aufbau fossiler Farbstoffe entschlüsselt.

16 FORSCHUNGSWELT Einblicke in die Bindungseigenschaften

Was Wassertropfen im Innersten zusammenhält.

IMPRESSUM

Die Fachzeitschrift für die Chemie- und Laborbranche Erscheinungsweise 10 × jährlich Jahrgang 6. Jahrgang (2016) Druckauflage 12 000 Exemplare WEMF / SW-Beglaubigung 2015 11 750 Exemplare Total verbreitete Auflage 2 503 Exemplare davon verkauft

Herausgeber/Verlag SIGWERB GmbH Unter Altstadt 10, CH-6301 Zug Telefon +41 (0)41 711 61 11 info@sigwerb.com www.sigwerb.com Anzeigenverkaufsleitung Thomas Füglistaler Anzeigenverkauf SIGImedia AG Jörg Signer Pfaffacherweg 189, Postfach 19 CH-5246 Scherz Telefon +41 (0)56 619 52 52 info@sigimedia.ch

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Chefredaktion Peter C. Müller Unter Altstadt 10 CH-6301 Zug Telefon +41 (0)41 711 61 11 redaktion@sigwerb.com

Copyright Zur Veröffentlichung angenommene Originalartikel gehen in das ausschliessliche Verlagsrecht der SIGWERB GmbH über. Nachdruck, fotomechanische Vervielfältigung, Einspeicherung in Datenverarbeitungsanlagen und Wiedergabe durch elektronische Medien, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des Verlags. Für unverlangt eingesandte Manuskripte wird keine Haftung übernommen.

Geschäftsleiter Andreas A. Keller

Freie Mitarbeiterin Martina Polek

ISSN-Nummer 1664-6770

3/2016

I N H A LT S V E R Z E I C H N I S

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Die Kläranlage als Kraftwerk

EU-Projekt untersucht Möglichkeiten der Stromgewinnung.

FORSCHUNGSWELT Kamera für den Nanokosmos

Mikroskopie kombiniert mit Spektroskopie.

VERFAHRENSTECHNIK

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ANALYTIK Probenvorbereitung auf nächstem Level

Alles rund ums Labor gibt’s am Lausanner Ausstellungskongress.

Automatisierte Systeme erleichtern die Analyse.

Der SCV berichtet

WISSENSWERT Einige Vorboten des Alterns

Wie Stoffwechsel und Genetik zusammenhängen können.

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Offizielles Organ des Schweizerischen Chemie- und Pharmaberufe Verbandes

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09.03.16 10:09

Biler: Peter C. Müller

FOKUS

Lugano ist nicht nur ein beliebter Ferienort für Alt und Jung...

Hervorragende Standortbedingungen im Tessin

Life Sciences und Hightech in der Sonnenstube der Schweiz Wer denkt beim Tessin nicht an viel Sonnenschein, an Ferien und vielleicht auch an Lugano als wichtigen Finanzplatz des Landes? Dies alles ist zweifelsohne richtig, aber das Tessin, speziell das Sottoceneri, bietet auch vielen Pharma- und Hightech-Unternehmen eine Heimat.

Peter C. Müller In den letzten Jahren hat sich das Tessin, die «Sonnenstube der Schweiz», einen grossen Anteil am Sektor der Life Sciences gesichert – besonders hinsichtlich Forschung und industrieller Produktion. Einer der Industriezweige, der auf internationaler Ebene dabei keine Vergleiche zu scheuen braucht, ist die Pharmabranche. «Wer Pharma sagt», so erklärt Lorenzo Leoni, der Direktor der Stiftung Agire, «denkt sicher fast ausschliesslich an Basel, sozusagen an das 4

Lorenzo Leoni, Direktor der Stiftung Agire: «Die Pharma-Branche nimmt im Tessin eine immer wichtigere Position ein.»

Mekka der Branche und an den Sitz von Giganten wie Novartis oder Roche. An das Tessin denkt man aber weniger, obwohl die Branche gerade dort eine immer wichtigere Position einnimmt.» Recherchen zeigen, dass die Tessiner Pharmabranche heute eine ganz erhebliche Dimension hat und zu einer nicht übersehbaren Grösse geworden ist. Nur wenige Zahlen reichen aus, um dies zu unterstreichen: Die momentan 25 Unternehmen des FIT, des Dachverbandes «Farma Industria Ticino», beschäftigen 3/2016

FOKUS

heute rund 2500 hochqualifizierte Personen und generieren ein Gehaltsvolumen von etwa CHF 180 Mio. Werden die Umsätze aus Handelstätigkeiten und dem Auslandgeschäft der Töchter von Tessiner Firmen eingerechnet, beläuft sich der Gesamtumsatz auf über CHF 2 Mia. Davon werden 95 Prozent ausserhalb des Tessins und 80 Prozent ausserhalb der Schweiz generiert. Dennoch ist dies ein wichtiger Beitrag zur Wirtschaft der italienischen Schweiz.

Drei Pharma-Bereiche Nimmt man die Tätigkeitsfelder der Pharmaunternehmen im Tessin etwas genauer unter die Lupe, so zeigt sich, dass sie sich im Wesentlichen auf drei Tätigkeitsfelder konzentrieren: Die erste Gruppe bereitet Fertigprodukte zum Verkauf vor und kommerzialisiert sie direkt, wie etwa die IBSA (Institut Biochimique SA) in Pambio-Noranco, die im Tessin unlängst CHF 26 Millionen in den Bau einer neuen Produktionsstätte investiert hat, die Sintetica in Mendrisio oder die Ginsana in Bioggio. Eine zweite Gruppe agiert stärker integrierend und nimmt zahlreiche Tätigkeiten für sich und Dritte wahr wie zum Beispiel der häusliche Pflegedienst Helsinn Healthcare in Lugano Süd oder Cerbios, ein Hersteller von Bio-Pharmazeutica in Barbengo. Und das letzte Tätigkeitsfeld

schliesst Unternehmen ein, die typischerweise für weitergehende Leistungen im Rahmen des «Contract Manufacturing» unterwegs sind, wie zum Beispiel der Generikahersteller Rivopharma in Manno bei Lugano oder die Micro-Sphere SA in Ponte Cremenaga an der Grenze zu Italien.

Boomender MedTech-Sektor Im Kanton Tessin findet sich zudem eine starke Präsenz von MedTech-Unternehmen: Vor allem die Medacta mit ihrem Hauptquartier in Castel San Pietro ist innerhalb von wenigen Jahren zu einem der besten und innovativsten Betriebe in Europa geworden – und das auf dem Gebiet orthopädischer Implantate wie zum Beispiel neuer Hüftgelenke. Im Kielwasser von Medacta sind zudem in jüngster Zeit neue Unternehmen wie zum Beispiel die IBI SA entstanden, die ihrerseits neue biomedizinische Produkte entwickeln und bereits heute international vermarkten. Auch im Bereich der Mechanik und Mechatronik sind diverse Unternehmen bekannt, die sich verstärkt der Produktion von Komponenten für medizinische Ausrüstungen verschreiben. Und schliesslich gibt es im Tessin mehrere Hauptsitze von grossen internationalen Gruppen, die in der MedTech-Branche als führend gelten – darunter DePuy Synthes in Mezzovico und das Zahntechnik-Unternehmen KerrHawe in Bioggio.

Kurze Geschichte der Tessiner Pharmabranche Die Tessiner Pharmabranche ist jung. Ihre Geschichte begann in der Nachkriegszeit. Mit wenigen signifikanten Ausnahmen nahm der grösste Teil der Unternehmen seine Tätigkeit in den 1950-er Jahren auf. Einige Pioniere der ersten Stunde sind heute noch aktiv. Andere Unternehmen lancierten einen zweiten Entwicklungsschub in den 1960-er Jahren und brachten neues industrielles Gedankengut ein. Gleichzeitig festigte sich die Branche und erschloss auch ausländische Märkte. Anfang der 1980-er Jahre ist ein weiterer Qualitätssprung sichtbar geworden, dessen Auswirkungen bis heute wirksam sind. Insbesondere wurden die zentralen strategisch-industriellen Technologien verfeinert – vor allem mit Schwerpunkt auf der Entwicklung neuer und origineller Produkte.

Lugano ist attraktiv Lugano, die drittgrösste Stadt in der Ferienregion Tessin, ist also nicht nur der drittwichtigste Finanzplatz der Schweiz nach Zürich und Genf, sondern offenbar auch ein attraktiver Ort für die Ansiedlung innovativer Unternehmen: Gleich drei Firmen im Bereich der Schaffung von Spezialräumen und -anlagen haben sich deshalb ebenfalls in Luganos Zentrum angesiedelt:

...sondern auch der drittwichtigste Finanzplatz der Schweiz.

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FOKUS

Motoren für die Raumfahrt… In Croglio, das etwa zwölf Kilometer südwestlich von Lugano liegt, hat zudem die Faulhaber Minimotors SA ihren Sitz. «Unser Unternehmen», so erklärt Mediensprecherin Karin Cedeo, «ist eine unabhängige, familiengeführte Unternehmensgruppe, die 1947 gegründet wurde und die heute das umfangreichste Portfolio an hochentwickelten Miniatur- und Mikro-Motoren bietet. Zu ihren Einsatzgebieten zählen dabei im Wesentlichen die Produktionsautomation und Robotik, die Luft- und Raumfahrt, optische Systeme sowie die Medizin und Labortechnik.»

…und Apparaturen zur Wasserreinigung In einem Wohnquartier von Magliaso liegt die Noion Aqua Sagl.

So die Teco SA, die weltweit Reinraumlösungen offeriert, die Nordvent Swiss Tech, eine Spezialistin für Kühl- und Air Condition-Systeme, und – last but not least – die Xepics SA, eine Anbieterin von Inspektionsanlagen zur optischen Qualitätskontrolle bei der Herstellung von Pharmazeutika, Tabakprodukten oder Nahrungsmitteln und Getränken.

Ideale Bedingungen Doch nicht nur Lugano selbst bietet als Kongress-, Banken- und Businesszentrum und als Stadt der Parks, Villen und SakralUnternehmen im Sopraceneri Innovative Unternehmen gibt es nicht nur jenseits des Monte Ceneri, im sogenannten Sottoceneri rund um Lugano und Mendrisio, sondern auch im Sopraceneri: So zum Beispiel die It Tech in Iragna in der Leventina, ein Hersteller für chemisch-pharmazeutische Erzeugnisse, die Imerys Graphite & Carbon in Bodio, eine Produzentin für synthetische und natürliche Grafitpuder, die Your Device Group in Bellinzona, die spezifische Elektroniksysteme für Räume mit kontrollierter Kontamination anbietet, oder die Interroll in S. Antonino, die sich auf Logistiklösungen spezialisiert hat.

bauten geradezu ideale Bedingungen für die Ansiedlung internationaler Unternehmen, auch die Umgebung Luganos tut es! Rund vier Kilometer nördlich von Lugano, in Cannobio, ist zum Beispiel die Arbo Systems angesiedelt, ein Unternehmen, das auf die Herstellung von industriellen Dosiereinrichtungen für Schüttgüter und Flüssigkeiten spezialisiert ist. Ebenfalls im Norden Luganos, in Gravesano, ist die Firma Cell Culture Technologies tätig. Und 15 Kilometer westlich von Lugano, in Molinazzo di Monteggio, verarbeitet die Micromacinazione SA diverse Arzneimittelwirkstoffe.

Ebenfalls nur ein paar Kilometer südwestlich von Lugano, in einem Wohnquartier von Magliaso, liegt die Noion Aqua Sagl, ein Unternehmen, das sich vor allem auf die Fabrikation von Ionenaustauschern und Filtergehäusen sowie auf die Wasserreinigung von Fotovoltaik-Anlagen spezialisiert hat. Zum Tätigkeitsbereich der Noion Aqua Sagl gehören aber auch kritische Reinstwasser-Anwendungen in der Chromatografie, aufwändige Spurenanalysen oder Spülaufgaben im Laborbereich.

ECSA hat ein breites Portfolio Ein ebenfalls sehr diversifiziertes Unternehmen ist die Emanuele Centonze SA (ECSA) mit Sitz in Balerna bei Chiasso,

Die Faulhaber Minimotors SA hat ihren Sitz in Croglio.

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FOKUS

Mitarbeitende und erwirtschaftete 2012 einen Umsatz von CHF 326 Mio. Im Tessin bietet die ECSA die gesamte Basischemie an und in der übrigen Schweiz weitere Spezialitäten in den verschiedensten Kernsegmenten. Zudem verwaltet die ECSA in der West- und Südschweiz ein Netzwerk von beinahe drei Dutzend Tankstellen, so zum Beispiel den Easy Stop in Coldrerio. Dabei wird im Tessin die gesamte Produktepalette an Mineralölen vertrieben von Benzin und Diesel über Heizöle bis hin zu Flugtreibstoffen und Bitumen.

International gut aufgestellt Emanuele Centonze, Verwaltungsratspräsident der ECSA.

rund 30 Kilometer südlich von Lugano gelegen. Die ECSA, vor über 100 Jahren gegründet, bietet Produkte und Dienstleistungen auf den Gebieten Rohstoffe, Energie und Unterhaltsysteme an. Das Familienunternehmen beschäftigt heute rund 290

Reine Luft ist unser Business.

Um für den internationalen Wettbewerb gut gerüstet zu sein, hat sich die ECSA erst im August 2015 eine neue Organisationsstruktur verpasst. Im Rahmen einer Reorganisation, die rückwirkend per 1. Januar 2015 in Kraft tritt, gibt es nun unter dem Dach einer Holding drei unabhängige Unternehmen in den Bereichen Energie, Rohstoffe und Unterhalt, «Damit», so

Biomedizinische Forschung Ein nicht unerheblicher Beitrag zum Wachstum des pharmazeutischen Sektors kommt im Tessin kommt aus der biomedizinischen Forschung. Herausstechend ist hier sicherlich das Biomedizinische Forschungsinstitut in Bellinzona, das international als führende Institution für Immunologie gilt. Andere renommierte Forschungsstätten wie das Herzzentrum Tessin oder das Onkologische Institut der Italienischen Schweiz geben der Wettbewerbsfähigkeit des Tessins in der Biomedizin einen zusätzlichen Schub. erklärte Verwaltungsratspräsident Emanuele Centonze erst kürzlich, «sind wir für die Zukunft gut gerüstet und wir sind überzeugt, dass die neue Struktur unsere vielen Partnerschaften noch weiter stärken wird.» Quellen: Stiftung Agire, Farma Industria Ticino (FIT), Handelskammer Deutschland-Schweiz

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FRISCH AB LABOR

Phytopharmazie sucht nach besser verträglichen Wirkstoffen

Naturstoff mit neuem Wirkmechanismus

Bild: Evelyn Jähne

Entzündungshemmende Medikamente gehören zu den weltweit am häufigsten eigenommenen Substanzen. Jedoch treten nicht selten starke Nebenwirkungen auf. Aus diesem Grund sind Forscher auf der Suche nach Alternativen. Forscher der Universität Basel sind einem vielversprechenden Naturstoff mit einem neuartigen Wirkmechanismus im Bereich der Entzündungshemmung auf der Spur. Mitten drin die Doktorandin Evelyn Jähne.

Der Färberwaid (Isatis tinctoria L., Brassicaceae) mag trockene Standorte.

Martina Polek Am Pharmazentrum der Universität Basel sucht die Forschungsgruppe um Professor Matthias Hamburger nach neuen biologisch aktiven Naturstoffen. Besonders interessant ist der aus der Färberwaid Pflanze (Isatis tinctoria L., Brassicaceae) isolierte Naturstoff Tryptanthrin. Untersuchungsergebnisse der Gruppe attestieren Tryptanthrin grosses Potential für die Entwicklung eines entzündungshemmenden Medikamentes – dank dessen neuartigem Wirkmechanismus. «Es besteht noch weiterhin Klärungsbedarf zum genauen Wirkmechanismus der Substanz», sagt Evelyn Jähne. «Dennoch begeistern mich die ersten Resultate.» Die studierte Molekularbiologin und Pharmazeutin führte 8

verschiedene Laborstudien durch, die eine erste Abschätzung zum Verhalten von Tryptanthrin in einem Organismus ermöglichen. Nun befindet sie sich im Endspurt ihres Doktorates.

Entzündungshemmer lösen starke Nebenwirkungen aus Zu den weltweit am häufigsten eingenommenen Medikamenten gegen entzündliche Schmerzen gehören die Nichtsteroidale Antirheumatika (NSAR), zu denen auch Aspirin und Ibuprofen zählen. Allerdings können bei einer längerfristigen Einnahme schwere Nebenwirkungen auftreten. Eine Entzündung im menschlichen und tierischen Körper ist das Resultat einer Serie von enzymatisch gesteuer-

ten Prozessen. In der sogenannten Inflammationskaskade zählen die Cyclooxygenase (COX) und die 5-Lipoxygenase (5-LOX) zu den Schlüsselenzymen. Deren Unterdrückung hemmt die Entzündungssymptome. Die NSAR-Medikamente blockieren zwei Formen des Enzyms Cyclooxygenase: COX-1 und COX-2. Nebenwirkungen wie die Schädigung der Magenschleimhaut werden vor allem durch die langfristige Hemmung von COX-1 hervorgerufen. Kommt erschwerend hinzu, dass durch die Blockierung der Cyclooxygenase, die Aktivität des anderen Enzyms der Inflammationskaskade – die 5-Lypoxygenase – verstärkt wird. Dies kann zu einer Verkrampfung der Bronchialmuskulatur führen, was wiederrum Asthma zur Folge haben kann. Substanzen, die selektiv COX-2 und gleichzeitig die 5-LOX blockieren, könnten somit eine interessante und besser verträgliche Alternative zu den klassischen NSARs darstellen. Der aus dem Färberwaid isolierte Naturstoff Tryptanthrin scheint dieses Kriterium zu erfüllen.

Uraltes Wissen Färberwaid ist eine traditionelle Medizinalpflanze. Ausserdem – wie der Name schon verrät – nutzten die Menschen sie lange Zeit als Färbmittel, bevor sie der weniger teure Indigo aus Asien verdrängte. Obwohl Färberwaid sowohl in Europa, als auch im weit entfernten China zur Bekämpfung derselben Krankheitssymptomen verwendet wurde, fehlten bis dato wissenschaftliche Untersuchungen zur entzündungshemmenden Wirkung des Naturstoffs. Diese Tatsache erregte Professor Hamburgers Aufmerksamkeit. «Bereits im antiken Griechenland behandelte 3/2016

FRISCH AB LABOR

Hippokrates Hautgeschwüre, Wunden und andere Entzündungssymptome mit Färberwaid», sagt Evelyn Jähne. Auch sie kennt den Umgang mit Patienten, da sie jeden zweiten Samstag als Apothekerin arbeitet: «Ich schätze den Kontakt mit Menschen sehr». Ausserdem sei es ein angenehmer Ausgleich zur Laborarbeit. Dennoch sind genau die Laborarbeit und das Forschen Jähnes grosse Leidenschaften. Eine wichtige Voraussetzung für ihr PhD Studium.

Vielversprechende erste Resultate

Evelyn Jähne im Labor der pharmazeutischen Biologie an der Universität Basel.

Im Rahmen ihres Doktorats führte Jähne Untersuchungen durch, die eine erste Abschätzung zum Verhalten von Tryptanthrin in einem Organismus ermöglichen. In diesem Zusammenhang war es wichtig herauszufinden, ob die Substanz oral vom Körper absorbiert wird und wie lange ihre Verweildauer im Körper ist. Zu-

dem stellte sich die Frage, ob Tryptanthrin über den Dünndarm in den Blutkreislauf und von dort in das Zentralnervensystem gelangen kann. Eine erste Einschätzung der oralen Aufnahme gewährt die so genannte «Rule of Five». Diese Faustregeln, die sich allesamt auf die chemische Mo-

lekülstruktur beziehen, stellen dem an sich schwer löslich Tryptanthrin ein positives Zeugnis aus. Dass ausserdem eine Aufnahme über den Dünndarm möglich ist, konnte Jähne in in-vitro-Studien bestätigen. «Das ist ein guter Start», sagt Jähne. Die Verweildauer der Substanz im Körper untersuchte die Forscherin in Zusammenarbeit mit Professorin Veronika Butterweck in einer Pilotstudie an Ratten. Es stellte sich heraus, dass die Halbwertszeit des Naturstoffs im Körper rund 40 Minuten beträgt. Nicht weniger wichtig ist, ob der Wirkstoff vom Blut ins Gehirn gelangen kann. Dies entscheidet sich an der sogenannten Blut-Hirn-Schranke, die das Gehirn und somit das Zentralnervensystem vor toxischen Substanzen schützt. Sollte Tryptanthrin einst für eine neurologische Medikation Verwendung finden, so müsste es die Blut-Hirn-Schranke passieren können. In-vitro-Studien zeigten, dass Tryptanthrin mittels passiver Diffusion ins Gehirn gelangt und von dort auch nicht

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FRISCH AB LABOR

aktiv wieder heraustransportiert wird. Die von Jähne für ihre Untersuchungen verwendeten Methoden wurden allesamt von der Forschungsgruppe um Professor Hamburger entwickelt und validiert. Die Validierung ist ein essentieller Schritt um die Stabilität, Genauigkeit sowie die Reproduzierbarkeit der entwickelten Methode sicher zu stellen. Die Methodenvalidierung basierte auf international gültigen Richtlinien (Food and Drug Administration, Europäische Arzneimittel-Agentur), wie sie auch in der Industrie üblich sind. «Dadurch können wir die Zuverlässigkeit unserer Resultate gewährleisten», sagt Jähne. Leider werden diese sogenannten Methodenvalidierungen im Rahmen von akademischen Studien noch viel zu häufig vernachlässigt. «Das schränkt die Aussagekraft der Daten teilweise stark ein», erklärt Jähne, und fügt hinzu: «Wie wichtig eine Methodenvalidierung ist, wurde mir innerhalb meines Doktorates schnell bewusst».

Was wünscht sich Evelyn Jähne für ihre weitere berufliche Laufbahn nach dem abgeschlossenen Doktorat? «Da bin ich offen für alles, solange es mit Laborarbeit verbunden ist», antwortet sie. Diese Leidenschaft nimmt man der engagierten, jungen Forscherin sofort ab. Denn wie sie im Verlauf des Gesprächs sagt: «Der Beruf ist mein Hobby».

kaloid tryptanthrin. E. A. Jähne, D. E. Eigenmann, C.Sampath, V. Butterweck, M. Culot, R. Cecchelli, F. Gosselet, F. R. Walter, M. A. Deli, M. Smiesko, M. Hamburger, M. Oufir Zur Veröffentlichung eingereicht im European Journal of Pharmaceutical Sciences, 2016

Publikationen Development and validation of a LC-MS/ MS method for assessment of an anti-inflammatory indolinone derivative by in vitro blood-brain barrier models E. A. Jähne, D. E. Eigenmann, M. Culot, R. Cecchelli, F. R. Walter, M. A. Deli, R. Tremmel, G. Fricker, M. Smiesko, M. Hamburger, M. Oufir, Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 2014, 98, 235-246. DOI: 10.1016/j.jpba.2014.05.026. Pharmacokinetics and in vitro blood-brain barrier screening of the plant-derived al-

Kontakt Evelyn Jähne Departement für Pharmazeutische Wissenschaften Pharmazeutische Biologie Universität Basel Klingelbergstrase 50 CH-4056 Basel evelyn.jaehne@unibas.ch

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CHEMIE

Antibiotika-ähnliche Substanzen aus der Jura-Zeit

Aufbau fossiler Farbstoffe entschlüsselt Die Untersuchung von rätselhaft rosarot gefärbten Fossilien mutmasslicher Rotalgen erbrachte eine grosse Überraschung: Bei den fossilen Farbstoffen aus der Jura-Zeit handelt es sich um Substanzen, die eine erstaunliche Ähnlichkeit mit einem erst kürzlich entdeckten heutigen Antibiotikum aufweisen.

Bild: JACS und Klaus Wolkenstein, Universität Göttingen

wenig sich Baupläne von funktionellen Naturstoffen im Laufe der Evolution verändert haben. «Niemand hätte erwartet, derart perfekt erhaltene Naturstoffe in den fossilen Überresten eines Organismus aus der Jura-Zeit vorzufinden», sagt Klaus Wolkenstein. Quelle: Georg-August-Universität Göttingen

Originalpublikation K. Wolkenstein, H. Sun, H. Falk, C. Griesinger: «Structure and absolute configuration of Jurassic polyketide-derived spiroborate pigments obtained from microgram quantities». Journal of the American Chemical Society (2015). DOI: 10.1021/ jacs.5b08191. Fossile Kalkrotalge (Längsschnitt) aus dem Jura mit ungewöhnlicher rosaroter Färbung und isolierter antibiotika-ähnlicher Farbstoff.

Kontakt Einem Forscherteam der Universität Göttingen, des Max-Planck-Instituts für biophysikalische Chemie Göttingen (MPIBPC) und der Universität Linz ist es mit Hilfe modernster analytischer Methoden gelungen, den atomaren Aufbau der fossilen Farbstoffe im Detail aufzuklären. Die Forscher verglichen die Borolithochrome genannten fossilen Substanzen mit heutigen Naturstoffen. Dabei zeigte sich, dass es nur eine einzige bekannte Substanz mit einer vergleichbaren chemischen Struktur gibt: das gegen multiresistente Krankenhauskeime wirksame Antibiotikum Clostrubin.

Evolutionär kaum veränderter Naturstoff «Die grosse Ähnlichkeit der fossilen Farbstoffe mit dem heutigen Antibiotikum, 3/2016

das erst im vergangenen Jahr in einem Bakterium entdeckt wurde beweist, dass die fossilen Substanzen nach mehr als 150 Millionen Jahren noch nahezu unverändert erhalten sind und ursprünglich wahrscheinlich auch von einem Bakterium produziert wurden», sagt Klaus Wolkenstein vom Geowissenschaftlichen Zentrum der Universität Göttingen. «Die Bestimmung der chemischen Strukturen anhand der winzigen noch erhaltenen Substanzmengen war eine echte Herausforderung», so Han Sun vom MPIBPC. «Dass man bei den Borolithochromen dieselbe von der Aminosäure Isoleucin abgeleitete Konfiguration findet, zeigt ihren biologischen Ursprung», ergänzt Professor Christian Griesinger vom MPIBPC. Die Ergebnisse bieten einen einzigartigen Einblick in die vorhandene Naturstoffvielfalt in der Urzeit und zeigen, wie

Dr. Klaus Wolkenstein Geowissenschaftliches Zentrum Fakultät für Geowissenschaften und Geographie Georg-August-Universität Göttingen klaus.wolkenstein@geo.uni-goettingen.de www.geobiologie.uni-goettingen.de

CHEMIE

Natürliche Kanalproteine in künstlichen Membranen

Freie Bewegung in der Zellmembran In künstlichen Membranen werden jeweils natürliche Kanalproteine eingebaut, um den Transport von Ionen und Molekülen sicherzustellen. Forschende der Universität Basel haben nun erstmals die Bewegung dieser Kanalproteine gemessen: Sie bewegen sich höchstens zehnmal langsamer als in ihrer natürlichen Umgebung, der Zellmembran. Die Erkenntnisse helfen der Weiterentwicklung von neuen Anwendungen wie Nanoreaktoren und künstlichen Organellen.

xibilität und Fluidität abhängig und bestimmen schliesslich die Funktionalität der Membran.

Bild: Reprinted with permission from ACS

Frei bewegliche Kanalproteine

Natürliche Kanalproteine bewegen sich seitlich in einer dicken künstlichen Membran, wobei sich diese um die Proteine herum komprimiert.

1 Olivia Poisson

Die Membranen unserer Körperzellen sind nur etwa 4 bis 5 Nanometer dick und bestehen aus einer komplexen Mischung von Lipiden und spezifischen

Membranproteinen, darunter Kanalproteinen. Eine solche Zellmembran lässt sich als flüssige 2D-Lösung beschreiben, in welcher sich die Komponenten seitlich bewegen können. Diese Bewegungen innerhalb der Membran sind von deren Fle-

Chemiker des NCCR «Molecular Systems Engineering» um Professor Wolfgang Meier und Professor Cornelia Palivan von der Universität Basel haben nun drei verschiedene Kanalproteine in künstlichen Membranen von 9 bis 13 Nanometer Dicke eingebaut und dort erstmals deren Bewegungen gemessen. Dafür stellten sie zunächst grosse Membranmodelle mit eingebetteten, gefärbten Kanalproteinen her; diese brachten sie auf eine Glasoberfläche und massen sie dann mittels einer Einzelmolekül-Messmethode, der sogenannten Fluoreszenz-Korrelations-Spektroskopie. Alle drei Kanalproteine konnten sich frei in den unterschiedlich dicken Membranen bewegen, wobei sie dies maximal zehnOlivia Poisson, Marketing und Kommunikation, Universität Basel.

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Bild: Dollarphotoclub/sciencedisplay

Eine Darstellung eines aktiven Kalium-Ionenkanals – er schwimmt in der Zellmembran. Leistungsbereiche SC 950: Förderleistung: > 50 l / min Endvakuum: < 2.0 mbar abs.

mal langsamer taten als in den Lipiddoppelschichten der natürlichen Umgebung.

Flexibilität nötig In dickeren Membranen müssen sich die Bausteine der Membran (Polymere) um die Kanalproteine herum komprimieren können, um sich deren fixen Grösse anzupassen. Dafür müssen die Bausteine der Membran genug flexibel sein. Dies wurde bereits theoretisch beschrieben und konnte nun von den Forschenden der Universität Basel erstmals experimentell gemessen werden: Je dicker die Membran, desto langsamer war die Bewegung des Kanalproteins im Vergleich zur Bewegung der Polymere selber, welche die Membran formen. «Das Phänomen lässt sich durch eine lokale Fluiditätsverringerung beschreiben, die durch die Komprimierung der Polymere hervorgerufen wird», erläutert Erstautor Fabian Itel. Grundsätzlich ist aber das Verhalten der Kanalproteine in künstlichen Membranen vergleichbar zu jenem in ihrer natürlichen Umgebung, der Lipiddoppelschicht, wobei die Zeitskala der Bewegungen um etwa das Zehnfache tiefer liegt. Das Forschungsprojekt wurde vom Schweizerischen Nationalfonds und dem NCCR Molecular Systems Engineering finanziell unterstützt. Originalpublikation F. Itel, A. Najer, C.G. Palivan, W. Meier: «Dynamics of membrane proteins within synthetic polymer membranes with large hydrophobic mismatch». Nano Letters (2015). DOI: 10.1021/acs. nanolett.5b00699.

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CHEMIE

Elektrochemisches Verfahren ändert Magnetismus

Wie Magnetismus gesteuert wird

Über physikalische Effekte gibt es durchaus Möglichkeiten, Magnete zu beeinflussen. Standard-Methoden nutzen etwa eine elektromagnetische Spule, die durch Strom ein Magnetfeld erzeugt, jedoch verbraucht sie durchgehend Energie. Eine andere Möglichkeit ist, einen Ferromagneten zu polarisieren, also die magnetischen Strukturen in dem Material parallel auszurichten, so dass ein Gesamt-Magnetfeld entsteht. Dies benötigt zwar zum Halten des Magnetfeldes keine Energie, es ist jedoch permanent und lässt sich nur mit Aufwand aufheben. Eine andere Option ist die magnetoelektrische Kopplung, bei der ein elektrisches Feld Magnetismus induziert. Allerdings greift diese Methode häufig nur an der obersten Atomschicht des Kristallgitters, die Änderung des Magnetfeldes ist also minimal. Das nun am KIT entwickelte chemische Verfahren zur Kontrolle des Magnetismus bietet einen neuen Ansatz, der über die zuvor beschriebenen Konzepte hinausgeht: Der Vorgang beeinflusst das gesamte Material, nicht nur die Oberfläche, und ist dabei reversibel, kann also rückgängig gemacht werden. Zusätzlich – und das ist die wichtigste Innovation dieses Verfahrens – ist der jeweilige magnetische Zustand des Materials (magnetisch/nicht magnetisch) nicht volatil. Das heisst, der Zustand bleibt, im Gegensatz zu einer elektromagnetischen Spule, auch ohne Stromzufuhr und damit ohne kontinuierlichen Energieverbrauch aufrechterhalten. «Tausendfache Lade- und Entladezyklen von Lithium-Ionen-Akkus, wie sie etwa in Handys genutzt werden, zeigen, dass elektrochemische Vorgänge durchaus reversibel sein können. Dies brachte uns auf die Idee, ähnliche Strukturen wie Lithium-Ionen-Akkus zu erforschen», sagt Subho Dasgupta vom Institut für Nanotechnologie 14

Grafik: KIT/Wiley-VCH

Magnete sind aus dem Physikunterricht gut bekannt, im Fach Chemie werden sie dagegen nicht behandelt. Und doch ist es ein chemisches Verfahren, mit dem es Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) gelungen ist, die magnetischen Eigenschaften von Ferromagneten zu steuern.

Mit der Ein- und Auslagerung von Lithium-Ionen in bestimmte Magneten lässt sich deren Magnetstärke gezielt steuern.

des KIT. Beim Laden und Entladen eines Lithium-Ionen-Akkus wandern die Ionen jeweils vom einen zum anderen Akku-Pol und lagern sich dabei in die Elektroden ein. Die Wissenschaftler um Dasgupta haben nun einen Lithium-Ionen-Akku erstellt, bei dem eine Elektrode aus Maghemit, einem ferromagnetischen Eisenoxid (γ-Fe2O3), besteht und die andere aus reinem Lithium. Experimente zeigten, dass die Lithium-Ionen-Einlagerung in Maghemit dessen Magnetstärke reduziert, auch bei Raumtemperatur. Durch die gezielte Steuerung der LithiumIonen, also durch Laden und Entladen des Akkus, lässt sich somit die Magnetfeldstärke des Maghemits kontrollieren. Dieser Effekt ist, genau wie bei normalen Lithium-Ionen-Akkus, wiederholbar. Bei den vorgestellten Versuchen erreichten die Forscher eine Änderung der Magnetstärke um bis zu 30 Prozent. Das langfristige Ziel ist jedoch, den Magneten komplett an- und ausschalten zu können. Damit hoffen die Wissenschaftler ein Verfahren zu finden, mit dem sich ein Magnetschalter realisieren lässt, der vom Prinzip her wie ein elektrischer Transistor funktioniert: Während ein elektrischer Transistor mit einem Steuerstrom einen kontrollierten Stromkreislauf an- oder

ausschaltet, schaltet der Magnetschalter mit dem Steuerstrom einen Ferromagneten an oder aus. Das Verfahren kann prinzipiell alle Anwendungen ersetzen, in denen niederfrequente Elektromagneten zum Einsatz kommen und ist dabei deutlich energieeffizienter. Die Wissenschaftler des KIT haben mit ihrer Forschung vor allem winzige magnetische Schalter im Blick, die etwa bei (Mikro-) Robotern oder in der Mikrofluidik Anwendung finden. Quelle: KIT Originalpublikation S. Dasgupta, S.; Das, B.; M. Knapp, R.A. Brand, A. Richard, H. Ehrenberg, R. Kruk, H. Hahn: «Intercalation-Driven Reversible Control of Magnetism in Bulk Ferromagnets». Adv. Mater., 26: 4639–4644. DOI: 10.1002/adma.201305932.

Kontakt Dr. Subho Dasgupta Institut für Nanotechnologie KIT subho.dasgupta@kit.edu www.int.kit.edu

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F O R S C H U N G S W E LT

Neue Messmethode gibt Aufschluss über Bindungseigenschaften

Was Wassertropfen im Innersten zusammenhält

Bild: Fotolia

Extrem detailreiche Einblicke in die Bindungseigenschaften von Wasser haben französische und österreichische Physiker gewonnen. Mit einer neu entwickelten Messmethode konnten sie die Energieverteilung in Nanotröpfchen direkt beobachten. Die Ergebnisse wurden nun in der Fachzeitschrift «Angewandte Chemie», International Edition veröffentlicht.

Forschungsteams der Universitäten Lyon und Innsbruck haben bahnbrechende, neue Erkenntnisse über die Bindungseigenschaften von Wasser veröffentlicht. Wasserstoffbrückenbindungen halten die Tröpfchen in ihrem Innersten zusammen.

1 Christian Flatz

Wasser bedeckt über zwei Drittel unserer Erde und bildet den Grundstoff für das Leben. Es ist allgegenwärtig und birgt doch immer noch viele Geheimnisse. Eine französische Forschungsgruppe um Michel Farizon von der Universität Lyon hat nun mit Unterstützung von Tilmann Märk von der Universität Innsbruck bahnbrechende, neue Erkenntnisse über die Bindungseigenschaften von Wasser veröffentlicht. Grundlage dafür war eine neue experimentelle Anordnung, die es den Forschern ermöglichte, Verdampfungsvorgänge in winzigen Wassertröpfchen einzeln und im Detail zu beobachten. «Was hier in der Molekülchemie gemacht wurde, ist vergleichbar mit dem, was in den Teilchenbeschleunigern am CERN passiert», sagt der Ionenphysiker Tilmann Märk. «Im Labor werden ionisierte Kleinstwassertröpfchen von genau definierter Christian Flatz, Büro für Öffentlichkeitsarbeit und Kulturservice, Uni Innsbruck 1

Grösse erzeugt, auf hohe Energie beschleunigt und mit anderen Teilchen zur Kollision gebracht. Dabei wird Energie auf die Wassermoleküle übertragen, und dies führt letztlich zu einem Zerfall dieser Tröpfchen.» Die Gruppe um Michel Farizon war nun mittels eines neuartigen Massenspektrometers in der Lage, die einzelnen Ereignisse genau zu beobachten und zu analysieren. «Das ist einzigartig in der Molekülphysik», ist Märk begeistert. «Meine Kollegen in Lyon sehen ganz genau, in welche Bruchstücke die Wassertröpfchen jeweils zerfallen und welche Geschwindigkeiten die entstandenen Bruchstücke dabei haben. Daraus lässt sich wiederum ermitteln, wie die Energie vor dem Zerfall in den Tröpfchen verteilt war.»

Wichtige Einblicke Die Messergebnisse zeigen, dass auch in sehr kleinen Wassertröpfchen aus zwei bis acht Molekülen die bei Kollisionen aufgenommene Energie sehr rasch über alle

Teilchen verteilt wird. Diese für makroskopische Wassertropfen typische MaxwellBoltzmann-Verteilung ist also selbst in Nanotröpfchen zu beobachten. Die Wissenschaftler um Michel Farizon fanden aber ausserdem einen nicht-statistischen Anteil, der in diesem Experiment erstmals nachgewiesen und gemessen werden konnte. Den Ursprung dieser sogenannten nicht-ergodischen Ereignisse konnten die Forscher mit Hilfe von quantenmechanischen Berechnungen erklären. «Diese Messungen liefern uns einen tiefen Einblick in die Eigenschaften von Wasserstoffbrückenbindungen, die die Wassertröpfchen im Innersten zusammenhalten bzw. für den Energietransfer innerhalb der Tröpfchen verantwortlich sind», resümiert Tilmann Märk zufrieden. Die in der renommierten Fachzeitschrift «Angewandte Chemie», International Edition veröffentlichten Erkenntnisse sind unter anderem für die Atmosphärenchemie, die Astrochemie und die Biologie, wo solche Prozesse eine wichtige Rolle spielen können, von grossem Interesse. 3/2016

F O R S C H U N G S W E LT

Die Titelseite der Fachzeitschrift «Angewandte Chemie».

Die Zeitschrift hat die Arbeit deshalb auch zum «Hot Topic» erklärt und ihr die Titelseite einer der nächsten Ausgaben gewidmet.

Tilmann Märk hat als erfolgreicher Ionenphysiker über 800 wissenschaftliche Arbeiten in internationalen Fachzeitschriften veröffentlicht und hat die Ehrendoktorwürde von Bratislava und Lyon. Seit 2011 ist er Rektor der Leopold-Franzens-Universität von Innsbruck und hat sich weitgehend aus dem Forschungsbetrieb zurückgezogen. Im Rahmen von kurzen, aber regelmässigen Forschungsaufenthalten an der Universität Lyon versucht er dennoch die langjährige Partnerschaft mit französischen Kolleginnen und Kollegen zu pflegen. Die gute Zusammenarbeit mit akademischen Einrichtungen in Frankreich wird aber nicht nur vom Rektor persönlich gepflegt, sondern über den Frankreich-Schwerpunkt der Universität Innsbruck auch aktiv gefördert, was sich in zahlreichen Projekten und einem gemeinsamen Masterstudium manifestiert.

Originalpublikation Velocity of a Molecule Evaporated from a Water Nanodroplet: Maxwell-Boltzmann Statistics versus NonErgodic Events. Hassan Abdoul- Carime, Francis Berthias, Linda Feketeová, Mathieu Marciante, Florent Calvo, Valérian Forquet, Henry Chermette, Bernadette Farizon, Michel Farizon, and Tilmann D. Märk. Angewandte Chemie, International Edition 2015 doi:10.1002/anie.201505890

Kontakt Dr. Christian Flatz, Universität Innsbruck Telefon +43 (0)512 507 32022 christian.flatz@uibk.ac.at www.uibk.ac.at

Quelle: Universität Innsbruck

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F O R S C H U N G S W E LT

Zukunftsweisende Terahertz-Technik

Physiker schrumpfen Teilchenbeschleuniger

Bild: DESY/Heiner Müller-Elsner

Ein interdisziplinäres Forscherteam hat den ersten Prototyp eines Miniatur-Teilchenbeschleunigers gebaut, der mit Terahertz- anstelle von Hochfrequenz-Strahlung funktioniert. Ein einzelnes Beschleunigungsmodul ist dabei nur 1,5 Zentimeter lang und einen Millimeter dünn. Die Terahertz-Technik verspricht eine Miniaturisierung um mindestens den Faktor 100, wie die Wissenschaftler um DESY-Forscher Franz Kärtner vom Center for Free- Electron Laser Science (CFEL) betonen. Das CFEL ist eine Kooperation von DESY, Universität Hamburg und MaxPlanck-Gesellschaft.

Terahertz-Beschleunigermodule passen problemlos in eine Hand.

Für kompakte Terahertz-Beschleuniger sehen die Wissenschaftler zahlreiche Anwendungen in Materialforschung, Medizin und Teilchenphysik sowie bei Röntgenlasern. Terahertz-Strahlung liegt im elektromagnetischen Spektrum zwischen Infrarotlicht und Mikrowellen. Üblicherweise

wird in Teilchenbeschleunigern elektromagnetische Strahlung im Hochfrequenzbereich von Radiowellen verwendet, bei DESYs Beschleuniger PETRA III beträgt dieser Wert beispielweise 500 Megahertz. Die Wellenlänge der hier verwendeten Terahertz-Strahlung ist rund tausendmal kürzer. «Der Vorteil: Alles wird tausendmal kleiner», erläutert Kärtner, der auch Professor an der Universität Hamburg und am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in den USA sowie Mitglied im Hamburger Exzellenzcluster Center for Ultrafast Imaging (CUI) ist.

Miniatur-Beschleunigermodul Für ihren Prototyp, der in Kärtners Labor am MIT in Boston aufgebaut wurde, ver-

wendeten die Forscher ein spezielles, mikrostrukturiertes Beschleunigermodul, das für Terahertz-Strahlung massgeschneidert ist. Aus einer Art Elektronenkanone, die von der Gruppe um den CFELProfessor Dwayne Miller, Direktor am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie und ebenfalls CUI-Mitglied, bereitgestellt wurde, schossen die Physiker schnelle Elektronen in das Miniatur-Beschleunigermodul, die dort von der eingespeisten Terahertz-Strahlung weiter beschleunigt wurden. Die Energie der Teilchen erhöhte sich in diesem ersten Prototyp eines Terahertz-Beschleunigers um sieben Kiloelektronenvolt (keV). «Diese Beschleunigung ist noch nicht sehr stark, aber der Versuch belegt, dass dieses Prinzip in der Praxis funktioniert»,

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erläutert Arya Fallahi vom CFEL, der für die theoretischen Berechnungen zuständig war. «Die Theorie zeigt, dass ein Beschleunigungsgradient von bis zu einem Gigavolt pro Meter möglich ist.» Das liegt mehr als zehn Mal über dem Wert, den die besten konventionellen Beschleunigermodule heute erreichen. Eine noch stärkere Beschleunigung verspricht die ebenfalls experimentelle Plasmabeschleuniger-Technik, die allerdings auch deutlich stärkere Laser zum Betrieb erfordert als Terahertz-Beschleuniger.

Terahertz-Technik zukunftsweisend Die Terahertz-Technik sei sowohl im Hinblick auf künftige Linearbeschleuniger für die Teilchenphysik interessant, als auch für den Bau kompakter Röntgenlaser und Elektronenquellen für die Materialforschung sowie für die medizinische Anwendung von Röntgen- und Elektronenstrahlen, schreiben die Physiker in ihrer Veröffentlichung. «Die rasanten Fortschritte, die wir bei der Erzeugung von Terahertz-Strahlung mit optischen Methoden erleben, wird künftig die Entwicklung von Terahertz-Beschleunigern für diese Anwendungen ermöglichen», betont Emilio Nanni vom MIT. In den kommenden Jahren möchten die Hamburger CFEL-Physiker auf Terahertz-Basis einen experimentellen kompakten Freie-Elektronen-Röntgenlaser (XFEL) im Laborformat aufbauen. Dieses Projekt wird von einem Synergy Grant des European Research Council unterstützt.

3000 zu 1 Sogenannte Freie-Elektronen-Laser (FEL) erzeugen Laserblitze, indem sie schnelle Elektronen aus einem Teilchenbeschleuniger auf einen Slalomkurs schicken, wobei sie in jeder Kurve Licht abgeben. Nach diesem Prinzip arbeitet auch der Europäische Röntgenlaser European XFEL, der im Rahmen eines internationalen Konsortiums derzeit vom Hamburger DESY-Campus bis ins benachbarte Schenefeld in Schleswig-Holstein gebaut wird. Diese Anlage ist mehr als drei Kilometer lang. Der experimentelle XFEL auf Basis der Terahertz-Technik soll dagegen 3/2016

nicht einmal einen Meter messen. Allerdings werden seine Blitze nicht so energiereich sein wie aus einer grossen Anlage. Dafür lassen sie sich kürzer machen und könnten dadurch in der Spitze kurzzeitig fast dieselbe Helligkeit erreichen. «Von so einem Gerät erwarten wir deutlich kürzere Röntgenpulse von unter einer Femtosekunde», erläutert Kärtner. «Damit erhoffen wir uns neue Einblicke in extrem schnelle chemische Prozesse wie zum Beispiel die Photosynthese.» Wenn Forscher die Photosynthese im Detail verstehen lernen, würde sich die Chance eröffnen, diesen effizienten Prozess künstlich nachzubilden und damit verbesserte Solarzellen zu bauen und neue Möglichkeiten zur CO2-Reduktion zu finden. Darüber hinaus interessieren sich Forscher für zahlreiche andere chemische Reaktionen. «Die Photosynthese ist nur ein Beispiel für alle möglichen katalytischen Prozesse, die wir erkunden wollen», betont Kärtner. Der kompakte Röntgenlaser eignet sich grundsätzlich auch, um Pulse in grossen derartigen Anlagen auszulösen und dadurch deren optische Qualität zu verbessern. Ausserdem könnten bestimmte medizinische Abbildungsverfahren von den verbesserten Eigenschaften der neuen Röntgenquelle profitieren. Quelle: DESY

Originalpublikation E.A. Nanni, W.R. Huang, K.-H. Hong, K. Ravi, A. Fallahi, G. Moriena, R.J.D. Miller, F.X. Kärtner: «Terahertz-driven linear electron acceleration». Nature Communications, 2015. DOI: 10.1038/ NCOMMS9486.

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Neues Kapitel in der Umwelt-Mikrobiologie

Mikrobiologen enttarnen rätselhafte Mikroben

Bild: Holger Daims/Uni Wien

Die Nitrifikation spielt eine Schlüsselrolle im natürlichen Stickstoffkreislauf der Erde sowie in der Landwirtschaft. Der von Mikroorganismen durchgeführte Prozess besteht aus zwei aufeinanderfolgenden Schritten. Seit über 100 Jahren gingen Fachleute davon aus, dass verschiedene Mikroorganismen für diese Abläufe verantwortlich sind. Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Holger Daims und Michael Wagner, Mikrobiologen an der Universität Wien, hat nun – völlig konträr zum Lehrbuchwissen – Mikroben entdeckt, welche die komplette Nitrifikation allein durchführen.

Zell-Aggregat von Nitrospira-Bakterien (pink) in Belebtschlamm aus einer Kläranlage. Die Kolonie besteht aus mehreren Tausend einzelner Nitrospira-Zellen. Kolonien anderer Bakterien sind grün dargestellt. Die Bakterien wurden durch Fluoreszenz visualisiert.

1 Alexandra Frey

Stickstoff ist ein zentraler Baustein des Lebens und Teil der Nahrung aller Lebewesen. Besonders deutlich wird dies in der Landwirtschaft: Ohne Stickstoff-Dünger wäre Ackerbau im heutigen Ausmass unmöglich. Jedoch hat die Düngung mit Stickstoff-Verbindungen nicht nur gute Seiten. Der Stickstoffdünger wird durch die Nitrifikation chemisch umgewandelt, gelangt ins Grundwasser sowie in Flüsse und Seen und bringt die Gewässer aus 1 Alexandra Frey, Pressreferentin an der Universität Wien

ihrem ökologischen Gleichgewicht. Hinzu kommen Stickstoff-Verbindungen aus Haushalts- und Industrieabwässern, die vor allem in Ländern ohne funktionierende Abwasserreinigung die natürlichen Gewässer belasten.

Rätselhafte Nitrifikation Der vom Menschen verursachte Stickstoff-Eintrag beeinflusst den natürlichen Stickstoffkreislauf, in dem Stickstoff-Verbindungen von bestimmten Mikroorganismen umgesetzt werden. Dazu gehören die Nitrifikanten, welche den Prozess der Nitrifikation durchführen. Dabei wird Am-

monium (ein häufig eingesetzter Stickstoffdünger) zuerst zu Nitrit und anschliessend das Nitrit zu Nitrat oxidiert. Seit 125 Jahren weiss man, dass für die zwei Schritte der Nitrifikation verschiedene Mikroorganismen verantwortlich sind: die Ammoniak-Oxidierer und die Nitrit-Oxidierer. Durch ihre Zusammenarbeit läuft die Nitrifikation vollständig ab. Auf diesem Wissen basieren hunderte Studien zur Nitrifikation in der Umwelt und in Kläranlagen, wo sie wichtig für die Abwasserreinigung ist. Jedoch: Kein Mikrobiologe hat jemals richtig verstanden, warum es die Arbeitsteilung der Nitrifikanten gibt. Eigentlich könnte eine Mikrobe, die beide Schritte der Nitrifikation ausführt, mehr Energie gewinnen und daraus Vorteile ziehen. Für diesen «kompletten» Nitrifikanten haben Mikrobiologen sich sogar einen Namen ausgedacht: «Comammox» («complete ammonia oxidizer»). Allerdings blieb es für mehr als ein Jahrhundert ungeklärt, ob «Comammox» tatsächlich existiert.

Überraschung im russischen Öl-Bohrloch Eine Forschungsteam um Holger Daims und Michael Wagner, Mikrobiologen am Department für Mikrobiologie und Ökosystemforschung der Universität Wien, hat das Comammox-Rätsel nun gemeinsam mit Kooperationspartnern in Russland, Dänemark und Deutschland gelöst. Das Team untersuchte eine Bakterienkultur aus einem 1200 Meter tiefen Öl-Bohrloch in Russland. Obwohl diese Kultur Ammonium vollständig zu Nitrat umsetzte, fanden sich darin nur Bakterien der 3/2016

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Bild: Allen Tsao/Uni Wien

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Das an der Studie beteiligten Forschungsteam vom Department für Mikrobiologie und Ökosystemforschung mit einer Laborkultur der Comammox-Nitrospira. Von links nach rechts: Ping Han, Petra Pjevac, Julia Vierheilig, Michael Wagner, Craig Herbold, Holger Daims, Marton Palatinszky.

Gattung Nitrospira, die bislang als strikte Nitrit-Oxidierer galten. Diese könnten zwar den zweiten Schritt der Nitrifikation ausführen, jedoch fehlten alle bekannten Ammoniak-Oxidierer für den ersten Schritt. «Das war ein unglaublich spannender Moment: Alle ahnten, dass in dieser Kultur etwas Neues stecken musste. Aber noch wussten wir nicht, wie gross die Überraschung sein würde», sagt Holger Daims.

Erst die komplette Analyse des Erbguts aller Bakterienarten in der Kultur brachte die Antwort. «Die Nitrospira-Bakterien besassen alle Gene für die Oxidation von Ammoniak und von Nitrit, also für die komplette Nitrifikation. Das musste der seit langem gesuchte Comammox-Organismus sein», so Michael Wagner.

Originalpublikation «Complete Nitrification by Nitrospira Bacteria»: Holger Daims, Elena V. Lebedeva, Petra Pjevac, Ping Han, Craig Herbold, Mads Albertsen, Nico Jehmlich, Marton Palatinszky, Julia Vierheilig, Alexandr Bulaev, Rasmus H. Kirkegaard, Martin von Bergen, Thomas Rattei, Bernd Bendinger, Per H. Nielsen, Michael Wagner; in Nature, DOI: 10.1038/nature16461

Comammox ist überall und wurde übersehen Physiologische Experimente mit der Kultur und eine Proteom-Analyse brachten die Gewissheit, dass die Nitrospira-Bakterien tatsächlich Comammox sind. Michael Wagner erklärt: «Nitrospira sind seit langem bekannte Nitrit-Oxidierer, die fast überall vorkommen. Dass manche Nitrospira Comammox-Bakterien sind, wurde jahrzehntelang übersehen.» Als die Comammox-Nitrospira enttarnt waren, konnte das Team ihr Vorkommen in vielen Böden, Gewässern und in Kläranlagen nachweisen. «Mit diesem Befund beginnt ein neues Kapitel der Umwelt-Mikrobiologie», so Holger Daims. «Unser Bild des Stickstoffkreislaufs, der für alles Leben auf der Erde essentiell ist, war offenbar unvollständig. Wir müssen nun die Eigenschaften von Comammox und ihre Bedeutung in der Natur und in Kläranlagen genauer untersuchen.»

Die Arbeit an der Studie über Comammox wurde vom Wissenschaftsfonds (FWF) sowie vom European Research Council (ERC) gefördert. Die Mikrobiologinnen und Mikrobiologen der Universität Wien publizieren ihre Ergebnisse in «Nature» gleichzeitig mit einem Team aus Nijmegen in den Niederlanden, die ebenfalls Comammox-Nitrospira identifiziert hatten. «Das Team in Nijmegen gehört zu den führenden Experten zum Thema Stickstoffkreislauf. Als wir zufällig erfuhren, dass beide Gruppen die gleiche Entdeckung gemacht hatten, vereinbarten wir, die Publikation unserer Arbeiten zu synchronisieren. Somit haben wir einen unnötigen Wettlauf, wer am schnellsten publiziert, vermieden», sagt Michael Wagner abschliessend.

Kontakt Prof. Dipl.-Biol. Dr. Michael Wagner Department für Mikrobiologie und Ökosystemforschung Universität Wien A-1090 Wien, Althanstrasse 14 Telefon +43 (0)1 4277-766 00 wagner@microbial-ecology.net Assoz. Prof. Dipl.-Biol. Dr. Holger Daims Department für Mikrobiologie und Ökosystemforschung Universität Wien A-1090 Wien, Althanstrasse 14 Telefon +43 (0)1 4277-766 04 daims@microbial-ecology.net

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BIOWISSENSCHAFTEN

Schonende Intensivierung der Landwirtschaft

Von wegen nicht die Bohne Die Organisation der Vereinten Nationen, die UNO, hat 2016 zum internationalen Jahr der Hülsenfrüchte erkoren. Doch warum gebührt diesen Früchten derartige Ehre? Erbse, Bohne, Linse und Co. bergen das Potenzial, die globale Landwirtschaft schonend zu intensivieren. Sie verdienen es darum klar, dass wir uns stärker für sie interessieren.

Bild: Fotolia

Pflanzen das Wichtigste; das, von dem die grössten Mengen erforderlich sind. Durch die Symbiose mit Bakterien vor allem der Gattung Rhizobium schaffen es die Leguminosen, eine andere Stickstoffquelle für sich zu erschliessen: Molekularen Stickstoff (N2), der in der Luft in rauen Mengen vorhanden, aber für normale Pflanzen nicht verwertbar ist. Die Bakterien können N2 mit speziellen Enzymen in Ammonium umwandeln. Hierfür verwachsen sie mit Wurzelzellen der Pflanzen und bilden dort kleine «Nodien» – Knöllchen von wenigen Millimetern Durchmesser, die zu tausenden aus den Wurzeln herausragen wie die Enden eines überdimensionalen, fragilen Geweihs. Offene Erbsenschoten.

Hülsenfrüchte sind die Früchte der Pflanzen der botanischen Familie der Fabaceen, auch Leguminosen genannt. Sie sind die drittgrösste Pflanzenfamilie der Welt – nach den Orchideen und den Korbblütlern – und enorm vielfältig: Manche ihrer Arten sind wunderschön und empfindsam wie etwa die Mimosen. Andere sind wichtige Protagonisten unserer Agrarwirtschaft, wie Soja, Erbse, Linse und eben die diversen Bohnen. Dennoch interessieren wir uns recht wenig für sie – zu wenig aus Sicht der FAO, die daher 2016 zum Jahr der Hülsenfrüchte ausgerufen hat. Die wahre Stärke der Hülsenfrüchte ist für uns nicht einfach zu erfassen. Nicht ihr Ertrag, ihre Schönheit oder ihre Macht, sondern ihre verborgenen inneren Werte machen sie aus. Die Hülsenfrüchte sind nicht die Kennedys, Windsors oder Kardashians der Pflanzenszene, sondern eher die Gandhis. Sie sollten uns deswegen inte24

Anständiger Lohn ressieren, weil sie uns eine nachhaltigere Landwirtschaft mit schonender Intensivierung versprechen.

Symbiose mit Bakterien Nahezu alle Mitglieder der Fabaceen können eine Symbiose mit Bakterien eingehen, die sie von der normalen, beschwerlichen Versorgung mit Stickstoff befreit. Klingt nach Askese, erlaubt aber grosse Freiheit. Stickstoff ist ein essentieller Nährstoff für Pflanzen, der in unserer «industrialisierten» Landwirtschaft in Form von Ammoniumnitrat oder ähnlichen mineralischen Verbindungen meist im Übermass dem Boden zugegeben wird, was zu Umweltproblemen führt, während er in den Böden der tropischen Landwirtschaft fehlt. Stickstoff ist nur eines von über einem Dutzend mineralischer Nährelemente, die Pflanzen für ihr Wachstum benötigen, aber es ist für die meisten

So kommen die Nodien mit der Luft der Bodenporen in Kontakt, um N2 aufzunehmen. Nach der Umwandlung gelangt das nun verwertbare Ammonium in den Stoffwechsel der Pflanzen. Da es sich um eine Symbiose, also eine partnerschaftliche Zusammenarbeit handelt, bekommen die Bakterien auch einen anständigen Lohn dafür: Die Pflanze versorgt sie für jedes Gramm Stickstoff mit etwa zehnmal so viel Kohlenstoff, den sie aus ihrer Photosynthese abzweigt. Diese einträgliche Partnerschaft nutzen die Familienmitglieder der Fabaceen für unterschiedliche Zwecke. Manche haben sich zu «Hungerkünstlern» entwickelt, die insgesamt nur wenig Stoffliches aus dem Boden extrahieren müssen – man findet daher in dieser Familie Arten wie den Palo Verde Baum in den Wüsten der USA, der mit wenig Wasser in den sandigen Böden gedeiht, wo sonst nur Kakteen überleben können. 3/2016

BIOWISSENSCHAFTEN

Andere Arten haben sich darauf spezialisiert, ihren Nachkommen möglichst viele Speicherstoffe in Form von Proteinen mitzugeben. Proteine sind aus Aminosäuren aufgebaut, die wiederum einen hohen Stickstoffanteil haben. Hülsenfrüchtler, die diese Strategie verfolgen, domestizierte der Mensch wegen ihrer proteinreichen Samen bereits früh in der Geschichte. Vor allem im heutigen Indien und China gibt es daher viele Arten und Sorten von Bohnen, wie die Mungbohne oder die Adzukibohne. Es sind diese einjährigen Körnerleguminosen, welche die FAO, die Ernährungsund Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen, etwas mehr ins Zentrum des weltweiten Interesses rücken möchte. Ihre Samen, die zu mehreren hintereinander in den namengebenden Hülsen heranwachsen, haben mit ihrem Proteinreichtum das Zeug dazu, eine ausgewogene Ernährung auch

ohne Fleischkonsum zu ermöglichen. Ihr Anbau kann in der Regel ohne Zufuhr von mineralischem Stickstoff geschehen und ist daher per se mit weniger schädlichen Nebenwirkungen verbunden. Fruchtfolgen profitieren stark vom Einsatz von Hülsenfrüchten alle paar Jahre: Da nach der Ernte eine stickstoffreiche Wurzelstruktur als Humus im Boden verbleibt und da das ‚Basisdepot‘ des Bodens an Stickstoff nur wenig beansprucht wird, hat auch die nachfolgende Kultur noch etwas von der vormaligen Zusammenarbeit zwischen Bohne und Bakterium.

Mehr Hülsenfrüchte für die Welt! All dies sind gute Gründe dafür, sich einen umfangreicheren Anbau von Hülsenfrüchten in nahezu allen Teilen der Welt zu wünschen. Dabei sollte uns nicht nur

‚die Bohne‘ interessieren, sondern auch ihre Verwandten Erbse, Soja, Lupine, Linse, Erdnuss, Klee und wie sie alle heissen. «Wenn wir als Konsumentinnen und Konsumenten die Nachfrage für diese Produkte erhöhen», so sagt Professor Achim Walter von der ETH Zürich, «wäre die Welt etwas mehr Gandhi und weniger Kardashian.» Quelle: ETH Zürich Kontakt Professor Dr. Achim Walter, Lehrstuhl für Kulturpflanzenwissenschaften, Institut für Agrarwissenschaften, ETH Zürich Universitätstrasse 2 CH-8092 Zürich Telefon +41 (0)44 632 32 72 archim.walter@usys.ethz.ch www.ethz.ch

Der Wägeabzug

PRÄZISION UND SICHERHEIT IN DER FORSCHUNG In modernen Forschungslaboratorien werden immer effektivere Medikamente entwickelt. Damit verbunden ist eine zunehmende Gesundheitsgefährdung der Labormitarbeiter durch den Umgang mit hochaktiven Substanzen. Beim Abwiegen müssen diese Substanzen offen verarbeitet werden. Ein wirksamer Schutz des Labormitarbeiters muss also sichergestellt werden. Hochauflösende Mikrowaagen benötigen eine absolut erschütterungsfreie und zugluftgeschützte Umgebung. Der Wägeabzug AKKURAT ermöglicht präzises und sicheres Arbeiten mit hochwirksamen Substanzen und bietet dabei ausgezeichnete Ergonomie und Komfort. Die vollständig schwingungsentkoppelte und stossgedämpfte Arbeitsplatte gewährleistet eine schnelle und genaue Kalibrierung beim Einsatz hochempfindlicher Mikrowaagen. Das auf Funktion und Ergonomie fokussierte Design erfüllt höchste Qualitäts- und Sicherheitsansprüche – bestätigt durch den German Design Award 2016. WALDNER AG Technocenter · Tunnelstrasse 5 · 8732 Neuhaus (SG) · Schweiz · Telefon +41 55 653 50 00 · info@waldner-ag.ch · www.waldner-ag.ch

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MEDIZIN

Eine einzige Aminosäure macht den Unterschied

Optimiertes Bananenprotein stoppt Viren

Bild: Dollarphotoclub/mates

Bananen enthalten ein medizinisch hochinteressantes Molekül: Das Protein BanLec kann an spezifische Zuckerbausteine auf der Oberfläche von Viren binden und damit das Eindringen des Virus in die Zelle verhindern. Allerdings hat BanLec auch einen grossen Nachteil: Es wirkt mitogen, das heisst, es regt die Zellteilung an und kann so unerwünschte Nebenwirkungen verursachen. Nun ist es einem internationalen Forscherteam gelungen, BanLec so zu verändern, dass seine antivirale Eigenschaft erhalten bleibt, es die unerwünschte zellaktivierende Wirkung aber verliert.

An dem Projekt massgeblich beteiligt war Professor Hans-Joachim Gabius, Inhaber des Lehrstuhls für Physiologische Chemie an der Tierärztlichen Fakultät der LudwigMaximilian-Universität München (LMU). Mit den neuen Arbeiten sind die Wissenschaftler bei der Entwicklung eines neuen antiviralen Wirkstoffs einen entscheidenden Schritt vorangekommen. «Ausserdem könnte dieser Erfolg die Entwicklung massgeschneiderter Tools erleichtern, mit denen sich die Mechanismen der Zucker-ProteinInteraktionen besser aufklären lassen, die immer noch wenig verstanden sind», sagt Gabius.

Informationen gespeichert, die an der Steuerung zahlreicher lebenswichtiger Prozesse beteiligt sind, wie etwa an Zellwachstum, Wundheilung und Immunabwehr. Da die einzelnen Zucker-Bausteine sehr variable Verknüpfungsmöglichkeiten zulassen, er-

gibt sich eine enorme strukturelle Vielfalt, bei der neben der Abfolge der Bausteine oft auch die Struktur entscheidend für den Informationsgehalt ist. Abgelesen wird dieser Zucker-Code von sogenannten Lektinen – speziellen Rezeptormolekülen, die an Glykane binden und die entsprechenden biochemischen Reaktionen vermitteln. Auch BanLec gehört zu den Lektinen und bindet spezifisch an Strukturen, die den Zucker Mannose enthalten. Solche Zuckerbausteine kommen auch in einem Oberflächenrezeptor des HI-Virus, das die Immunschwächekrankheit Aids auslöst, vor, für das die antivirale Wirkung von BanLec bereits nachgewiesen wurde. Indem BanLec an den Rezeptor andockt, blockiert es das Eindringen des Virus in die Wirtszelle. «Da auch andere Viren Mannose-Bausteine auf ihrer Hülle tragen, etwa Hepatitis C-, Corona- und Influenzaviren, hat BanLec ein hohes Potenzial als Breitbandtherapeutikum gegen Viren», sagt Gabius. Allerdings stimuliert BanLec eben auch die Vermehrung von T-Zellen des Immunsystems und kann damit unerwünschte Immunreaktionen

Nicht nur in Genen und Proteinen, sondern auch in zellulären Zuckerverbindungen – sogenannten Glykanen – sind biologische 26

Bild: Fotolia

Zuckerbausteine als Andockstelle

Arbeiter beim Schneiden der Bananenstauden.

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MEDIZIN

und Entzündungen auslösen. Im Fall von HIV könnte dies noch dazu die antivirale Wirkung ins Gegenteil verkehren, da sich das HI-Virus in T-Zellen vermehrt.

Fehlende Überbrückung stoppt T-Zellen Nun erzielte das internationale Wissenschaftlerteam unter der Leitung von Professor David Markovitz (University of Michigan, USA) einen entscheidenden Durchbruch: Indem die Wissenschaftler an einer einzigen Stelle im Molekül die Aminosäure Histidin gegen die Aminosäure Threonin austauschten, schalteten sie die mitogenen Eigenschaften von BanLec aus. Trotzdem ist das veränderte Lektin weiterhin wirksam gegen HIV, Hepatitis C und Grippeviren, wie weitere Versuche in vitro und in vivo bestätigten. «Wir haben nachgewiesen, dass das modifizierte BanLec zwar noch an T-Zellen bindet, die Zellen aber nicht mehr aktiviert, weil es nicht mehr in der Lage ist, die dafür nötigen Oberflächenrezeptoren zu verbrücken», sagt Gabius. «Mit der neuen Studie haben wir es erstmals geschafft, einzelne Puzzleteile der LektinZucker-Interaktion zu einem Gesamtbild zusammenzulegen. Dies ist nicht nur für die Wirkstoffforschung ein grosser Fortschritt, sondern kann auch unser Verständnis des Zucker-Codes einen wichtigen Schritt weiterbringen.» Das modifizierte BanLec soll nun auf breiter Basis gegen verschiedene Viren getestet werden. Gabius selbst will vor allem weiter untersuchen, welche Rezeptoren durch das natürliche beziehungsweise das modifizierte BanLec gebunden werden, um deren Wirkungsweise besser zu verstehen. Ausserdem wollen die Wissenschaftler auch körpereigene Lektine im Hinblick darauf testen, ob sie für verschiedene Anwendungsmöglichkeiten optimiert werden können. «Ein Vorteil solcher massgeschneiderten Lektine wäre auch, dass die Wahrscheinlichkeit von Resistenzen geringer ist, da Zuckerstrukturen konstanter sind als die Proteinstrukturen von Antikörpern», sagt Gabius, der sich seit vielen Jahren der Erforschung des Zuckercodes widmet.

Originalpublikation M.D. Swanson, D.M. Boudreaux, L. Salmon, J. Chugh, H.C. Winter, J.L. Meagher, S. André, P.V. Murphy, S. Oscarson, R. Roy, S. King, M.H. Kaplan, I.J. Goldstein, E.B. Tarbet, B.L. Hurst, D.F. Smee, C. de la Fuente, H.-H. Hoffmann, Y. Xue, C.M. Rice, D. Schols, J.V. Garcia, J.A. Stuckey, H.-J. Gabius, H.M. Al-Hashimi, D.M. Markovitz: «Molecular Engineering of a Therapeutic Lectin by Uncoupling Mitogenicity from Antiviral Activity.» Cell 2015. DOI: 10.1016/j.cell.2015.09.056.

Kontakt Prof. Hans-Joachim Gabius Lehrstuhl für Physiologische Chemie Veterinärwissenschaftliches Department Tierärztliche Fakultät der LMU Veterinärstrasse 13 D-80539 München Telefon +49 (0)89 2180-2290 gabius@tiph.vetmed.uni-muenchen.de www.physiolchem.vetmed.unimuenchen.de

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NEWS

E RZE – IN KÜRZ Ü K N I – E Z R Ü K IN KÜRZE – IN

n Das Schweizer Chemieunternehmen Biosynth eröffnet in Bratislava einen neuen Standort, um der wachsenden Nachfrage und der positiven Geschäftsentwicklung gerecht zu werden. Neben dem Hauptsitz in Staad im Kanton St. Gallen führt Biosynth bereits operative Standorte in China, in Deutschland und den USA. Mit der aktuellen Erweiterung geht die Biosynth-Gruppe den ersten Schritt einer umfassenden Expansionsstrategie im Raum Osteuropa, insbesondere der Slowakischen Republik. www.biosynth.ch

GmbH um. Durch diesen Schritt ändern sich lediglich der Firmenname und das Firmenlogo. Bereits 2014 wurden die Unternehmensfarben von PCB übernommen und die Zugehörigkeit im Logo durch «Ein Unternehmen der PCB Piezotronics, Inc.» angezeigt. Seit 1992 ist Synotech Vertriebskanal für die Produkte des bekannten US-amerikanischen Sensorherstellers PCB Piezotronics Inc. mit Sitz in Buffalo. www.synotech.de

n Der Spezialchemie-Konzern Lanxess und Saudi Aramco haben den Namen ihres neuen Gemeinschaftsunternehmens für synthetischen Kautschuk vorgestellt: Das Unternehmen wird «Arlanxeo» heissen. In den Namen und das Logo fliessen Elemente aus den Namen und Logos beider Partner ein. Das Logo wird ergänzt durch den Claim «Performance Elastomers», der das Produkteangebot des neuen Unternehmens hervorhebt. Alle zuständigen Kartellbehörden haben die Freigabe für den Zusammenschluss erteilt. Das Gemeinschaftsunternehmen geht damit am 1. April 2016 als Arlanxeo an den Start. www.lanxess.de

n Wechsel in der Konzernleitung von Roche: Silvia Ayyoubi (62), seit 2008 Leiterin Group Human Resources und Mitglied der Konzernleitung, hat sich dazu entschlossen, mit der Generalversammlung im März 2016 in den Ruhestand zu treten. Silvia Ayyoubi war seit 1987 bei Roche und übernahm im Laufe ihrer Karriere eine Reihe von Positionen mit zunehmender Verantwortung im Bereich Human Resources. Als Nachfolgerin von Silvia Ayyoubi hat der Verwaltungsrat Cristina Wilbur (48) zur Leiterin Group Human Resources und zum Mitglied der Konzernleitung ernannt. Cristina Wilbur, momentan Leiterin Human Resources der Diagnostik Division, ist seit 2002 bei Roche in Basel tätig. www.roche.com

n Seit Anfang des Jahres firmiert das Unternehmen Synotech Sensor und Messtechnik GmbH mit Hauptsitz in Deutschland zur PCB Synotech

n Interpharma hat seit dem 1. Januar 2016 mit Eli Lilly und Takeda zwei neue Mitglieder dazugewonnen. Damit gehören dem Dachverband der for-

schenden pharmazeutischen Firmen der Schweiz neu 24 Unternehmen an. Mit Takeda ist zudem das erste Pharmaunternehmen aus Japan mit dabei. Eli Lilly ist eines der ältesten und grössten US-börsennotierten Unternehmen, das 2016 seinen 140. Geburtstag feiert. www.interpharma.ch n Erfolgreiche Generalversammlung (GV) von Novartis in Basel: Über 97 Prozent der Aktionärinnen und Aktionäre folgten den Empfehlungen des Verwaltungsrats und genehmigten ausnahmslos alle Anträge, wie zum Beispiel die Vergütung der Mitglieder des Verwaltungsrates oder der Geschäftsleitung. Das Aktionariat stimmte zudem der 19. Dividendenerhöhung in Folge seit Gründung von Novartis im Jahr 1996 zu: Mit grosser Mehrheit wurde Jörg Reinhardt als Präsident des Verwaltungsrates für ein weiteres Jahr wiedergewählt. www.novartis.ch n Das Agrarunternehmen Bayer will die wissenschaftliche Diskussion über neue chemische Lösungen im Pflanzenschutz vorantreiben. Forscher aus Universitäten, anderen wissenschaftlichen Einrichtungen und von Startup-Unternehmen weltweit sind daher aufgerufen, sich an der neuen Initiative «Grants4Targets» der Bayer-Division Crop Science zu beteiligen. Gesucht werden innovative

Ansätze im Bereich der Unkrautkontrolle sowie der Krankheits- und Schädlingsbekämpfung bei Kulturpflanzen. www.bayer.de n Der deutsche Werkstoffhersteller Covestro blickt im ersten Jahr seiner Eigenständigkeit auf eine sehr erfolgreiche Entwicklung. 2015 wurden alle finanziellen Ziele erreicht. Das um Sondereinflüsse bereinigte EBITDA nahm im Jahresvergleich erheblich zu, der freie Cash Flow erreichte sogar Rekordhöhe. Für seine Aktionäre plant das seit rund vier Monaten börsenkotierte Unternehmen die Zahlung einer erstmaligen Dividende von 0,70 Euro pro Aktie. Auch für 2016 sieht sich Covestro auf Wachstumskurs und will erneut hohe Mittelzuflüsse generieren. www.covestro.de n Der Pharmakonzern Boehringer Ingelheim bekommt gut eine halbe Milliarde Dollar weniger für den Verkauf seiner Generika-Tochter Roxane an den britischen Hersteller Hikma. Boehringer werde nur noch 2,10 Milliarden Dollar für den Verkauf erhalten, teilte Hikma mit. Darauf habe man sich mit den Deutschen geeinigt. Grund sind laut Hikma Umsatzeinbussen bei Roxane im vergangenen Jahr. Die Briten rechnen auch für 2016 und 2017 mit weiteren Rückgängen bei der Tochter. Boehringer und Hikma hatten sich im Juli 2015 auf das Geschäft geeinigt. www.boehringer-ingelheim.de

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www.sterico.ch info@sterico.ch

Vorfreude auf die Chemspec Europe 2016 Am 1. und 2. Juni 2016 findet in der Messe Basel die 31. Chemspec Europe, die internationale Fachmesse für Fein- und Spezialchemie, statt. Der grosse Erfolg der vergangenen Veranstaltung in Köln, die mit 380 Ausstellern und fast 5800 Fachbesucherinnen und -besuchern aus 56 Ländern die bisher grösste Chemspec aller Zeiten war, zeigte einmal mehr, wie hoch der Bedarf an spezifisch hergestellten Chemikalien und hochspezialisierten Produkten ist. Die Chemspec Europe 2016 kann gegenüber

der Vorveranstaltung ein Flächenwachstum von rund zehn Prozent aufweisen. Bereits ein halbes Jahr vor Messebeginn haben insgesamt 320 Aussteller aus 22 Ländern ihre Standflächen auf der diesjährigen Messe gebucht. Mit Basel, einem wichtigen Produktionsstandort für Fein- und Spezialchemie, wählte der Veranstalter für die diesjährige Messe einen zentral gelegenen Marktplatz inmitten des Dreiländerecks Deutschland, Schweiz und Frankreich. www.chemspeceurope.com/de

Bioforum Shanghai: Erstklassiges aus Pharma und Biotechnologie Das 18. Internationale Forum über Biotechnologie und Pharmaindustrie, kurz Bio-Forum genannt, wird vom 20. bis 22. Juni in Shanghai stattfinden. Unterstützt wird es von den verschiedensten nationalen, regionalen und lokalen Institutionen wie zum Beispiel der Stadtverwaltung Shanghai, dem Ministerium für Wissenschaft und Technologie oder der staatlichen Arzneimittelbehörde. Damit hat sich das Bio-Forum zu einer erstklassigen in-

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DAMPFSTERILISATOREN KAMMERVOLUMEN VON 25 - 200 LITER Stand- und Tischgeräte mit integriertem Doppelmantel Schnellkühlen von Flüssigkeiten, Vor- und Nachvakuum Abluftfiltration mit Kondensatsterilisation

ternationalen Konferenz für die Biotechnologie und die Pharmaindustrie entwickelt. Rund 100 renommierte Fachleute, Unternehmensmanager, Wissenschaftler und Regierungsvertreter aus Shanghai und dem Ausland sind dazu eingeladen Referate zu halten und rund 600 Interessierte werden das Forum besuchen. www.bio-forum.com/en www.fair-for-you.com

Chem China übernimmt Syngenta

Chem China ist ein Coup historischen Ausmasses gelungen: Mit der Übernahme von Syngenta wird der chinesische Staatsbetrieb schlagartig zum weltweit grössten Hersteller von Pflanzenschutz-Produkten und zu einem gewichtigen Anbieter von Saatgut. Zudem sichern sich die Chinesen den Zugang zu Know-how und Technologien, für deren Entwicklung sie aus eigener Kraft wohl noch viele Jahre benötigt hätten. Dank der Kontrolle über Syngenta werden sie künftig imstande sein, nicht nur einen Beitrag zur Modernisierung der eigenen

Landwirtschaft und zur Ernährung der eigenen Bevölkerung zu leisten, sondern in der Nahrungsmittelproduktion weltweit eine Rolle zu spielen. Erfreulich dürfte für Syngenta sein, dass die neuen Eigentümer die bestehenden Strukturen – vorerst – nicht antasten möchten. Sie belassen den Hauptsitz des Konzerns in Basel, und so wie es derzeit aussieht, müssen sich Geschäftsleitung, Management und Mitarbeitende um ihre Positionen in naher Zukunft keine allzu grossen Sorgen machen. Als weiteres Plus kann verbucht werden, dass Syngenta durch die Übernahme einen privilegierten Zugang zum chinesischen Markt erhält. Für die Aktionäre, die ihre Titel jetzt andienen, ist zu hoffen, dass dieser Vorteil im Angebotspreis von 480 Franken pro Aktie gebührend berücksichtigt ist. www.syngenta.ch

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NEWS

Bilder: Peter C. Müller

Auf der Suche nach Nachwuchs für die Reinraumbranche

Werner Straub...

...und Frank Duvernell.

Der Neujahrsempfang der «Cleanroom Academy» in Wangen an der Aare bildete Anfang Februar den sozialen Höhepunkt eines zweitägigen Symposiums», an dem die unterschiedlichsten Aspekte zum Thema «Reinraum und Spital – ein Thema, zwei Welten» beleuchtet wurden. Den Anfang der Kurzreferate im Vorfeld eines Apéros machte Werner Straub von der Schweizerischen Gesellschaft für Reinraumtechnik. Er erklärte einerseits die Auf-

gaben und Ziele der Swiss CCS und ermunterte andererseits zur Teilnahme an den Aktivitäten des Verbandes: Die Themen der Branche, so Straub, würden immer komplexer und vielschichtiger, darum brauche es Spezialisten, welche sich bei den Schnittstellen zu anderen Themenbereichen bestens auskennen würden. «Nirgendwo sonst wie bei der Swiss CCS», so deren Sekretär, «sind betreffend Reinraumtechnik so hochkarätige Fachleu-

te mit einem so breiten Wissen und gutem Know-how vorhanden. Der Verband erweitert deshalb nun die Verfügbarkeit von Fachwissen durch die Gründung von Expertengruppen zu Themen wie Anlagebau, Mikrobiologie oder Reinraumbetrieb.» Zur Anwerbung von Nachwuchs für den Verband rief daraufhin Swiss CCS-Vorstandsmitglied Frank Duvernell, der Geschäftsführer der «Cleanroom Academy» und Inhaber der profi-con GmbH, auf: «Der Markt für die Reinraumbranche ist gigantisch und der Trend für ihre Dienstleistungen zeigt stetig nach oben. Doch wenn wir keinen Nachwuchs mehr haben, bekommt die Branche ein echtes Problem», warnte Frank Duvernell: «Wir dürfen uns deshalb mit dem bisher Erreichten nicht zufrieden geben, sondern wir müssen uns stets nach vorne bewegen.» www.swissccs.org

DISCOVER NEW SOLUTIONS FOR LIQUID CHROMATOGRAPHY

Auf der Powtech 2016, die vom 19. bis 21. beitungsprozesse unterstützen und effiziApril in Nürnberg stattfindet, erleben Fach- enter machen. Dazu zählen insbesondere besucherinnen und -besucher die gesam- die Messtechnik und die Analytik: Die te Vielfalt mechanischer Verfahren – und Analyse von Pulvern, Granulaten, Schüttall jener Technologien, welche die Verar-07:47gütern TOSOH_Ins_58x90_4c_Layout 1 20.12.12 Seite 1und Flüssigkeiten hilft nicht nur, Qualität zu sichern und das Endprodukt zu optimieren. Auf der Powtech 2016 erfahren Schüttgut- und Pulverexperten zudem auch, wie sie anhand von belastbaren Echtzeit-Messergebnissen dank innovativer Feldgeräte effizienter produzieren und Energiekosten reduzieren. In modernen Produktionsumgebungen begleitet die Messtechnik die gesamte Prozesskette, von der Entwicklung über die Feldebene in der Anlage bis hin zum Versand zur Sicherung der Rückverfolgbarkeit. Die Beschaffenheit jedes einzelnen Partikels – dessen Form, Grösse oder Oberflächenspannung – hat Auswirkungen auf das fertige Endprodukt. Partikelund Prozessparameter beeinflussen etwa die Konsistenz von Cremes in der Kosmetik oder das Fliessverhalten von Ketchup. Geissbrunnenweg 14 · CH-4452 Itingen BL Sie sind ebenso ein wichtiger Faktor bei Tel. 061 971 83 44 · Fax 061 971 83 45 der korrekten Wirkstoffverteilung in TabletE-Mail: info@sebio.ch · www.sebio.ch ten oder beeinflussen in der ZementinC

Bild: Powtech

Powtech 2016: Auf dem Weg zur «Verfahrenstechnik 4.0»

Die Powtech findet in Nürnberg in diesem Jahr vom 19. bis 21. April statt.

dustrie massgeblich die Güte und die Verwendung des Baustoffs. Die Mess- und Analysetechnik liefert genau jene Daten, welche die vierte industrielle Revolution treiben und erst ermöglichen. Denn belastbare, oft in Echtzeit bereit gestellte Zahlen und Auswertungen bilden die Grundlage für eine Automatisierung mittels Maschine-Maschine-Kommunikation und für tiefgehende Big DataAnalysen. Hersteller finden so neue Ansätze zur Produktoptimierung und für mehr Effizienz im Prozess. www.powtech.de 3/2016

Der Biopharmakonzern Actelion mit Sitz in Allschwil (BL) legte im Jahr 2015 beim Gewinn auf operativer Ebene um 15 Prozent auf 656 Millionen Franken zu. Um ausserordentliche Rabattrückerstattungen aus dem Jahr 2014 sowie um weitere Sonderund Wechselkurseffekte bereinigt (Kernbetriebsgewinn) resultierte gar ein Plus von 25 Prozent. Die entsprechende Marge stieg mit knapp 40 Prozent rund 5 Prozentpunkte. Die guten Ergebnisse würden

mit einem «tiefgreifenden Wandel» einhergehen, lässt sich Unternehmenschef JeanPaul Clozel in einer Medienmitteilung zitieren. Auf den Rückgang des Reingewinns, der sich nach dem Rechnungslegungsstandard US GAAP ergibt, geht Actelion in seiner Mitteilung nicht ein. Ein Teil des Rückgangs ist auf Währungseinflüsse zurückzuführen. Für Actelion zählt aber ein eigens errechneter Kernreingewinn, der mit 693 Millionen Franken sieben Prozent höher liegt (11 Prozent zu konstanten Wechselkursen). Das Management spricht deshalb auch von einem «aussergewöhnlichen Jahr für Actelion mit Rekordumsätzen und -gewinnen». www.actelion.ch

Bild: Clariant

Clariant baut topneue Anlage in Yanbu

Clariant, ein weltweit führendes Spezialchemieunternehmen mit Sitz in Muttenz (BL), hat kürzlich den Beginn der Bauarbeiten für eine neue, hochmoderne Masterbatch-Produktionseinheit in Yanbu, in Saudi-Arabien, bekanntgegeben. Der neue Herstellungsstandort gehört zu Clariant Masterbatches Saudi Arabia, einem Joint-Venture von Clariant und Rowad

National Plastic Company Ltd., einer Tochtergesellschaft von Tasnee, einem der grössten Industriekonzerne im Königreich Saudi-Arabien. Das neue Werk wird auf einem 38 000 m² grossen Grundstück in Yanbus Industriegebiet errichtet und voraussichtlich Anfang des Jahres 2017 in Betrieb gehen. Die Anlage, in der vor allem weisse Masterbatches produziert werden sollen, wird das zweite Produktionszentrum für Clariant Masterbatches in SaudiArabien sein. Das Unternehmen unterhält auch Fertigungsstandorte in Riyadh. Für die Business Unit Masterbatches (BU MB) ist das Projekt eine der wichtigsten Investitionen der letzten Jahre. www.clariant.ch

Partec: Grosser Kongress der Partikelforschung Kleine und kleinste Teilchen stehen alle drei Jahre in Nürnberg auf der Partec im Mittelpunkt: Der internationale Kongress ist das grösste wissenschaftliche Forum für Partikeltechnologie und findet parallel zur Fachmesse Powtech statt. Über 200 Fachvorträge sieht der Partec-Veranstaltungskalender vor, rund 500 Experten aus aller Welt nehmen an dem englischsprachigen Kongress teil. Gemäss dem Kongressmotto «Industry meets Science» vereint die Liste der Keynote-Speaker führende Wissenschaftler der Partikelforschung sowie Verantwortliche des Bereichs Forschung & Entwicklung (F&E) von Top-Unternehmen wie Nestlé oder Novartis. Diskutiert werden unter anderem Prozesse der Partikelbildung, Anlagerungsprozesse und Beschichtung, Partikelmesstechniken sowie diverse industrielle Anwendungen für Partikel. www.partec.de

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Das neue Mucon K2P IrisManschettenventil: ■ Ideal für den Einsatz in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie ■ Manschetten mit FDA-Zertifizierung ■ Volle Durchflusskontrolle durch stufenweises Öffnen bzw. Schliessen ■ Keine mechanischen Teile in Kontakt mit dem Medium ■ Flaches Design ■ Elektrischer oder pneumatischer Antrieb ■ ATEX geprüft Kat. 1D/2D

Das neue Mucon SD-P Schieberventil: ■ Ideal für Stäube, Granulate und Pellets ■ Langlebige, selbst kompensierende Polymer-Dichtungen ■ Äusserst geringer Wartungsaufwand ■ Sanfter, blockadefreier Betrieb ■ Völlig freier Durchgang ■ Einzigartiges Dichtungssystem

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M-IVSV

Bild: Actelion

Actelion über 2-Milliarden-Grenze

Für fortschrittliche Iris-Ventile und SchieberVentile.

FIRMEN BERICHTEN

Neue Rasterelektronenmikroskope von Jeol

Erweiterung der Produktepalette Jeol als einer der führenden Hersteller von elektronenoptischen Geräten, analytischen Instrumenten und Geräten zur Probenpräparation erweitert kontinuierlich sein Angebot an Rasterelektronenmikroskopen. JSM-IT300LV mit erweiterten Analysefunktionen und grosser Probenkammer.

Bild: Jeol

Allrounder mit hoher Auflösung

Das Jeol JSM-IT100 ist die neueste Entwicklung in der preisgekrönten InTouchScope Baureihe der Rasterelektronenmikroskope (REM). Das IT100 setzt die seit 50 Jahren bestehende technologische Führungsrolle von Jeol auf dem REMMarkt fort und stellt dabei ein einfach zu bedienendes vielseitig einsetzbares Forschungs-REM in ergonomischer Kompaktausführung dar.

Das IT100 ist ein aussergewöhnlich intuitives Mikroskop mit hohem Durchsatz, das entwickelt wurde, um Laborarbeitsabläufe zu optimieren. Die Eingabe erfolgt über TouchScreen-Bedienung oder für erfahrene REM-Anwender ist auch ein klassisches Bedienpult verfügbar. Durch die schnelle Datenerfassung werden Aufnahmen und Analysen von Proben zu einfachen Aufgaben.

Vielseitiges «Arbeitspferd»

Spektrales Mapping

Mit seinen erneut verbesserten EDS-Analysefunktionen ist das InTouchScope ein vielseitig einsetzbares «Arbeitspferd» der Rasterelektronenmikroskopie, das konfiguriert werden kann, um individuelle Laboranforderungen zu einem aussergewöhnlich günstigen Preis zu erfüllen. Es verfügt über höchste Bildauflösung und einen weiten Bereich kontinuierlich einstellbarer Beschleunigungsspannungen sowohl im Hochvakuum- als auch im Niedervakuum-Modus.

Dank automatischer Parameter-Optimierung können mit dem IT100 schnell und einfach Sekundär- und Rückstreuelektronen-Bilder aufgenommen werden. Das integrierte Jeol EDS-System mit SDDTechnik umfasst spektrales Mapping, Mehrpunktanalyse, automatische Driftkompensation, Linien-Scans und Filterfunktionen für Elementverteilungsbilder. Zur beliebten InTouchScope-Baureihe von Jeol gehören das NeoScope Tisch-REM mit wählbarem HV/LV-Modus und das

Das FEG-REM JSM-7200F deckt einen breiten Anwendungsbereich ab und ermöglicht dabei den einfachen Einstieg in die Welt der Feldemissions-Rasterelektronenmikroskopie. Beim neuen JSM-7200F wird dank der patentierten In-Lens Schottky-Plus-Technology vor allem bei niedrigen Beschleunigungsspannungen eine hohe Auflösung (1,6 nm bei 1 kV) erreicht und zugleich kann ein hoher Probenstrom von über 300 nA erzeugt werden. Zu den wesentlichen Merkmalen des neuen JSM-7200F zählt: – eine perfekte Auflösung von 1,6 nm bei 1 kV bzw. 1,2 nm bei 30 kV. – ein maximaler Probenstrom von über 300 nA für eine schnelle Analytik (EDS, WDS, EBSD oder SXES) bei hoher Ortsauflösung. – ein TTL-Detektionssystem (Trough The Lens), das die Energie-gefilterte Abbildung von In-Lens-Elektronen ermöglicht. Dadurch kann zwischen der Detektion von Sekundär- und RückstreuElektronen stufenlos variiert werden. – eine grossflächige Analytik: Mit Hilfe des LDF-Modus (Large Depth of Field) können grossflächige EBSD-Mappings aufgenommen werden ohne die Stage zu bewegen. Zudem können sehr hohe Objekte ohne dynamische Fokuseinstellung vollständig scharf abgebildet werden. Kontakt Jeol (Germany) GmbH Gute Änger 30 D-85356 Freising info@jeol.de www.jeol.de

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FIRMEN BERICHTEN

Triplan realisiert Zuger Amt für Verbraucherschutz

Integrierte Laborplanung aus einer Hand

Bilder: Triplan

Die Triplan AG mit den Sparten Ingenieurwesen und Gebäudetechnik offeriert eine Plattform, die nicht jeder Laborplaner anbieten kann: Die Haustechnik und den Innenausbau deckt die Triplan aus einer Hand ab, was die Schnittstellen minimiert, aber auch Zeit und Kosten spart. Wie wichtig im Vorfeld die Kommunikation mit späteren Nutzern ist, zeigt die Planung des neuen Verwaltungs- und Laborgebäudes des Amtes für Verbraucherschutz in Steinhausen im Auftrag des Kantons Zug.

Aussenansicht auf die neuen Gebäude des Amts für Verbraucherschutz des Kantons Zug.

1 Tobias Krug

Wohl kaum ein Labor gleicht dem anderen. Das liegt nicht allein an der Ausstattung mit spezifischer Technik und individuellen Labormöbeln. Das liegt vor allem auch an der Konzeption für spezielle Verwendungszwecke – ein Labor für Materialprüfungen stellt andere Anforderungen als ein Forschungslabor in der Pharmaindustrie, insbesondere mit Blick auf die Infrastruktur (Wasser, Abwasser, Vakuum, Druckluft, Prozessversorgung oder Reinstwasser). Der Laborplaner muss die Wünsche der Mitarbeitenden berücksichtigen – diese wissen schliesslich am besten, wie ihr Platz für effizientes Arbeiten aussehen sollte. Kommunikation hat für die Nutzer im Labor in jeglicher Hinsicht Tobias Krug, Projektingenieur Laborplanung und Medien, Triplan Ingenieur AG, Basel. 1

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höchste Bedeutung. Nicht zuletzt fordern aber auch der Arbeits- und Umweltschutz die Expertise des Laborplaners.

Laborplanung für Amt für Verbraucherschutz Die Laborplanung ist für den EngineeringDienstleister Triplan ein Geschäftsfeld, das sich quasi aus dem Tagesgeschäft ergeben hat: Als Anlagenplaner für die chemische, petrochemische, pharmazeutische und biotechnische Industrie stossen die Triplan-Ingenieure regelmässig auf den Wunsch von Auftraggebern, auch die Haustechnik und damit auch die Planung von Reinräumen und Laboratorien zu übernehmen. Eine besondere Herausforderung für die Ingenieure von Triplan war deshalb die Planung des neuen Verwaltungs- und Laborgebäudes des Amtes für Verbraucherschutz in Steinhausen im Auftrag des

Kantons Zug: Anhand der Vorgaben aus dem zuvor ausgeschriebenen Projektwettbewerb definierten die Spezialisten von Markus Schietsch Architekten und Triplan den Laborbereich. In mehreren Workshops mit den verschiedenen Nutzern und auch durch Besichtigung des bestehenden Labors wurde das neue Laboratorium kontinuierlich weiterentwickelt. Nach jedem Workshop passten die Planer das Layout an und legten es den Nutzern zur weiteren Diskussion vor. Diese intensive Zusammenarbeit ergab schliesslich die optimale Laborlösung.

Die Ausgangslage: Projektwettbewerb Wie sicher sind unsere Lebensmittel? Für den Verbraucher ist dies ein brisantes Thema – für die Lebensmittelanalytik eine grosse Herausforderung: Rohstoffe und Endprodukte müssen streng über33

FIRMEN BERICHTEN

wacht werden. Und nur mit modernsten Geräten und Verfahren wie Chromatographie, Spektroskopie, Massanalyse, molekularbiologische Methoden oder mikrobiologische Analysen können die geforderten Qualitäts- und Herkunftsanalysen durchgeführt werden. Im Jahr 2009 wurden das Amt für Lebensmittelkontrolle und das Veterinäramt zu einem «Amt für Verbraucherschutz» (AVS) zusammengelegt. Räumlich arbeiten die ursprünglichen Verwaltungseinheiten jedoch nach wie vor getrennt. Das veranlasste den Kanton, ein gemeinsames Labor- und Verwaltungsgebäude planen zu lassen. Der Entscheid für den entsprechenden Projektierungskredit fiel praktisch einstimmig, weil das alte Labor ohnehin dringend ersetzt werden musste und glücklicherweise ein kantonseigenes Grundstück zur Verfügung stand. Zudem wollte man mit der Konzentration auf einen Standort auch die Arbeitseffizienz fördern und die Kundenfreundlichkeit verbessern. Im Mai 2011 schrieb die Baudirektion den Projektwettbewerb für den Neubau aus. Das Planungsergebnis musste sich durch eine hohe Benutzerfreundlichkeit auszeichnen, aber auch Flexibilität und Zweckmässigkeit sollten bei der Gestaltung der Laborräume im Vordergrund stehen. Bei der Planung waren folgende Labore und Nebenräume zu berücksichtigen: Probenannahme und -vorbereitung, Instrumenten-, Wasser- und Lebensmittelanalytik, Molekular- und Mikrobiologie, Mikroskopie, Lager der Chemie, Lager für Proben und ein Abwaschraum. Bis zum Abgabetermin Ende September 2011 reichten 18 Teams einen Projektvorschlag ein. Den Zuschlag für die Weiterbearbeitung erhielt schliesslich die Markus Schietsch Architekten GmbH aus Zürich in Kooperation mit der Triplan Ingenieur AG in Basel.

Umsetzung der Laborplanung durch Triplan Anhand der Vorgaben aus dem Wettbewerb («Betriebliche Abläufe, Arbeits- und Materialflüsse müssen effizient organisiert sein!») erstellten die Triplan-Ingenieure in enger Zusammenarbeit mit den Architekten erste Konzeptstudien. Diese 34

Erweiterung der Palette an Gasen jederzeit möglich ist. Derzeit ist eine zentrale Versorgung mit Stickstoff (N2), Helium (He), Argon (Ar) und synthetischer Luft (LS) geplant. Im Untergeschoss sind ein Kühlraum (Temperaturbereich 1 bis 4 °C) und ein Tiefkühlraum (Temperaturbereich bis -22 °C) verfügbar. Die Kühlzellen sind mit einer Temperaturüberwachung ausgestattet, die Abweichungen per Alarm meldet.

Heizung, Lüftung und Automatisierung

Blick ins Innere des Laborgebäudes.

wurden immer wieder mit den Nutzern intensiv besprochen und die Vor- und Nachteile der Studien diskutiert.

Planung der Medienversorgung Im Rahmen der Workshops mit den Nutzern haben die Triplan-Ingenieure auch die Nutzung der verschiedenen Medien hinterfragt. Daraus ergab sich eine belastbare Mengen- und Verbraucherbilanz – und die angestellten Berechnungen ergaben, dass keine zentrale Druckluft- und Vakuum-Versorgung erforderlich ist. Das zentrale Druckluftsystem und das zentrale Vakuumsystem wurden folglich auf die gestellten Anforderungen der Nutzer angepasst und auf dezentrale Systeme umgestellt. Diese Lösung ersparte dem Auftraggeber Kosten für die nicht benötigte Infrastruktur, ohne die Nutzung zu beeinträchtigen. Dies zeigt, wie wichtig die Kommunikation im Vorfeld einer Laborplanung ist. In einem Labor wurde die Vakuumversorgung mittels einer im Unterbau eines Abzugs untergebrachten Vakuumpumpe als beste Lösung erarbeitet. Das Gaslager ist so konzipiert, dass eine

Die Gebäudetechnik fiel nicht in das Aufgabengebiet der Triplan-Ingenieure. Einige Hinweise dazu erleichtern aber das Verständnis für die Laborplanung: Eine Erdsonden-Wärmepumpe wird als bivalente Anlage mit einem in Serie geschalteten Spitzenlastheizkessel betrieben, der zur Erhöhung der Versorgungssicherheit dient. Die Lüftungsanlagen gewährleisten die hygienische Aussenluftversorgung der verschiedenen Räume, die notwendige Druckhaltung im Laborbereich bzw. die Sicherstellung der Abluftvolumenströme. Die Aussenluft wird für die unterschiedlichen Nutzungen in den separaten Anlagen geheizt, teilweise gekühlt und teilweise befeuchtet. Die notwendige Kälteleistung, die erforderlich ist für die Einhaltung der geforderten Raumkonditionen, wird durch eine konventionelle Kältemaschine auf dem Dach erzeugt. Die Abwärme kann grösstenteils über das Erdsondenfeld rückgekühlt werden und dient dessen nachhaltiger Regeneration. Für das Überwachen, Regeln und Steuern der haustechnischen Anlagen ist ein zentrales Gebäudeautomationssystem verantwortlich. Die haustechnischen Anlagen werden autonom von vier Unterstationen geregelt, gesteuert und überwacht. Die Lüftung, die Heizung und die Kühlung der Laborräume im ersten Obergeschoss und im Untergeschoss sowie der Büroräume im Erdgeschoss werden mittels Einzelraumregulierung gesteuert.

TGA-Planung fürs Labor ist anders Triplan ist traditionell Anlagenplaner für die chemische, petrochemische, pharma3/2016

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zeutische und biotechnische Industrie. Stellt sich also die Frage, woher die Expertise für solche Projekte stammt? Berührungspunkte gab es schon früher, da praktisch in jedem von Triplan geplanten Produktionsgebäude für die Chemie bzw. Pharma stets auch ein Analysenlabor integriert war und Triplan projektbedingt in dessen Planung einbezogen wurde. Aus diesen Erfahrungen heraus beschloss Triplan 2009, den Bereich Laborplanung als Planungsdienstleistung anzubieten. Die Laborplanung benötigt gegenüber der Planung für ein Gebäude eine durchaus andere Sichtweise: Bei der Laborplanung kommen die Auftraggeber und Bauherren zumeist aus der Industrie, der Forschung, aus dem Bildungs- oder Gesundheitswesen. Die Anforderungen an die Labornutzung kommen wiederum von den Nutzern – somit muss der Planer sich an den Vorgaben bzw. Wünschen

beider Parteien orientieren. Für diese differenzierte Sicht haben die Spezialisten der Triplan Ingenieur AG und der Triplan Gebäudetechnik AG mit einer Vielzahl von Projekten mittlerweile eine breite Praxiserfahrung. Relevante Dinge wie die Laborausstattung, die Reinraumplanung, technische Infrastrukturen wie Energien, Lüftung, Kälte, Sanitär und Heizung, aber auch die Sicherung der Energieeffizienz decken die Triplan-Ingenieure aus einer Hand ab, was die Schnittstellen minimiert. Innerhalb der Triplan-Gruppe können die Planer auf ein Netzwerk von über 400 Ingenieuren, Naturwissenschaftlern und Technikern an zwölf Standorten in Deutschland und der Schweiz zugreifen. Fazit: Der Auftraggeber konnte hier auf die Expertise eines Planungs-Dienstleisters vertrauen, der sowohl das Engineering für die Laborausstattung, die Infrastruktur wie auch für die Haustechnik

komplett übernimmt. Ein besonderer Vorteil ist, dass die Planer mit der CAD/CAESoftware Tricad MS seit Jahren bereits über ein ausgereiftes professionelles Planungs-Tool verfügen, das alle relevanten Aspekte der technischen Gebäudeausrüstung (TGA) abdeckt. Und durch die Nutzung einer eigens entwickelten Labordatenbank ist von Anfang an eine lieferantenunabhängige Laborplanung als 3DModell möglich – für die Nutzer ist die räumliche Visualisierung ein wichtiger Punkt, verschafft sie ihnen doch vorab eine gute Orientierung.

Kontakt Triplan Ingenieur AG Kägenstrasse 18 CH-4153 Reinach www.triplanag.ch

20. bis 23. September 2016 Messe Basel

Metrohm Schweiz AG an der ILMAC

Markus Tobler Geschäftsführer Metrohm AG

Die Metrohm produziert in der Schweiz, sorgt hier für spannende Arbeitsplätze und fördert durch die Metrohm Stiftung den Nachwuchs – kurz: Die Metrohm setzt voll auf den Industriestandort Schweiz. Uns ist der direkte Kontakt zu den Kunden sehr wichtig, denn nur so können wir die Kunden in gewohntem Metrohm-Standard betreuen. Viele Trends führen Richtung Onlinebetreuung über neue Medien – aber kein neues Medium wird das Erlebnis vom direkten Kontakt von Mensch zu Mensch ersetzen können. Deshalb ist und bleibt die ILMAC für die Metrohm der wichtigste Treffpunkt für die Schweizerische Chemische Industrie.

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Ventile aus anwendungsgerechten Werkstoffen

Druckregelung in Dosieranlagen

Bild: Utec Umwelttechnik GmbH

Sei es die Dosierung von Wasser, Chemikalien oder anderen Medien – kundenspezifische Dosieranlagen erfordern flexibles Zubehör. Die Firma Utec Umwelttechnik GmbH adaptiert jede Anlage auf Kundenwunsch und mit entsprechenden Komponenten, so zum Beispiel für Cleaning In Place-Anwendungen. Wichtiger Teil sind dabei die neuen Druckregelventile Typ 582/586 von GF Piping Systems.

500 Liter-Mischbehälter mit Sicherheitswanne, zwei integrierten Dosiersystemen mit zwei GF Überströmventilen als Sicherheitseinrichtung.

Die international tätige Firma Utec bietet ein breites Spektrum an Dosieranlagen für Brauerei- und Filmtechnik sowie für Biogasanlagen. Auch Begleitgewerke wie Kunststoff-, Rohrleitungs- und Behälterbau sowie Tanks gehören zum Angebotsspektrum. Die sogenannten Klassiker in der Umwelttechnik wie Abwassertechnik, Wasseraufbereitung, Abwasserneutralisationsanlagen gehören dabei zu ihren Expertisen.

Aufeinander abgestimmte Schnittstellen Die Anlagen können durch passende, aufeinander abgestimmte Komponenten leicht und unkompliziert mit Mischbehältern oder Vorratstanks verbunden werden. Alle erforderlichen Sensoren und/ oder Schnittstellen sind aufeinander eingestimmt und erprobt, um einen einfachen reibungslosen Betrieb zu gewähr36

leisten. Die Dosiersysteme gibt es in diversen Werkstoffen, wie Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC) und Polyvinylidenfluorid (PVDF), aber auch in Edelstahl. Die Dosierleistungen reichen bis zu 10 000 l/h. Sie sind anschlussfertig vormontiert und nur der elektrische oder hydraulische Anschluss muss vor Ort erfolgen. Das Unternehmen bietet Dosieranlagen für Industrieanwendungen an, die typischerweise für pH-Regulierung – z.B. Neutralisation oder Ausgleich – oder für die Feinjustierung der Prozesskontrolle verwendet werden. Für diesen Zweck werden in der Regel aggressive Chemikalien wie Mineralsäuren oder Laugen genutzt. Konkret zum Beispiel Salpetersäure (HNO3) oder Natronlauge (NaOH) für Cleaning in Place-Anwendungen (CiP) in der pharmazeutischen Industrie. Eine sorgfältige Materialauswahl für die Rohrleitungskomponenten ist daher wichtig,

um Korrosion und Umweltrisiken zu vermeiden. Rohrleitungssysteme aus Edelstahl können dabei der Konzentration der Säuren bzw. Laugen sowie den hohen Temperaturen im Reinigungsprozess kaum dauerhaft standhalten. Kunststoffsysteme sind da wesentlich widerstandsfähiger und damit wartungsarmer und wirtschaftlicher. Kunststoffe, in diesem Fall PVDF, bieten ein breites Spektrum von Möglichkeiten abhängig von der Konzentration der Chemikalien und den Betriebsbedingungen. Mit den Anlagen von Utec werden die verwendeten Chemikalien vor dem CiPProzess gemischt. Diese werden dann zum Spülen und Desinfizieren der Produktionsanlagen verwendet. Die Pumpenleistung in den Anlagen beträgt dabei 600 l/h. Bei einer Dimension von DN20/25 werden je zwei Ventile in der Dimension DN15 verwendet. Eines dient dabei als Überströmventil mit 7 bar Druck und das andere als Druckhalteventil mit 2,5 bar. Das Druckhalteventil wird in einer Dosieranlage dazu verwendet, der Pumpe stets einen vordefinierten Gegendruck zu liefern. Das Überströmventil dient als Sicherheitsarmatur.

Flexible Lösung für höchste Ansprüche Kundenwünsche sind häufig schwer vorhersehbar, jedoch sind Lieferzeiten und Qualität immer ein Thema. Umso besser, wenn sich einzelne Komponenten standardisieren lassen und je nach Anwendung kundenspezifisch ausgeführt werden können. So zum Beispiel die neuen Druckregelventile Typ 582/586 von GF Piping Systems, die in diversen Werkstoffen (PVC-U, PVC-C, PP und PVDF) mit 3/2016

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Bild: Utec Umwelttechnik GmbH

nen die Membrane samt Kolbeneinheit als Komplettkartusche getauscht werden und der Prozess kann weiterlaufen. Sollten die Bohrungen in der Kartusche durch Partikel im Medium verstopft sein, lässt diese sich rasch entfernen, reinigen und wieder in Betrieb nehmen.

Optimale Planung

Dosierschrank für Aussenaufstellung (Biogasanlage) mit zwei Dosagen inkl. Pulsationsdämpfern, zwei Druckhalteventilen und zwei Überströmventilen.

verschiedenen Anschlüssen erhältlich sind. Durch die Ausführung als Stutzen, aber auch neu mit einer Verschraubung, sind dem System kaum Grenzen gesetzt. Werkstoffübergänge können mit einer Standardverschraubung mühelos gemeistert werden. Je nach Kundenwunsch kann beidseitig ein Manometer vorinstalliert werden. Dabei kann das Manometer nicht nur an einem Druckreduzierventil installiert werden, sondern ebenfalls an einem Druckhalteventil. Abhängig vom Medium kann bei aggressiven Flüssigkeiten auch ein eigens dafür entwickelter Membrandruckmittler dazwischen geschraubt werden. Ausschlaggebend für die Verwendung der Ventile von GF Piping Systems waren laut Christian Hermann, Geschäftsführer der Firma Utec, der hohe Qualitätsstandard und der einfache Aufbau des Produktes. «Nicht nur die grosse Bandbreite an Variationen hat uns überzeugt», so Hermann, «sondern auch die Möglichkeit, die Ventile leicht zu warten und zu reparieren.» Das sei sehr wichtig, da sich damit Zeit sparen lasse. Dies führt zu geringeren Kosten für den Endkunden, der die Anlagen dann auch selbst warten kann.

Sicherer Betrieb Durch verschiedene Designdetails wird nicht nur das Handling vereinfacht. Das neue Design bietet auch ein Höchstmass an Prozesssicherheit. Dank der zentralen Kunststoff-Kunststoff-Verschraubung entfällt das lästige Nachziehen zahlreicher Metallschrauben nahezu vollständig. Auch Temperaturschwankungen, sei es im Betrieb, aber auch bereits beim Transport beeinflussen das Ventil nicht. Selbst bei rauen Umgebungsbedingungen gewährleistet das einmalige Design, dass der eingestellte Sollwert zuverlässig gehalten wird. Auch weitere Details erleichtern den Alltag. So ist der Durchflussrichtungspfeil in die Ventile eingespritzt. Somit bleibt auch nach der Revision klar erkennbar, in welcher Position das Ventil wieder eingebaut werden muss. Da die Ventile lageunabhängig installiert werden können, sind die im Kopf des Ventils eingelassenen Richtungspfeile hilfreich, wenn es darum geht, den gewünschten Öffnungsdruck zu verringern (P-) oder zu erhöhen (P+). Im Falle einer Wartung hält das Kartuschendesign eine benutzerfreundliche Lösung bereit. Ohne viel Aufwand kön-

Oftmals wird das Ventil zu gross dimensioniert und es kommt zu unerfreulicher Geräuschentwicklung in der Rohrleitung, hervorgerufen durch Vibrationen. Mit dem neuen «Online Sizing Tool» (www. gfps.com/prv) für das Ventil Typ 582/586 ist es jedoch auch für den weniger routinierten Anwender einfach, die richtige Ventilgrösse zu finden. Christian Hermann bestätigt: «Wenn man in dem Konfigurationstool unterrichtet ist, und weiss dieses zu benutzen, dann ‹pfeifen› die Ventile auch nicht mehr.» Und auch sonst ist die Utec zufrieden mit dem Service. «Die Zusammenarbeit mit GF Piping Systems ist sehr gut», sagt Hermann. «Das Unternehmen bietet nicht nur eine hohe Verfügbarkeit und ist weltweit bekannt. Vor allem auch die kompetente Hilfe und Beratung in allen Fällen überzeugt uns», fasst er zusammen. Quelle: GF Piping Systems

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EU-Projekt untersucht Möglichkeiten der Stromgewinnung

Die Kläranlage als Kraftwerk

Kläranlagen gehören zu den grössten Stromverbrauchern vieler Gemeinden. Die Energie, die heute in der Europäischen Union (EU) für die Klärung des Abwassers benötigt wird, entspricht im Mittel der Produktion von zwei grossen Kraftwerken (knapp 16 000 GWh pro Jahr, 1 % des Energieverbrauches der EU). Dabei wäre es durchaus möglich, Kläranlagen so zu planen und zu betreiben, dass sie keinen Strom verbrauchen, sondern stattdessen sogar Energie aus erneuerbaren Quellen ins Stromnetz einspeisen. Dass unsere Kläranlagen in Zukunft keine Stromverbraucher, sondern Stromproduzenten sein können, soll das EU-Projekt PowerStep (15 europäische Partner, 5,2 Millionen Euro) anhand von grossen Demonstrationsanlagen zeigen. Die TU Wien ist unter der Projektleitung von Professor Jörg Krampe der drittgrösste Ein-

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Ein Forschungsteam der Technischen Universität Wien wird auf der Kläranlage Kirchbichl in Tirol ein innovatives Konzept zur Prozesswasseraufbereitung umsetzen, und damit einen entscheidenden Beitrag zur Optimierung der Energie auf der Kläranlage leisten.

zelpartner im Konsortium. Sein Forschungsteam wird auf der Kläranlage Kirchbichl in Tirol ein innovatives Konzept der Prozesswasseraufbereitung implementieren und damit zur Energieoptimierung auf der Kläranlage entscheidend beitragen.

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Bilder: TU Wien

Wir verwenden viel Energie für die Klärung unseres Abwassers, dabei könnte man daraus sogar Strom gewinnen. Wie das möglich wird, erforscht nun ein Projekt der Europäischen Union (EU) mit Beteiligung der Technischen Universität (TU) Wien.

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den. Mit Hilfe anaerober Bakterien kann man aus Klärschlamm Biogas herstellen, das dann durch Verstromung in einem Gasmotor und Verwendung der Abwärme energetisch effizient genutzt wird. Das Projektziel ist die Entwicklung einer «energie-positiven» Kläranlage. Das Projektkonsortium will eine ganze Reihe inno-

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Betrachtet man das gesamte innerhalb der EU anfallende Abwasser und das darin enthaltene organische Material, errechnet sich daraus ein Energiepotenzial von etwa 87 500 GWh pro Jahr. Die im Abwasser chemisch gebundene Energie wird nach dem heutigen Stand der Technik mit Hilfe verschiedener Prozesse nutzbar gemacht. Die Verfahren dazu können mit konsequenter Weiterentwicklung noch deutlich effizienter gestaltet wer3/2016

vativer Konzepte nutzen, um das zu erreichen. «Der Kohlenstoff im Abwasser soll energetisch besser genutzt werden, der Stickstoff soll mit innovativen biologischen Prozessen effizienter entfernt werden. Der Methananteil im produzierten Biogas wird erhöht, um die Einspeisung in das Gasnetz zu ermöglichen. Die Reinigungsleistung der Kläranlage soll dabei jedoch nicht beeinträchtigt werden», sagt Dr. Vanessa Parravicini, Projektassistentin am Institut für Wassergüte, Ressourcenmanagement und Abfallwirtschaft der TU Wien. Zusätzlich sollen Möglichkeiten ausgeschöpft werden, den Strombedarf der Kläranlage etwa durch smarte Speicherstrategien und besseres Energiemanagement zu senken. Eine Einsparung von mindestens 50 % des benötigten Stromes wird dabei angestrebt.

Setzt neue Massstäbe Erfahrung mit der Wiener Hauptkläranlage Am Institut für Wassergüte, Ressourcenmanagement und Abfallwirtschaft der TU Wien ist bereits viel Know-How über die betriebliche und energetische Optimierung von Kläranlagen vorhanden: Auch mit der Hauptkläranlage Wien hat das Institut bereits erfolgreiche Projekte durchgeführt. Das PowerStep-Projekt wurde Ende September 2015 offiziell gestartet. Bereits Mitte 2016 sollen erste grosse Demonstrationsanlagen in Österreich, Deutschland, Dänemark, Schweden und der Schweiz installiert werden. Mehr über das Projekt und seine Partner erfahren Sie unter www.powerstep.eu. Quelle: Technische Universität Wien

Kontakt Dr. Vanessa Parravicini Institut für Wassergüte, Ressourcenmanagement und Abfallwirtschaft Technische Universität Wien Karlsplatz 13, A-1040 Wien Telefon +43 (0)1 58801 22612 vanessa.parravicini@tuwien.ac.at

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Das neue LCMS-8060 Triple Quadrupole-MS vereint innovative Technologien – für unerreichte Sensitivität, unübertroffene Geschwindigkeit und herausragende Beständigkeit bei hoher LC/MS/MS-Datenqualität. Das sorgt für einen deutlich schnelleren und effektiveren Arbeitsablauf. • Weltweit höchste Empfindlichkeit durch die neue UF-Qarray-Technologie, die die Grenzen der MRM-Empfindlichkeit erweitert und die Full-Scan-Empfindlichkeit optimiert • Unübertroffene Geschwindigkeit basierend auf der Datenerfassung mit einer Scan-Geschwindigkeit von 30.000 u/sec und einer Polaritätswechselzeit von 5 msec • Herausragende Beständigkeit mit besonders geringen Standardabweichungen der Signalflächen, welche die hohe Stabilität des LCMS-8060 belegen.*

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VERFAHRENSTECHNIK

Magnetisierbare Partikel binden Phosphat im Abwasser

Magnet-Angeln nach Phosphat Wissenschaftler aus Stuttgart, Karlsruhe und Würzburg haben im Auftrag der Baden-Württemberg Stiftung ein Verfahren entwickelt, um den Rohstoff Phosphat mithilfe magnetischer Mikropartikel aus dem Abwasser zu fischen. In einer aktuellen Studie stellen die Forscher zwei Materialien vor, die sich besonders gut für die Beschichtung der Partikel eignen.

wieder abgelöst werden kann. Dies ermöglicht einen wiederholten Einsatz der Partikel im Klärbecken (siehe Grafik).

Grosses Interesse am Verfahren

Grafik: Fraunhofer ISC, R. Bischoff

Das Verfahren, bei dem Ingenieure vom Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft (ISWA) der Universität Stuttgart und des Karlsruher Instituts für Technologie mit Chemikern vom Fraunhofer Institut für Silicatforschung in Würzburg und Bronnbach kooperieren, hat bereits viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen: Im vergangenen Jahr erhielt Karl Mandel, der im Rahmen seiner Promotion entscheidend zur Entwicklung der Mikropartikel beigetragen hat, hierfür den mit 25 000 Euro dotierten Studienpreis der Körber-Stiftung. Die Baden-Württemberg Stiftung sieht in der Technologie so grosses Potenzial, dass sie diese gleich in mehreren Ländern zum Patent angemeldet hat.

Kreislauf im Klärbecken.

Phosphat ist für alle Lebewesen ein essenzieller Nährstoff. Mit wachsender Weltbevölkerung steigt auch der Bedarf an phosphathaltigen Düngemitteln, für die gut 80 Prozent des weltweit geförderten Phosphats verbraucht werden. Während der Vorrat an Rohphosphat zunehmend verknappt, reichert sich der Nährstoff im Abwasser an – mit negativen Folgen für die Umwelt, wie zum Beispiel dem unerwünschten Wachstum von Algen in stehenden Gewässern. Die meisten gängigen Verfahren zur Rückgewinnung von Phosphat aus dem Abwasser sind mit einem hohen Verbrauch an Chemikalien verbunden. Eine Ausnahme bildet ein Verfahren namens 40

«SuPaPhos», in dessen Entwicklung die Baden-Württemberg Stiftung im Rahmen ihres über vier Millionen Euro schweren Programms «Umwelttechnologieforschung» investiert. Um den Nährstoff unter minimalstem Chemikalieneinsatz aus dem Wasser zu fischen, haben die Wissenschaftler hinter dem Projekt spezielle, 20 Mikrometer grosse Partikel entwickelt, die sich auf zweifache Weise auszeichnen: Zum einen sind die Partikel magnetisierbar. Dadurch lassen sie sich mithilfe eines Magneten jederzeit auf einfache Weise wieder aus dem Wasser entfernen. Zum anderen ist die Hülle der Kügelchen so konstruiert, dass sich das Phosphat gut daran anlagern, aber auch

Gute Ergebnisse im grossen Massstab Die Wissenschaftler stehen aktuell vor der Herausforderung, das Verfahren zu optimieren und zu demonstrieren, dass es auch im grossen Massstab funktioniert. Im Zuge der Optimierung hat Asya Drenkova-Tuhtan am Stuttgarter ISWA mit ihren Kollegen aus einer Reihe von Metallhydroxiden diejenigen identifiziert, die sich am besten für die Beschichtung der Mikropartikel eignen. «Insgesamt hatten wir über 50 Verbindungen im Test», sagt sie. «Auf Basis der Stabilität und der Phosphoreliminationsleistung haben wir 13 dieser Materialien ausgewählt, um sie ge3/2016

Bild: Fraunhofer ISC

Neuartige Magnetpartikel können Phosphat in Abwässern an sich binden. Anschliessend werden die Partikel samt Phosphat mit einem Magneten wie im Bild aus dem Wasser herausgezogen.

nauer zu untersuchen.» Sowohl mit destilliertem Wasser, das sie mit Phosphat angereichert hatten, als auch mit kommunalem Abwasser testeten die Wissenschaftler, wie schnell diese Materialien welche Mengen an Phosphat aufnehmen. Je nach Zusammensetzung des Materials hafteten bei neutralem pH-Wert innerhalb einer Stunde zwischen 32 und 47 Milligramm Phosphor pro Gramm Adsorber an. Die beste Leistung zeigten dabei zwei Materialien, die den Schlüsselbestandteil Zink enthielten, und zwar Zink-Eisen-Zirkon- und Calcium-Zink-Eisen-Zirkon-haltige Hydroxide. An diesen haftete das Phosphat nicht nur verhältnismässig spezifisch in grossen Mengen an. In einem Bad aus verdünnter Natronlauge löste sich das Phosphat auch gut wieder ab. So konnten die Wissenschaftler den Prozess über fünfzig Mal wiederholen, ohne dass es zu einem Materialverschleiss kam. Als nächstes planen die Forscher am ISWA, mit einem Kilogramm Zink-Eisen-Zirkon-Hydroxid-beschichteter Partikel einen Pilotversuch durchzuführen. Damit lassen sich über 400 Liter Abwasser von ihrer Phosphatfracht befreien. Um die Phosphat-beladenen Partikel wieder aus dem Abwasser zu entfernen, steht bereits ein Magnet-Trommelabscheider am Stuttgarter ISWA. «Wenn die Aufskalierung des Verfahrens funktioniert, könnte man es in kommunalen Kläranlagen einsetzen und damit den Phosphatgehalt des Abwassers unter die Bestimmungsgrenze senken», sagt Drenkova-Tuhtan. «Darüber hinaus eignet sich die Methode sogar für Industrieabwässer, die über fünfzig Mal mehr Phosphat enthalten können als kommunales Abwasser.» Quelle: Baden-Württemberg Stiftung

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A N A LY T I K

Der neue Probengeber AOC-6000

Probenvorbereitung auf dem nächsten Level

Bilder und Abbildungen: Shimadzu

Über ein Jahrzehnt war der Probengeber AOC-5000 das Mass aller Dinge für verschiedene Injektionstechniken, und ist auch heute noch ein zuverlässiger Sampler für die tägliche Laborarbeit. Allerdings hat sich in den letzten Jahren das Anforderungsprofil vieler Laboratorien stark erweitert – von einfachen Probenvorbereitungen mit anschliessender Injektion hin zu komplexen automatisierten Probenpräparationen. Automatisierte Systeme machen die Probenvorbereitung und das Ergebnis der Analyse verlässlicher, weil der Einflussfaktor «Mensch» reduziert wird; gleichzeitig erhöhen sie die Effizienz und minimieren die Kosten. Mit dem AOC-6000 steht jetzt ein Probengeber zur Verfügung, der dieses erweiterte Anforderungsprofil nicht nur erfüllt, sondern sogar neue Standards in der integrierten Probenpräparation setzt.

Der neue Probengeber AOC-6000.

1 Hendrik Schulte

Das Hauptaugenmerk bei der Entwicklung des AOC-6000 wurde auf die Erweiterung seines Einsatzgebiets gelegt. Die automatische Spritzentauscheinheit (Abbildung 1) spielt hierbei eine zentrale Rolle. War der AOC-5000 noch auf die Verwendung einer Spritze während des Betriebs beschränkt, kann der AOC-6000 im laufenden Betrieb auf bis zu sechs verschiedene Spritzen zurückgreifen. Flüssigspritzen (1–10000 μl), Headspace-Spritzen (1–5 ml) oder SPME-Halterungen. Daneben wurden weitere kleinere Änderungen entwickelt, die die Möglichkeiten des AOC-6000 erweitern. Der Fast-InjecDr. Hendrik Schulte, Produktspezialist GCMS, Shimadzu Europa, Duisburg, Deutschland.

Abbildung 1: Spritzentauscheinheit.

tion-Modus erlaubt die diskriminierungsfreie Injektion von Kohlenwasserstoffen bis zu einer Kettenlänge von C 40. Ein kleiner Kontaktsensor im Injektionskopf ermöglicht die Detektion des Bodens eines Vials, sodass auch kleinste Probenmengen genutzt werden können. Liegen 5 μl einer Probe vor, ist es möglich, mit dem AOC-6000 präzise 3 × 1 μl aus dieser Probe zu injizieren. Ein Vortex-Mixer (Abbildung 2) erlaubt, die intensive Vermischung von unterschiedlichen Lösungsmitteln und Reagenzien. Es können Vials einer Grösse von 2 ml, 10 ml oder 20 ml mit bis zu 2000 rpm geschüttelt werden.

Neue Möglichkeiten Eines der neuen Einsatzgebiete ergibt sich durch die Kombination des AOC-

6000 mit den High-End-Geräten GCMSTQ8040 (Abbildung 3) oder GCMSQP2010 Ultra. Durch das patentierte Design des Hochvakuumbereichs dieser Systeme können ohne Sensitivitätsverlust zwei chromatographische Trennsäulen gleichzeitig betrieben werden. Somit entsteht die Möglichkeit, voll automatisiert verschiedene Probentypen auf die jeweils ideale chromatographische Trennsäule aufzubringen und anschliessend mit höchster Empfindlichkeit zu analysieren. Zum Beispiel kann auf diese Weise eine Flüssigprobe zunächst auf eine unpolare Trennsäule aufgebracht werden, während gleichzeitig die Headspace-Probe im Inkubator vorbereitet wird. Ist die Vorbereitung abgeschlossen, kann ein Teil des Gasraums direkt im nächsten Schritt auf eine zweite, polare Säule aufgebracht werden. 3/2016

Abbildung 2: Vortex-Mixer.

Komplexe Vorbereitungen leicht gemacht Das grösste Potenzial besitzt der AOC6000 allerdings bei komplexen Probenvorbereitungen. Meist müssen hierfür sehr unterschiedliche Arbeitsschritte kombiniert, stark differierende Volumina bewegt und hochreaktive Komponenten miteinander vermischt werden. Einige Beispiele für komplexe Vorbereitungen sind die Addition eines internen Standards, die Erzeugung einer Kalibrationsreihe oder die Derivatisierung von Substanzen, die ohne chemische Umsetzung nur schwer mittels Gas-Chromatographie analysiert werden können. Der AOC6000 bringt für diese Grundaufgaben bereits fertige Arbeitsvorschriften mit, die sehr leicht in die Laborroutine übernom-

men werden können und somit einen einfachen Einstieg in die automatisierte Probenpräparation ermöglichen. Eine sehr arbeitsintensive und fehleranfällige Routinearbeit im Labor ist die Erstellung einer Verdünnungsreihe. Wird der AOC-6000 benutzt, reicht es den Probengeber mit Chemikalien und Gefässen zu bestücken sowie die vorgefertigte Basismethode zu parametrisieren. Anschliessend finden automatisiert die vollständige Präparation sowie die anschlies sende Injektion in das GC-MS statt. Abbildung 4 zeigt eine Kalibrationsgerade, die mit Hilfe des AOC-6000 erstellt wurde und Abbildung 5 zeigt die zugehörige schrittweise Vorgehensweise. Mit diesen Grundaufgaben sind die Möglichkeiten des Probensamplers allerdings noch lange nicht ausgeschöpft. In jedem analytischen Labor gibt es spezielles Know-how und Besonderheiten, welche bei einer Automatisierung einer Probenpräparation berücksichtigt werden müssen. Um dieses einmalige Wissen bestmöglich in die Probenvorbereitung zu integrieren, besteht die Möglichkeit in enger Kooperation mit erfahrenen Shimadzu-Ingenieuren, individualisierte Methoden zu entwickeln und in die tägliche Laborpraxis zu integrieren.

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Abbildung 4: Kalibrationsgerade erstellt mit dem AOC-6000.

geber über eine zweite Software gesteuert, so dass es zu Problemen bei der Synchronisation zwischen Probengeber und Chromatographen kommen kann. Nicht so beim AOC-6000, der vollständig in die seit Jahren erprobte GCMSsolution-Software integriert ist. Hierdurch werden alle zur Probenpräparation und Messung benötigten Parameter in einer Software gesetzt und können so sehr einfach im Nachhinein eingesehen und überprüft werden. Jede der insgesamt sechs bereits

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vorinstallierten Methoden ist dabei in drei Parametergruppen unterteilt. Hierdurch wird es dem Nutzer sehr einfach gemacht, die Basisparameter (Setup + Analysis) einer Methode zu wählen. Müssen spezielle Parameter angepasst werden, die ein erhöhtes Mass an Wissen über die Injektionstechniken verlangen, kann dies über den Advanced-Bereich durchgeführt werden. Diese hohe Flexibilität gepaart mit einfacher Handhabbarkeit lassen den AOC-6000 neue Standards für integrierte Probenpräparation setzen und ermöglichen Routine- wie High-End-Nutzern ein breites Einsatzspektrum.

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Abbildung 5: Die schrittweise Vorgehensweise zur Erstellung einer Kalibrationsgeraden mit dem AOC-6000.

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A N A LY T I K

Nachweis von einem Billionstel Gramm pro Millionstel Liter

Spezielle Detektionsmaschine entwickelt Das Fraunhofer-Institut (FIT) hat eine Einzelmoleküldetektionsmaschine zur Messung ultrakleiner NukleinsäureMengen entwickelt. Das System dient zur Identifikation von Biomarkern, die als diagnostische Indikatoren eine Erkrankung frühzeitig anzeigen oder den Verlauf einer Therapie prognostizieren können.

In den modernen Life Sciences werden hochempfindliche Nachweissysteme immer wichtiger. Ziel ist, Biomoleküle mit höchster Sensitivität bei geringstem Probenverbrauch quantitativ nachzuweisen, um Krankheiten früher zu erkennen, neue Wirkstoffe schneller und sicherer zu finden, Umweltgifte zweifelsfrei aufzuspüren oder um Qualitätskontrollen in biologischen Prozessabläufen durchzuführen. Für diese Einsatzbereiche haben Forscher des FIT jetzt eine spezielle Einzelmoleküldetektionsmaschine (EMDM) entwickelt. Diese basiert auf einem hochsensitiven konfokalen Mikroskop – einer Eigenentwicklung des Instituts – und arbeitet mit Fluoreszenzdetektion. Biomoleküle wie DNA, RNA und Proteine werden mit Fluoreszenzmarkern versehen und durch einen Laser zur Fluoreszenz angeregt. Diese Art des Nachweises ist nicht nur sehr empfindlich, sondern liefert auch eine Vielzahl an Informationen über die Art und das Verhalten der fluoreszenzmarkierten Biomoleküle.

Hochempfindliche Nachweismethode «In jahrelangen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten ist es uns gelungen, eine eigene auf Einzelmolekülhelligkeiten basierende Analysemethode zu finden und diese in einen Algorithmus zu überführen. Mit dem resultierenden Verfahren kann die benötigte Information über das Molekül schneller und mit höherer Qualität gewonnen werden» so Professor Harald Mathis, Leiter der Abteilung für BioAlex Deeg, Marketing und Presse, Fraunhofer FIT. 1

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Bild: Fraunhofer FIT

1 Alex Deeg

Einzelmoleküldetektionsmaschine

molekulare optische Systeme (BIOMOS) des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Informationstechnik FIT und Leiter des Fraunhofer-Anwendungszentrums SYMILA in Hamm-Lippstadt. Die mit der EMDM nachweisbaren Konzentrationen an Molekülen erreichen mit 1 pg/µl (ein Billionstel Gramm pro Millionstel Liter) unvorstellbar geringe Werte. Zum Vergleich: Das System kann das Auflösen eines Stücks Würfelzucker in drei Millionen Litern Wasser nachweisen. Drei Millionen Liter Wasser entsprechen etwa der Füllmenge von 1,2 OlympiaSchwimmbecken mit 50 Meter Länge, 25 Meter Breite und zwei Meter Tiefe. Davon würde 1 Kubikmillimeter Wasser genügen, um den Test durchzuführen.

DNA- und RNA-Gemische quantitativ bestimmen Aktuell wird die EMDM im Rahmen des Fraunhofer-Stiftungsprojekts Ribolution zur Qualitätskontrolle in der Nukleinsäu-

re-Analytik eingesetzt, um hochsensitive Massenkonzentrationsbestimmungen von Nukleinsäuren durchzuführen. Die erreichte Sensitivität des Systems übersteigt die Sensitivität von auf UV-Absorption basierten Konkurrenzsystemen um Grössenordnungen. Zudem können mit dem System Messungen in einem Probenvolumen von <1µl durchgeführt werden, so dass aufgrund des geringen Probenverbrauchs Kosten eingespart werden können. Derzeit können sowohl DNA als auch RNA-Gemische quantitativ in einem Konzentrationsbereich von 1–1000 pg µl-1 bestimmt werden. Die EMDM kann zudem hochsensitive Längenprofilvermessungen von Nukleinsäure-Gemischen durchführen. Zur präzisen Vermessung der Längenverteilungen wurde vom Fraunhofer-Institut ein offener Mikroelektrophorese-Chip (OMEC) entwickelt und in die Einzelmoleküldetektionsmaschine integriert. Der Chip ermöglicht die Vortrennung von Molekülen zur Analyse auf Einzelmolekülniveau. Eine weitere Entwicklung ist die Bildanalyse-Software ZETA. Diese wurde speziell zur High Content Analyse von im LiveCell-Imaging-Verfahren gewonnener Bilddaten generiert, bei dem die Zellen über ihren gesamten Lebenszyklus beobachtet und aufgezeichnet werden.

Kontakt Prof. Harald Mathis Abteilungsleiter BIOMOS Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik FIT D-53757 Sankt Augustin harald.mathis@fit.fraunhofer.de www.fit.fraunhofer.de

A N A LY T I K

Sekundäre Elektrospray-Ionisierung (SESI) schafft neue Möglichkeiten

Das Gerät mit der feinen Nase ETH-Wissenschaftler haben die empfindlichsten Analysegeräte für Luft und Gase nochmals deutlich empfindlicher gemacht. Die Instrumente sind damit reif für den Einsatz in der Medizin, der biologischen Forschung und der Forensik.

Bild: ETH Zürich

Gemeinsam mit Forschern einer Spin-offFirma in Spanien, welche die Technik heute vermarktet, und mit denen er im Rahmen eines Forschungsprojekts der Europäischen Union (EU) zusammenarbeitet, konnte er nun die Geometrie der SESI-Ionisierungskammer optimieren. Das führte dazu, dass die neuste SESI-Generation fünfmal empfindlicher ist als die Vorgängergeneration. Um dies zu erreichen, erstellten die Forscher ein Computermodell der Ionisierungskammer, in dem sie den Ionsierungsvorgang im Detail simulieren können. «Dieses Modell half uns, das ideale Design der Kammer zu finden», erklärt Sinues.

Neue Stoffwechselmoleküle nachgewiesen ETH-Privatdozent Pablo Sinues mit seinem SESI-Gerät (Bildmitte), das an ein handelsübliches Massenspektrometer (graues Gerät rechts) angeschlossen ist.

Wenn es darum geht, geringste Spuren flüchtiger chemischer Verbindungen in der Luft zu messen, gehören die Analysegeräte in Pablo Sinues› Labor zu den weltweit empfindlichsten. Man findet mit ihnen die sprichwörtliche Nadel im Heuhaufen: Die Nachweisgrenze für flüchtige Verbindungen in der Luft liegt im Bereich der Konzentration von einem Billionstel – und das in Echtzeit. Mit einer Luftanalyse lässt sich so beispielsweise in einem Frachtcontainer versteckter Sprengstoff aufspüren, so schnell und empfindlich, wie das Spürhunde können. Im Gegensatz zu Hunden können Sinues‘ Messgeräte jedoch eine breite Stoffpalette gleichzeitig analysieren – und sie werden auch nicht müde. Pablo Sinues, Privatdozent am Labor für Organische Chemie, 46

hat nun die bereits grosse Empfindlichkeit der Messgeräte nochmals erhöht.

Sekundäre ElektrosprayIonisierung Bei seinen Messgeräten handelt es sich um speziell angepasste Massenspektrometer, in der die Proben vor der Messung elektrisch aufgeladen (ionisiert) werden. Sekundäre Elektrospray-Ionisierung (SESI) heisst die Technik. Dabei wird ein Gerät zur Ionisierung der in der Luft vorhandenen Moleküle an ein handelsübliches Massenspektrometer angeschlossen. Pablo Sinues ist seit zehn Jahren führend bei der Entwicklung dieser Technik, die er damals als Doktorand bei einem Aufenthalt an der Yale University kennenlernte.

In Experimenten mit einem verbesserten SESI-Gerät konnten die Wissenschaftler äusserst geringe Konzentrationen von Medikamenten und körpereigenen Hormonen, welche sie in Luft zerstäubten, nachweisen: Je nach Verbindung reichten für den Nachweis eine Handvoll bis einige Dutzend Moleküle in einer Billion Molekülen der Umgebungsluft. «Diese Empfindlichkeit reicht aus, um unsere SESIGeräte für Atemluftanalysen in der Medizin zu verwenden», sagt Sinues. «In ersten Versuchen mit dem neuen, verbesserten SESI-Messgerät konnten wir in Atemluft einige Stoffwechselmoleküle messen, die nie zuvor im Atem nachgewiesen werden konnten», präzisiert der ETH-Privatdozent.

Flagship-Projekt In früheren Studien hat Pablo Sinues zusammen mit Kollegen gezeigt, dass sich die Aufnahme und der Abbau von Medi3/2016

Direkter Kontakt zu jedem Grad kamenten im Körper von Versuchsmäusen anhand einer Atemluftanalyse nachvollziehen lässt. «Unsere Methode könnte dereinst Klinikmitarbeitern helfen, um zu entscheiden, wann sie Patienten eine erneute Dosis eines Medikaments verabreichen müssen», so der Dozent. Der Einsatz der Technik in der Klinik wird in den kommenden Jahren im Rahmen eines neuen Flagship-Projekts unter der Ägide von «Hochschulmedizin Zürich» vorangetrieben.

Pflanzenduftstoffe und Weinbau Die möglichen Anwendungen der hochempfindlichen und schnellen Spürnasen-Instrumente beschränken sich nicht auf die Medizin und den Nachweis von Sprengstoffen. Gemeinsam mit Kollegen setzt Sinues die Methode derzeit in einem biologischen Forschungsprojekt ein. Bei Schädlingsbefall produzieren Pflanzen Duftstoffe, um Nützlinge anzulocken und um Nachbarpflanzen vor dem Schädlingsbefall zu warnen. Wegen der geringen Konzentrationen der Duftstoffe ist ihr Nachweis allerdings schwierig, und weil die Pflanzen sehr schnell darauf reagieren braucht es Echtzeit-Messgeräte. Pablo Sinues ist überzeugt, dass die SESI-Massenspektrometrie diesen Forschungszweig entscheidend weiterbringt und beispielsweise auch im Weinbau angewandt werden könnte. «Die Zusammensetzung von Duftmolekülen der Weintrauben ändert sich während der Traubenreifung», erklärt er. Seine Methode könne helfen, anhand dieses Bouquets den optimalen Erntezeitpunkt der Weintrauben festzustellen. Quelle: Fabio Bergamin / ETH Zürich

Originalpublikation Barrios-Collado C, Vidal-de-Miguel G, Sinues PML: Numerical modeling and experimental validation of a universal secondary electrospray ionization source for mass spectrometric gas analysis in real-time. Sensors and Actuators B: Chemical 2016, 223: 217-225, doi: 10.1016/j.snb.2015.09.073

Neues Flagship-Projekt von «Hochschulmedizin Zürich» «Hochschulmedizin Zürich» ist ein Verbund von ETH Zürich, der Universität Zürich und den dort angesiedelten universitären Spitälern. Vergangenen November gab die Organisation den Start von zwei neuen grossangelegten und langfristigen Forschungsprojekten bekannt. In einem dieser neuen Flagship-Projekte sollen die Möglichkeiten der SESI-Massenspektrometrie in der Atemanalyse ausgelotet werden. Der ETH-Dozent Pablo Sinues plant, im Rahmen dieses Flagship-Projekts die Diagnose bakterieller Lungenentzündungen mittels Atemluftanalyse zu erforschen. Heute dauern die Laboranalysen zum Nachweis einer spezifischen Bakterienart oft zwei Tage. Sinues geht davon aus, dass sich der Nachweis mit dem SESIGerät in einer Viertelstunde erbringen lässt.

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WISSENSWERT

Wie Stoffwechsel und Genetik zusammenhängen können

Vorboten des Alterns Drosophila in der Midlife Crisis: Forschungsteams der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) in München haben altersbedingte Veränderungen bei Fruchtfliegen in der Lebensmitte untersucht und zeigen, wie Stoffwechsel und Genetik zusammenhängen.

Der Alterungsprozess aller Lebewesen ist von Veränderungen im Organismus gekennzeichnet, welche die Entstehung von Krankheiten begünstigen. Insbesondere lässt die Stoffwechselaktivität nach, und es kommt zu Fehlern bei der Genregulation. Wissenschaftler um Axel Imhof, Professor für Molekularbiologie am Biomedizinischen Centrum (BMC) der LudwigMaximilians-Universität (LMU) in München, und Andreas Ladurner, Professor für Physiologische Chemie am BMC, haben nun am Beispiel der Fruchtfliege Drosophila melanogaster nachgewiesen, dass derartige altersbedingte Veränderungen schon im mittleren Lebensabschnitt auftreten. Die Aufklärung der beteiligten Signalwege zeigte, dass eine bestimmte chemische Modifikation – die Acetylierung von Proteinen – das Bindeglied zwischen stoffwechselbedingten und genetischen Alterungserscheinungen ist. Über ihre Ergebnisse berichten die Wissenschaftler im Fachmagazin «EMBO reports».

Aktivität der Mitochondrien Mit zunehmendem Alter nimmt in der Regel die Funktion der Mitochondrien, der Kraftwerke in den Zellen höherer Organismen, kontinuierlich ab. Dementsprechend verkürzen Mutationen, die die Mitochondrien treffen, die Lebensdauer. Andererseits zeigen verschiedene Studien, dass die Hemmung der mitochondriellen Aktivität, etwa durch Nahrungsentzug, das Leben verlängern kann. «Daher kann der Hauptgrund des Alterns nicht einfach eine herabgesetzte Stoffwechselaktivität sein, sondern die Zusammenhänge müssen komplexer sein», folgert Axel Imhof. Bisher wurden Alterungsprozesse vor allem durch den Vergleich junger und alter 48

Altersbedingte Veränderungen können auch bei der Fruchtfliege Drosophila melanogaster schon im mittleren Lebensabschnitt auftreten.

Organismen erforscht. «Aber im hohen Alter sind viele physiologische Vorgänge schon abgeschlossen, sodass Zusammenhänge schwer erkennbar sind. Deshalb haben wir an der Fruchtfliege untersucht, ob Stoffwechselveränderungen und bestimmte Modifikationen, welche die Genaktivität beeinflussen, schon an der Schwelle zum Altern nachweisbar sind, und ob und wie diese Prozesse sich gegenseitig beeinflussen», führt Imhof aus.

Andererseits ist es auch eine wichtige Quelle für Acetylgruppen, mit denen Proteine chemisch modifiziert werden können. «Acetylgruppen werden durch bestimmte Enzyme an Proteine angehängt und durch andere Enzyme wieder entfernt. Auf diese Weise kann die Proteinfunktion gesteuert werden», sagt Ladurner. «Unsere Untersuchungen zeigten, dass bei Fliegen in der Lebensmitte viele Proteine häufiger acetyliert vorliegen als bei jungen Tieren.»

Chemische Modifikationen

Übermässig acetyliert

Auf der Stoffwechselebene entdeckten die Wissenschaftler zu ihrer Überraschung, dass Fruchtfliegen in ihrer Lebensmitte einen erhöhten Sauerstoffbedarf haben – ein Hinweis auf eine Umstellung des Stoffwechsels, bei der die Mitochondrien zunächst aktiver zu werden scheinen. Tatsächlich fanden die Wissenschaftler auch mehr Acetyl-CoA. Dieses Molekül wird in den Mitochondrien produziert und ist an zahlreichen Prozessen des Energiestoffwechsels entscheidend beteiligt.

Dieser Befund betrifft sowohl Proteine, die an Stoffwechselprozessen beteiligt sind, als auch solche, die für die Genregulation wichtig sind: Die DNA ist im Zellkern dicht gepackt und in einen schützenden Mantel aus Histonproteinen eingebettet. Welche Gene wann und wo aktiv sind, wird über chemische Modifikationen reguliert – dazu gehört auch die HistonAcetylierung. «Wir konnten zeigen, dass bei mittelalten Fliegen die Histone übermässig acetyliert sind», sagt Imhof. «Dadurch weicht die dichte Packung der DNA 3/2016

WISSENSWERT

auf und das Erbmaterial wird schlampiger abgelesen, sodass Fehler bei der Umsetzung der genetischen Information entstehen. Beispielsweise kann so eigentlich stillgelegtes Erbmaterial wieder aktiv werden.» Andreas Ladurner ergänzt: «Mitten im Leben produzieren die Fliegen ein Übermass an acetylierten Proteinen und erleben sozusagen zu viel des Guten.»

Kontakt Professor Dr. Axel Imhof Biomedical Center/ Molekularbiologie imhof@lmu.de Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München Butenandtstrasse 5, D-81377 München

Professor Dr. Andreas Ladurner Biomedical Center/ Physiologische Chemie andreas.ladurner@med.lmu.de Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München Butenandtstrasse 5, D-81377 München

Blockade steigert Lebenserwartung Zusammengenommen deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass die Acetylierung ein Schlüsselfaktor des Alterungsprozesses ist und sowohl im Stoffwechsel als auch bei Veränderungen der Genregulation eine wichtige Rolle spielt. «Dabei scheint eine zunehmende Acetylierung der Proteine die Lebenserwartung herabzusetzen», sagt Ladurner, «denn sowohl die Hemmung eines Enzyms, das spezifisch Acetylgruppen auf die Histone überträgt, als auch die Abschwächung der Acetyl-CoA-Produktion konnten manche altersbedingten Veränderungen in den Tieren zurücksetzen und führten zu einem längeren und aktiveren Leben der untersuchten Fliegen.» In einem nächsten Schritt wollen die Wissenschaftler nun untersuchen, ob ein ähnlicher Effekt auch bei Säugetieren beobachtet werden kann. «Sollte dies der Fall sein, wären insbesondere Enzyme, die spezifisch Histone acetylieren, interessante Ziele für die Entwicklung neuer Wirkstoffe zur Therapie altersbedingter Fehlregulationen», sagt Axel Imhof. «Solch ein Inhibitor wäre wahrscheinlich dann besonders gut, wenn er die Enzymaktivität nur abschwächen, nicht aber komplett hemmen würde.»

FAULHABER Antriebssysteme

Die DNA für Anwendungen der nächsten Generation

Vision kennt keine Grenzen

Quelle: LMU München Originalpublikation Lifespan extension by targeting a link between metabolism and histone acetylation in Drosophila: Shahaf Peleg, Christian Feller, Ignasi Forne, Evelyn Schiller, Daniel C. Sévin, Tamas Schauer, Catherine Regnard, Tobias Straub, Matthias Prestel, Caroline Klima, Melanie Schmitt Nogueira, Lore Becker, Thomas Klopstock, Uwe Sauer, Peter B. Becker , Axel Imhof and Andreas G. Ladurner; EMBO Reports 2016

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Nahfeld-Mikroskopie und Ultrakurzzeit-Spektroskopie kombiniert

Kamera für den Nanokosmos

Bild: TU Dresden

Um immer noch tiefer in die Welt des Allerkleinsten vordringen zu können, müssen die Grenzen der Mikroskopie weiter verschoben werden. Wissenschaftlern des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) und der TU Dresden ist es nun in Zusammenarbeit mit der FU Berlin erstmalig gelungen, zwei etablierte Untersuchungsmethoden – die Nahfeld-Mikroskopie und die Ultrakurzzeit-Spektroskopie – zu verbinden. Eine eigens entwickelte, computergestützte Technik kombiniert die Vorteile der beiden Verfahren und unterdrückt zudem unerwünschtes Rauschen. Damit werden hochgenaue Filme von Vorgängen im Nanometer-Bereich möglich.

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von biologischen, chemischen oder physikalischen Prozessen. Zudem ist das Instrument sehr kompakt und kann für die spektroskopischen Untersuchungen einen grossen Teil des elektromagnetischen Spektrums nutzen. Für die einzelnen Bilder können Zeitschritte von wenigen Billiardstel Sekunden (Femtosekunden) bis hin zu Sekunden gewählt werden. «Damit ist unser Nanoskop für die Darstellung ultraschneller physikalischer Prozesse ebenso geeignet wie für biologische Prozesse, die oft sehr langsam verlaufen», freut sich Michael Gensch vom HZDR.

Hohe räumliche und zeitliche Auflösung Das Nanoskop basiert auf einer Weiterentwicklung der Nahfeld-Mikroskopie, bei der Laserlicht auf eine hauchdünne Metallspitze eingestrahlt wird. Diese bündelt das Licht sehr stark – und zwar hundertfach kleiner als die Lichtwellenlänge, welche sonst die Grenze in der «normalen» Optik mit Linsen und Spiegeln darstellt. «Wir können im Prinzip das gesamte Wellenlängen-Spektrum der Nahfeld-Mikroskopie vom ultravioletten bis in den Terahertz-Bereich verwenden», so Susanne Kehr von der TU Dresden. «Das gebündelte Licht gibt Energie an die Probe ab und es kommt zu einer besonderen Wechselwirkung zwischen Spitze und Probe im sogenannten Nahfeld. Beobachtet man den zurückgestreuten Anteil des Laserlichtes, erzielt man eine räumliche Auflösung in der Grössenordnung des Nahfelds, also im Nanometer-Bereich.» Typischerweise wird diese mit dem Fachbegriff SNOM (Scanning Near-field Optical Microscopy) benannte Technik nur zur Abbildung statischer Zustände eingesetzt. Bei der Ultrakurzzeit-Spektroskopie dagegen handelt es sich um das entscheidende Werkzeug, mit dem Forscher dynamische Prozesse auf sehr kurzen Zeitskalen und mit extrem hoher Empfindlichkeit studieren können. Allerdings war die räumliche Auflösung bisher auf den Mikrometerbereich beschränkt. Das Prinzip solcher Anregungs-Abfrage-Experimente, die beispielsweise mit Licht-, Druck- oder Spannungspulsen funktionieren: Während ein erster Puls die zu untersuchende Pro3/2016

be anregt, fragt ein zweiter Puls die Änderung in der Probe ab. Wird die Zeit dazwischen variiert, können Momentaufnahmen zu unterschiedlichen Zeiten gemacht werden und ein Film entsteht. Dabei sorgt eine ausgeklügelte Korrektur von Messfehlern für die hohe Empfindlichkeit des spektroskopischen Verfahrens. So bedeutet die Aktivierung durch den Anregungspuls für das gesamte Proben-System eine Art Störung, die es herauszufiltern gilt, um das Rauschen bzw. den «Untergrund» zu eliminieren. Dies geschieht, indem direkt vor dem ersten Puls ein Referenzpuls die noch ungestörte Probe abtastet. Genau diese Technik war bislang nicht mit der Nahfeld-Mikroskopie kombinierbar. Den Teams um die beiden Dresdner Physiker ist es damit erstmalig gelungen, alle Vorteile der beiden Methoden in ihrem Nanoskop zu vereinen. «Wir haben eine Software mit einer besonderen Demodulationstechnik entwickelt, mit der wir neben der hervorragenden Auflösung der Nahfeld-Mikroskopie, die um mindestens drei Grössenordnungen besser ist als die der Ultrakurzzeit-Spektroskopie, nun auch dynamische Änderungen in der Probe mit hoher Empfindlichkeit messen können», erklärt Kehr. Das trickreiche elektronische Verfahren versetzt das Nanoskop in die Lage, ausschliesslich die tatsächlich auftretenden Änderungen in den Probeneigenschaften aufzunehmen. Erst vor kurzem hatten auch andere Forschergruppen über eine gute Zeitauflösung ihrer Nanoskope berichtet, den wichtigen Korrekturmodus konnten sie jedoch nicht realisieren. Ein weiterer Vorteil der Dresdner Lösung: Sie lässt sich leicht in bereits bestehende Nahfeld-Mikroskope integrieren.

Universell in jeglicher Hinsicht «Durch den grossen Wellenlängen-Bereich unseres Nanoskops können dynamische Prozesse mit den für die konkrete Messung am besten geeigneten Wellenlängen untersucht werden, was ein wichtiger Schritt zu deren Verständnis ist. So haben unsere Kollegen von der FU Berlin den ehrgeizigen Traum, die strukturellen Änderungen während des Photozyklus eines einzelnen Membranproteins im infra-

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roten Spektralbereich zu verfolgen», sagt Gensch. Gemeinsam mit seiner TU-Kollegin Susanne Kehr hat er die neue Methode zunächst an einem bekannten Proben-System, einer halbleitenden Schicht aus Silizium und Germanium, demonstriert. «Hätten wir eine unbekannte Probe als Demonstrator genutzt, wären wir nicht in der Lage gewesen, die Funktionalität unseres Ansatzes richtig zu interpretieren», betont Kehr. Das Nanoskop aus Dresden ist universell an die jeweiligen wissenschaftlichen Fragestellungen adaptierbar. Die Wellenlängen der Abfragepulse können prinzipiell vom tiefen Terahertz-Bereich bis in den ultravioletten Bereich reichen. Die Probe kann mit Laser-, Druck-, Spannungs- oder

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Magnetfeld-Pulsen angeregt werden. Am HZDR wurde das Prinzip an einem typischen Laborlaser getestet sowie am Freie-Elektronen-Laser FELBE. Erste Versuche an der neuen Terahertz-Quelle TELBE, die extrem kurze Spannungs- und Magnetfeld-Pulse zur Anregung zur Verfügung stellt, sind in Vorbereitung. «Zukünftig können wir dann nicht nur sehen, wie schnell ein Prozess abläuft, sondern auch besser lokalisieren, wo genau in der Probe er stattfindet. Das ist insbesondere für unsere TELBE- Anlage, die im nächsten Jahr in Betrieb gehen wird, von grosser Bedeutung», erläutert Michael Gensch, Leiter des TELBE-Projekts am HZDR. Quelle: TU Dresden

Originalpublikation F. Kuschewski, S.C. Kehr, B. Green, Ch. Bauer, M. Gensch & L.M. Eng: «Optical nanoscopy of transient states in condensed matter». Scientific Reports 5, 12582, Online-Publikation (2015). DOI: 10.1038/srep12582. Kontakt Dr. Michael Gensch Institut für Strahlenphysik und Institut für Ionenstrahlphysik und Materialforschung Helmholtz-Zentrum DresdenRossendorf (HZDR) m.gensch@hzdr.de www.hzdr.de

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Sand ist nicht gleich Sand

Gibt es Sand wie Sand am Meer? Ohne Sand würde die Welt ganz anders aussehen. Nicht nur, dass es keine Strände und Wüsten mehr gäbe. Die kleinen unscheinbaren Körnchen begegnen uns auch ständig im Alltag. Beton, Glas, Waschmittel, Zahnpasta, Mikrochips, Kunststoffe: In all diesen Produkten ist Sand enthalten. So bestehen zum Beispiel zwei Drittel aller Bauwerke weltweit aus Stahlbeton. Und der zu zwei Dritteln aus Sand. Weil wir unser Leben quasi auf Sand bauen, verbrauchen wir gigantische Mengen davon.

Bild: Dollarphotoclub/NataliaL

runde Körner und ist nicht geeignet», so Schanz. Auch Sand vom Meeresgrund oder von den Stränden bereitet Probleme: Zum einen, weil der Abbau schwere negative Folgen für die Umwelt hat. Zum anderen, weil dieser Sand zuerst aufwändig mit Süsswasser gespült werden muss, um das enthaltene Salz zu entfernen.

Keine Alternativen zu Sand

Bild: Dollarphotoclub/Deviant Ft

Schon jetzt bereitet das Probleme. Professor Tom Schanz vom Lehrstuhl für Grundbau, Boden- und Felsmechanik an der Ruhr-Universität Bochum erklärt, warum: «Der industriell verwertbare Sand wird knapp. Länder wie die Vereinigten Arabischen Emirate müssen sogar Sand für viel Geld importieren. Und das, obwohl sie massenweise Wüstensand vor der Tür haben.» Grund dafür: Sand ist nicht gleich Sand. «Für Beton brauchen wir kantige Körner, die gut ineinandergreifen und dem Beton Stabilität verleihen. In Deutschland holen wir diesen Sand aus Kiesgruben, was übrigens auch nicht unendlich geht. Wüstensand hingegen hat

Nur kantige Sandkörner sind für Mörtel- und Betonmischungen geeignet.

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Sand gibt es also nicht wie Sand am Meer. Wollten wir warten, bis neuer Sand entsteht, müssten wir uns auf lange Wartezeiten einstellen. Sand wird durch die Verwitterung von Felsen aus dem Gebirge gebildet. Bis die Brocken als kleine Körner bei uns ankommen, vergehen hunderte Jahre. Auch Recycling von Beton scheint keine Alternative darzustellen, denn das sandige Ergebnis ist nicht stabil und saugt sich mit Wasser voll. Es bleibt abzuwarten, wie die Geschichte vom Sand ausgehen wird. Denn, so Schanz: «Momentan gibt es keine Alternativen zu diesem Rohstoff.» Quelle: Ruhr-Universität Bochum Kontakt Prof. Tom Schanz Lehrstuhl für Grundbau, Boden- und Felsmechanik Ruhr-Universität Bochum Universitätsstrasse 150 D-44780 Bochum Telefon +49 (0)23432-26135 tom.schanz@rub.de www.gbf.ruhr-uni-bochum.de

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WISSENSWERT

Alte Technik kombiniert mit moderner Materialforschung

Biomimetischer Zahnersatz

Bild: Dollarphotoclub/Kurhan

ETH-Materialforschende entwickeln ein Verfahren, mit dem sie die komplexe Feinstruktur von biologischen Verbundmaterialien wie Zähnen oder Muschelschalen nachahmen. Sie können damit künstlich Materialien erschaffen, die genauso hart oder zäh sind wie ihre natürlichen Vorbilder.

1 Peter Rüegg

In der Natur gibt es kaum langlebigere und zähere Strukturen als Zähne oder Muschelschalen. Das Geheimnis dieser Materialien ist ihre besondere Feinstruktur: Sie sind aus verschiedenen Lagen aufgebaut, in denen unzählige Mikroplättchen in jeweils identischer Ausrichtung aneinander gefügt sind. Zwar gibt es bereits Methoden, mit denen Materialforscher Perlmutt imitieren konnten. Nach wie vor aber war es eine Herausforderung, ein Material zu erschaffen, das die gesamte Muschelschale nachahmt und vergleichbare Eigenschaften und die komplexe Struktur erreicht. Nun hat eine Gruppe von Forschenden um André Studart, Professor für komplexe Materialien, ein neues Verfahren entwickelt, welches das natürliche Vorbild beinahe perfekt imitiert. So konnten die Wissenschaftler ein mehrschichtiges, zähes Material herstellen, das auf dem Bauprinzip von Zähnen oder Muschelschalen beruht und den Vergleich damit nicht zu 1 Peter Rüegg ist Wissenschaftsredaktor an der ETH Zürich.

scheuen braucht. Den ETH-Forschenden ist es erstmals gelungen, in einem einzigen Stück verschiedene Lagen mit unterschiedlich orientierten Mikroplättchen zu erhalten. Ihr Verfahren nannten die ETH-Forschenden «magnetisch unterstützten Schlickerguss» (englisch: Magnetically assisted slip casting, MASC). «Das Schöne an unserem neuen Verfahren ist, dass es auf einer 100-jährigen Technik aufbaut und diese mit moderner Materialforschung kombiniert», sagt Studarts Doktorand Tobias Niebel, Mitautor einer veröffentlichten Studie.

100 Jahre alte Technik neu genutzt Und so funktioniert MASC: Erst erstellen die Forscher von einem beliebigen Objekt einen Gipsabdruck, der als Gussform dient. In diese Form giessen sie eine Suspension, die magnetisierte Keramikplättchen wie zum Beispiel AluminiumoxidPlättchen enthält. Die Poren der Gipsform saugen den flüssigen Anteil der Suspension langsam auf. Dadurch verfestigt sich das Material von aussen nach innen und wird hart.

Einen schichtartigen Aufbau erhalten die Wissenschaftler, indem sie während des Gussvorgangs ein Magnetfeld anlegen, dessen Richtung sie in regelmässigen Zeitabständen ändern. Solange das Material flüssig ist, richten sich die Keramikplättchen am Magnetfeld aus. Im verfestigten Material behalten die Plättchen ihre Orientierung bei. Über die Zusammensetzung der Suspension und die Ausrichtung der Plättchen lassen sich über einen fortlaufenden Prozess in ein und demselben Objekt verschiedene Schichten mit unterschiedlichen Materialeigenschaften erzeugen. Dadurch entstehen komplexe Materialien, die natürliche Vorbilder wie Perlmutt oder Zahnschmelz nahezu perfekt imitieren. «Unsere Technik ist ähnlich wie 3D-Printing, jedoch zehnmal schneller und viel kostengünstiger», sagt Florian Bouville, Postdoc bei Studart und Co- Erstautor der Studie.

Künstlicher Zahn aus der Gipsform Um das Potenzial der MASC-Technik aufzuzeigen, fertigte die Forschungsgruppe von Studart einen künstlichen Zahn an, dessen Mikrostruktur diejenige eines echten Zahns imitiert. Die Oberfläche dieses Kunstzahns ist hart und komplex strukturiert wie diejenige eines echten Zahnes, während die darunter liegende Schicht weicher ist, genau wie das Zahnbein im natürlichen Vorbild. Erst stellten die Erstautorin der Studie, die Doktorandin Hortense Le Ferrand, und ihre Kollegen einen Gipsabdruck eines menschlichen Weisheitszahnes her. Diese Gussform befüllten sie mit einer Suspension, die neben Aluminiumoxid-Plättchen auch Glas-Nanopartikel als Mörtel enthielt. Mit einem Magneten richteten sie die 3/2016

Plättchen senkrecht zur Oberfläche ihres Objektes aus. Nachdem die erste Lage trocken war, gossen die Wissenschaftler eine zweite Suspension in dieselbe Gussform. Diese Suspension enthielt jedoch keine Glaspartikel. Die AluminiumoxidPlättchen in der zweiten Schicht wurden mithilfe des Magneten waagrecht zur Zahnoberfläche ausgerichtet. Diese zweilagige Struktur wurde schliesslich bei 1600 Grad gesintert, um das Material zu verdichten und zu härten. Zuletzt füllten die Forscher die Poren, die nach dem Sintern noch vorhanden waren, mit einem in der Zahnmedizin verwendeten Kunststoff-Monomer, welches sich anschliessend polymerisierte.

Kunstzahn verhält sich wie echter Zahn Mit dem Resultat sind die ETH-Forscher sehr zufrieden. «Das für den Kunstzahn erhobene Profil für Härte und Zähigkeit deckt sich genau mit demjenigen eines natürlichen Zahnes», freut sich Studart. Das Verfahren und das daraus hervorgehende Material würden sich daher für die Zahnmedizin anbieten. Die aktuelle Studie sei jedoch erst ein Machbarkeitsnachweis, der aufzeige, dass sich die natürliche Feinstruktur eines Zahnes im Labor nachbilden lasse, so Studart. «Damit man das Material als Zahnersatz verwenden kann, muss man jedoch

Bild: Hortense Le Ferrand / ETH Zürich

WISSENSWERT

Querschnitt des künstlichen Zahns unter dem Elektronenmikroskop (Falschfarbenbild): Im Zahnschmelz sind Keramikplättchen vertikal angeordnet, im Zahnbein schräg bis horizontal.

dessen Aussehen stark optimieren.» Der künstliche Zahn zeige allerdings deutlich auf, dass man mit dem neuen Verfahren ein Mass an Kontrolle über die Mikrostruktur eines Verbundmaterials erreichen könne, die bislang lebenden Organismen vorbehalten blieb. Ein Teil des MASC-Prozesses, nämlich die Magnetisierung und Ausrichtung der Keramikplättchen mithilfe des Magneten, wurde bereits patentiert. Das neue Fertigungsverfahren für solch biomimetischen Komplexmaterialien lässt sich jedoch auch anderweitig verwenden. So könnten anstelle der AluminumoxidPlättchen auch Kupferplättchen verwendet werden, was den Einsatz solcher Materialien in der Elektronik zuliesse. «Ausgangsstoffe und Orientierung der Plättchen lassen sich beliebig kombinieren,

sodass rasch und einfach eine grosse Palette verschiedenster Materialtypen mit unterschiedlichen Eigenschaften realisierbar wären», sagt Studart. Originalpublikation H. Le Ferrand, F. Bouville, T.P. Niebel, A.R. Studart: «Magnetically assisted slip casting of bioinspired heterogeneous composites». Nature Materials, AOP, 2015. DOI: 10.1038/nmat4419. Kontakt Prof. André R. Studart Komplexe Materialien ETH Zurich andre.studart@mat.ethz.ch www.complex.mat.ethz.ch

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WISSENSWERT

Start zu einer Ringvorlesung an der Universität Bernt

Was Essen über eine Gesellschaft verrät «Warum ist das Natürlichste – Essen! – sozial und kulturell kompliziert?»: Dieser Frage widmete sich die deutsche Soziologin Eva Barlösius zum Auftakt einer Vorlesungsreihe an der Universität Bern, die sich um Essen und Ernährung dreht. «Die einzig richtige Art sich zu ernähren, existiert nicht»: Mit dieser Feststellung begann Eva Barlösius ihr Referat an der Uni Bern. Denn was als richtig oder falsch gelte, sei eine soziale und kulturelle Frage. Eva Barlösius machte dem Publikum deutlich, dass Menschen sich zwar ernähren müssen, dass aber wenig davon, wie sie es tun, natürlich vorbestimmt ist. Auch was essbar ist und was nicht, ist vorwiegend kulturell bestimmt: «Eigentlich könnten wir von Natur aus ja alles Mögliche essen.» Kultur wird also wirksam, wenn es um die religiöse Deutung von Lebensmit-

teln geht, ob sie moralisch und ethisch als gut oder schlecht beurteilt werden, als exotisch oder genussvoll. Lebensmittel sind aufgeladen mit Bedeutung und werden bewertet. Essen wird von Eva Barlösius gar als «Geburtsstätte der Moral» bezeichnet. Sie sagt: «Es gibt keine neutralen Sachaussagen zum Essen. Wenn ich sage, Obst und Gemüse enthalten viele Vitamine, sage ich eigentlich, Sie sollten Obst und Gemüse essen.» Der Abend mit Eva Barlösius erwies sich als spannender Auftakt der Vorlesungsreihe «In aller Munde: Essen und Ernährung», die das Collegium

generale während des Frühjahrssemesters an der Uni Bern anbietet. Weitere Forschende aus dem In- und Ausland werden über eine Vielfalt an Themen referieren: vom Welternährungssystem und der Körperwahrnehmung über die Sportlerernährung und den Vegetarismus bis zur molekularen Küche und der Nutrigenetik. Die Veranstaltungen finden jeweils am Mittwoch zwischen 18 und 20 Uhr im Hauptgebäude der Universität, Hochschulstrasse 4, 3012 Bern, Auditorium Maximum, Raum 110, statt. Quelle: Universität Bern

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3/2016

TERMINE

Kurse, Seminare und Workshops MÄRZ 2016 29.03. – 01.04.

30.03.

NMR-Spektrenauswertung Ort: Frankfurt am Main Veranstalter: Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) Varrentrappstrasse 40–42, 60486 Frankfurt am Main Telefon +49 (0)697917-364 fb@gdch.de, www.gdch.de/fortbildung Methodenvalidierung in der Analytischen Chemie unter Berücksichtigung verschiedener QS-Systeme Ort: Frankfurt am Main Veranstalter: Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) Varrentrappstrasse 40–42, 60486 Frankfurt am Main Telefon +49 (0)697917-364 fb@gdch.de, www.gdch.de/fortbildung

26. – 27.04.

Visualisierung von Labordaten mit Excel Ort: Basel Veranstalter: Aicos Technologies AG Effingerstrasse 32, CH-4057 Basel Telefon +41 (0)61 686 98 76 info@aicos.com, www.aicos.com

26. – 27.04.

Prozessoptimierung und -überwachung im Rahmen von PAT Ort: Basel Veranstalter: Aicos Technologies AG Effingerstrasse 32, CH-4057 Basel Telefon +41 (0)61 686 98 76 info@aicos.com, www.aicos.com

27.04.

Gefahrgutbeauftragte im täglichen Einsatz Ort: Buchs Veranstalter: EcoServe International AG Pulverhausweg 13, CH-5033 Buchs Telefon +41 (0)62837 08 10 info@ecoserve.ch, www.ecoserve.ch

27. – 28.04.

Qualitätsverbesserung und Kostenreduzierung durch statistische Versuchsmethodik Ort: Frankfurt am Main Veranstalter: Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) Varrentrappstrasse 40–42, 60486 Frankfurt am Main Telefon + 49 (0)697917-364 fb@gdch.de, www.gdch.de/fortbildung

28.04.

Gefahrgut Notfall: richtig reagieren Ort: Buchs Veranstalter: EcoServe International AG Pulverhausweg 13, CH-5033 Buchs Telefon +41 (0)62837 08 10 info@ecoserve.ch, www.ecoserve.ch

28.04.

Anwendertreffen Ionenchromatographie Ort: Zofingen Veranstalter: Methrohm Schweiz AG Bleiche West, CH-4800 Zofingen Telefon +41 (0)62 745 28 28 info@metrohm.ch, www.metrohm.ch

28. – 29.04.

Messunsicherheit und Qualitätsregelkarten Ort: Frankfurt am Main Veranstalter: Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) Varrentrappstrasse 40–42, 60486 Frankfurt am Main Telefon + 49 (0)697917-364 fb@gdch.de, www.gdch.de/fortbildung

28. – 29.04.

Versuchsplanung und -auswertung mit STAVEX Ort: Basel Veranstalter: Aicos Technologies AG Effingerstrasse 32, CH-4057 Basel Telefon: +41 (0)61 686 98 76 info@aicos.com, www.aicos.com

APRIL 2016 05.04.

05.04.

Richtig pH messen Ort: Zofingen Veranstalter: Methrohm Schweiz AG Bleiche West, CH-4800 Zofingen Telefon +41 (0)62 745 28 28 info@metrohm.ch, www.metrohm.ch Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) anhand von Jeol JSX-1000S ElementEye Ort: Freising Veranstalter: Jeol GmBH Strasse Gute Änger 30, D-85356 Freising Telefon +49 (0)81619845-0 info@jeol.de www.jeol.de

07.04.

Karl-Fischer-Titration (volumetrisch und coulometrisch) Ort: Zofingen Veranstalter: Methrohm Schweiz AG Bleiche West, CH-4800 Zofingen Telefon +41 (0)62 745 28 28 info@metrohm.ch, www.metrohm.ch

07. – 08.04

Grundkurs Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz Ort: Buchs Veranstalter: EcoServe International AG Pulverhausweg 13, CH-5033 Buchs Telefon +41 (0)62837 08 10 info@ecoserve.ch, www.ecoserve.ch

08.04.

Hochauflösende Massenspektrometrie zu qualitativen Analyse – NEU Ort: EAWAG Dübendorf Veranstalter: Schw. Chemische Gesellschaft (SCG) Überlandstrasse 133, CH-8600 Dübendorf Telefon +41 (0)58 765 52 00 infodas@eawag.ch, www.scg.ch/kurse

12.04.

Risikomanagement und Risikobewertung, ICH Q9 Ort: Frankfurt am Main Veranstalter: Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) Varrentrappstrasse 40–42, 60486 Frankfurt am Main Telefon + 49 (0)697917-364 fb@gdch.de, www.gdch.de/fortbildung

13.05.

Sichere Chemikalienlagerung Ort: Buchs Veranstalter: EcoServe International AG Pulverhausweg 13, CH-5033 Buchs Telefon +41 (0) 62837 08 10 info@ecoserve.ch, www.ecoserve.ch

14.04.

Workshop Ionenchromatographie Ort: Zofingen Veranstalter: Methrohm Schweiz AG Bleiche West, CH-4800 Zofingen Telefon +41 (0)62 745 28 28 info@metrohm.ch, www.metrohm.ch

19. – 20.5.

Methodenvalidierung in der Analytik Ort: Basel Veranstalter: Aicos Technologies AG Effingerstrasse 32, CH-4057 Basel Telefon +41 (0)61 686 98 76 info@aicos.com, www.aicos.com

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MAI 2016

V E R A N S TA LT U N G E N

Lab Innovations Lausanne

Eine Messe mit Mehrwert

Für einen tiefen Einblick in spezielle Schwerpunktthemen empfiehlt sich an der diesjährigen «Lab Innovations Lausanne» das begleitende Vortragsprogramm im ScienceCenter. Es bereichert die Fachmesse mit fundierten Einschätzungen von Experten, woraus sich unmittelbar Ideen für das eigene Unternehmen und für den persönlichen Berufsweg ergeben können. Das Programm erweist sich dabei bereits auf den ersten Blick als noch reichhaltiger als im vergangenen Jahr. Es teilt sich auf in ein ScienceCenter 1 und ein ScienceCenter 2, wobei die Vorträge und Workshops teilweise parallel laufen. Das Publikum wählt dabei selbst seine bevorzugten Trendthemen, Branchen-Highlights und Erfolgsgeschichten aus dem Labor, die den Besucherinnen und Besuchern dann wiederum unzählige Ansatzpunkte für die künftige Gestaltung ihres eigenen Betriebs oder für ihr persönliches Fortkommen geben.

Analytik für bessere Therapien Am ersten Tag bekommt die Zuhörerin oder der Zuhörer zum Beispiel einige Antworten auf wichtige Fragen der personalisierten Medizin. Es klingt so einfach: Gib mir einen Biomarker, und ich sage dir, ob eine bestimmte Therapie gegen die Krebserkrankung deines Patienten hilft! Beim Biomarker handelt es sich oft um Punktmutationen oder – etwas allgemeiner – um Targets im Bereich von DNA und RNA. Der Analytiker steht dann regelmässig vor der Aufgabe, eine sehr kleine Anzahl von Mutationen in biologischen Proben (z.B. in einer Biopsie) zu bestimmen. Ein aktu58

Bilder: Easyfairs

Mitte April wird die grosse Messehalle der Expo Beaulieu in Lausanne während zweier Tage zum Zentrum für Technologien und Dienstleistungen rund um das Thema Labor: Dann zeigen nämlich über 90 Unternehmen aus den Bereichen Chemie, Pharmazie, Biotechnologie und Life Sciences sowie aus benachbarten Feldern, an der «Lab Innovations Lausanne», wie vielfältig ihre Aktivitäten sind. Besonders besuchenswert ist dabei das wissenschaftliche Vortragsprogramm.

Die Lab Innovations Lausanne zeigt nicht nur interessante Neuheiten,...

eller Hoffnungsträger heisst digitale PCR (dPCR). Sie geht über die herkömmliche PCR und auch über die quantitative PCR (qPCR) hinaus, indem sie die Bestimmung absoluter Mengen von Nukleinsäuren erlaubt – und dies ganz ohne die sonst nötigen Kalibrierungskurven. Dieses neue Verfahren lässt sich in Lab-on-aChip-Systemen durchführen oder, alternativ dazu, in Systemen, die auf Wasser-ÖlEmulsionen basieren. Einen Überblick über die Chancen dieser Technologie verspricht das Nachmittagsprogramm des ersten Tages: Auf der Agenda stehen ausserdem Verfahren der anorganischen Analytik für die pharmazeutische Industrie und weitere Innovations-Themen. Bereits am Vormittag werden aktuelle Strategien in Marketing und Management vorgestellt.

Neues über die Welt der Phagen Am zweiten Tagungstag veranstaltet die Universität Lausanne zusammen mit ihrem öffentlichen Labor «l’éprouvette» und dem CHUV, dem Centre hospitalier universitaire vaudois, einige Workshops und Konferenzen zu verschiedenen Themenfeldern, insbesondere zur Welt der Phagen. Als Bakterien fressende Viren könnten sie in Zukunft häufiger eine Alternative zu Antibiotika darstellen und helfen, die Bildung von Resistenzen zu vermeiden. Das Angebot der Universität Lausanne dient den Teilnehmern nicht zuletzt dazu, in kleiner Runde zu diskutieren und mögliche Lösungen zu finden. Deshalb ist dafür unter www.labinnovations.ch auch eine Voranmeldung erforderlich. 3/2016

V E R A N S TA LT U N G E N

Analytik für Fairplay Aktuelle Trends rund um Chromatographie, Massenspektrometrie und multidimensionale analytische Verfahren erwarten die Teilnehmer dann am Nachmittag des zweiten Tagungstages im ScienceCenter. Ein prominentes Thema ist dabei nach aktuellen Enthüllungen um Sportlerinnen und Sportler in Russland einmal mehr in den Brennpunkt des Interesses gerückt: das Doping. Die hochauflösende Massenspektrometrie zählt dabei zu denjenigen Verfahren, mit denen die Fahnder in der Vergangenheit die grössten Erfolge erzielten. Spitzenforschung ist hier ein Muss, weil die Dopenden und ihre Hintermänner stets um eine Nasenlänge voraus sind und weil die Entwicklung neuer analytischer Verfahren viel Zeit in Anspruch nimmt. Ein Beispiel aus der jüngeren Zeit stellt das berüchtigte AICAR dar. Dieser metabolische Modulator kann die Ausdauer eines Sportlers steigern. Da er in jedem menschlichen Organismus als Zwischenprodukt der DNA-Biosynthese vorkommt, besteht eine wesentliche Herausforderung darin, körperfremde von körpereigener Substanz zu unterscheiden. Für die Erhärtung eines Anfangsverdachts greift man auf die Isotopenverhältnis-Massenspektrometrie zurück. Ihre Analyse beruht auf den Kohlenstoffisotopen, die im Körper – und eben auch im AICAR – stets in einem bestimmten Verhältnis vorkommen, etwa 99:1 für C-12:C-13. Bei einer sehr präzise zu bestimmenden Abweichung vom Standard geht man in einer Probe von extern zugeführtem AICAR aus – und hat damit den Doping-Nachweis erbracht. Die gesamte Verfahrensentwicklung hat rund zwei Jahre gedauert.

Publikum zudem die Gelegenheit, persönliche Berufschancen zu eruieren. Neue Aufgabenfelder tun sich hier in mannigfaltiger Weise auf: So wurden zum Beispiel seit 2000 grosse Anstrengungen unternommen, um Prozesse der Forschung & Entwicklung (F&E) zu automatisieren. Dadurch stieg jedoch speziell in der Analytik die produzierte Datenmenge enorm an, und das erweist sich nach wie vor als Kostentreiber. Ein Erklärungsgrund liegt in ineffizienten und zu wenig durchgängigen Da-

tenprozessen. Sie tragen dazu bei, dass wichtige Informationen von der Datenflut geradezu «zugedeckt» werden. So manches Unternehmen versucht daher, F&E-Aktivitäten und analytische Dienstleistungen einander näher zu bringen – eine Chance für jeden, der sich auf mehreren der genannten Gebiete stark fühlt. Fachleute zahlreicher Unternehmen konkretisieren im ScienceCenter, wie an der Materie Interessierte solche Entwicklungen für sich selbst nutzen können.

Persönliche Chancen Aktuelle Trends auf dem Gebiet der Dopingkontrolle und in zahlreichen anderen Bereichen der Laboranalytik bekommen die Teilnehmenden im ScienceCenter in einer Fülle und Verständlichkeit vermittelt, die ihresgleichen sucht. Am zweiten Tagungstag bietet sich dem 3/2016

V E R A N S TA LT U N G E N

treterinnen und Vertreter sowohl von öffentlichen Institutionen als auch von privaten Unternehmen, teilweise aus der Hightech-Region Arc Lémanique. Einen Höhepunkt markiert zudem am ersten Tagungstag die Präsentation von ccCTA-Präsident Professor Serge Rudaz, der sein Zentrum vorstellt und konkrete Hinweise darauf gibt, wie man die Synergien eines solchen Verbunds für das Fortkommen des eigenen Unternehmens optimal nutzen kann.

Daten und Fakten zur Lab Innovations Lausanne ...sondern lädt auch zu spannenden Referaten ein.

Für den Berufsweg und das Unternehmen Für die fachliche wie die didaktische Qualität bürgt ein ausgewogener Kreis von renommierten Referierenden, bei deren Auswahl das Life Science-Cluster BioAlps, das Inartis Network zur Steigerung der Konkur-

renzfähigkeit (West-)Schweizer Unternehmen im Life-Science-Bereich und das ccCTA (Centre de Compétances en Chimie et Toxicologie Analytiques) sowie die Universität Lausanne, das öffentliche Labor der Universität Lausanne, l’éprouvette, und das CHUV mitgewirkt haben. Unter den Expertinnen und Experten finden sich dabei Ver-

Termin: 13. und 14. April 2016 Ort: Expo Beaulieu Lausanne, Halle 36 Öffnungszeiten: jeweils von 9 bis 17 Uhr Veranstalter: Easyfairs Switzerland GmbH, St. Jakobs-Strasse 170a, CH-4132 Muttenz Messeleiter: Christian Rudin Marketing Project Leader: Stefan Meier www.labinnovations.ch

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PanGas ist die Schweizer Tochtergesellschaft der Linde Group, einem der weltweit führenden Anbieter im Bereich Gas. Mit innovativen Konzepten in der Produktion, Lieferung und Verwendung von Gasen und Flüssiggasen, wie z.B. tiefkalt verflüssigtem Stickstoff, ist PanGas ein zuverlässiger Partner.

Beim LCMS-8060 kommen innovative Technologien zum Einsatz, die eine neue Form von Geschwindigkeit und Sensitivität bei hoher LC/MS/MS-Datenqualität ermöglichen. Als weltweit erster Konzern bietet Shimadzu ein Triple Quadrupole-Massenspektrometer an, welches höchste Sensitivität mit den bewährten Ultra-Fast-Technologien vereint.

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Das LCMS-8060 Triple Quad MS ändert alles. Es bietet in jedem Modus ultrahohe Scanraten bis 30 000 u/s und ultraschnelle Polaritätswechsel. Das ergibt bei einer Schrittweite von 0,1 u bis zu 300 000 Datenpunkte pro Sekunde. Bis auf 5 ms verkürzte Polaritätswechselzeiten ermöglichen das gleichzeitige Erfassen von LC / MS / MS Signalen im positiven und negativen Messmodus. Die einzelnen MRM Aufnahmezeiten lassen sich individuell anpassen und auf bis zu 0,8 ms pro MRM verkürzen. Damit liefert das Triple Quad MS eine einzigartige Aufnahmerate von maximal 555 MRM/s. Der neu entwickelte Ionentransfer des UF-Qarray des LCMS-8060 bringt bahnbrechende Fortschritte bei der LC/MS/MS Sensitivität durch eine Steigerung der Signalstärke und ein verringertes Grundrauschen. Weitere besondere Vorzüge des LCMS-8060 Massenspektrometers sind seine Robustheit und die einfache Bedienung, MS-Detektor und HPLC Frontend kommen aus einer Hand.

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In modernen Forschungslaboratorien werden immer effektivere Medikamente entwickelt. Damit verbunden ist eine zunehmende Gesundheitsgefährdung der Labormitarbeiter durch den Umgang mit hochaktiven Substanzen. Beim Abwiegen müssen diese Substanzen offen verarbeitet werden. Ein wirksamer Schutz des Labormitarbeiters muss also sichergestellt werden. Hochauflösende Mikrowaagen benötigen eine absolut erschütterungsfreie und zugluftgeschützte Umgebung. Der Wägeabzug AKKURAT ermöglicht präzises und sicheres Arbeiten mit hochwirksamen Substanzen und bietet dabei ausgezeichnete Ergonomie und Komfort. Die vollständig schwingungsentkoppelte und stossgedämpfte Arbeitsplatte gewährleistet eine schnelle und genaue Kalibrierung beim Einsatz hochempfindlicher Mikrowaagen. Das auf Funktion und Ergonomie fokussierte Design erfüllt höchste Qualitäts- und Sicherheitsansprüche – bestätigt durch den German Design Award 2016.

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Sektion Oberwallis

Protokoll der Generalversammlung 2016 Begrüssung Der Präsident Rinaldo Gsponer begrüsst alle anwesenden Berufskollegen und die Berufskollegin der Sektion Oberwallis zur 45. Generalversammlung. Eine besondere Beachtung kommt den Lehrabgängern Rinaldo Werlen, Martin Juon, Damian Guntern und Arnold Sander als Preisträger zu. Zudem begrüsst Rinaldo Gsponer im Besonderen den Präsidenten des Zentralvorstandes (ZV), Patrick Merkofer, und ZVMitglied Erwin Venetz. Der Präsident liest die Traktanden vor und weist die Anwesenden darauf hin, dass diese auf dem Tisch aufliegen. Erstellen der Präsenzliste An der 45. Generalversammlung vom 22. Januar 2016 nehmen 20 Mitglieder der SCV Sektion Oberwallis teil. Namentlich sind dies: Rinaldo Gsponer (Präsident), Orlando Juon (Externe Besichtigungen, Sport- und Familienanlässe), Stephan Zenklusen (Interne Besichtigungen), Daniel Rosenkranz (Revisor), Erwin Venetz (SCV-Mitglied Sektion Oberwallis und zuständig für 64

die Ausbildung im SCV-Zentralvorstand), Patrick Merkofer (SCV-Mitglied Sektion Fricktal und Präsident des SCV-Zentralvorstandes) Damian Guntern, Arnold Sander, Raoul Imboden, Toni Eyer, Werner Ittig, Marco Schwery, Michael Lochmatter-Bringhen, Markus Sewer, Norbert Hildbrand, Melanie Andenmatten, Martin Williner, Rolf Schläpfer, Rinaldo Werlen und Martin Juon. Für die GV entschuldigen liessen sich Fredy Salzmann (Aktuar), Michael Wyer (Kassier), Leander Stoffel (Revisor), Markus Eyholzer, Jean-Pierre Albert, Horst Johner, Guido Furrer, Franz Von Riedmatten, Heiri Hischier, Pascal Kuonen, Matthias Escher, Simon Pfaffen, Fredy Burgener, Sascha Ruppen, Bruno Bürcher, Stefan Bodenmann, Meinrad Zenhäusern, Amin Fathkhan und Cosimo Antonaci. Wahl des Stimmenzähler Nach dem Eintragen in die Präsenzliste wird Norbert Hildbrand als Stimmenzähler vorgeschlagen und einstimmig gewählt.

Protokoll der letzten GV Das Protokoll der GV 2015 wird von der Versammlung einstimmig angenommen. Für Mitglieder ohne Internetzugang ist ein gedrucktes Exemplar des Protokolls zum Lesen aufgelegt. Ebenfalls einstimmig angenommen wird der Entscheid, das Protokoll nach dem Erstellen auf der Verbands-Webseite zu veröffentlichen. Der Link, welcher auf das Internet führt, wird im Jahresprogramm abgedruckt. Anschliessend trägt Rinaldo Gsponer den Jahresbericht des Präsidenten zum Vereinsjahr 2015 vor. Jahresbericht des Präsidenten An der GV am 16. Januar trat Kurt Gottsponer von seinem Amt als Präsident zurück und wurde durch mich ersetzt. Da war mir von Anfang an klar, dass ich vor einer spannenden und herausfordernden Aufgabe stehe. Ich hatte recht! Erneut versuchten wir die Mitglieder zum Sport zu motivieren, jedoch hatten wir dieses Jahr erneut Wetterpech und

fanden kein geeignetes Ausweichdatum, um in Zermatt Ski zu fahren. Am 19. Juni bewegten wir uns in Richtung Grimselpass, wo wir die Nagra und die KW Oberhasli besichtigten. Diesen sehr interessanten und lehrreichen Tag rundeten wir mit einem feinen und leckeren Mittagessen ab. Im August präsentierten wir uns erneut dem neuen Lehrgang der Chemie- und Pharmatechnologen, wo wir wieder erfolgreich neue Mitglieder aufnehmen konnten. Im September dieses Jahres konnte mit Stephan Zenklusen der vakante Vorstandsposten neu besetzt werden. Am 10. Oktober fand der traditionelle Familientag statt, bei welchem wir uns bei schöner Atmosphäre zum wiederholten Male von Orlando Juon verwöhnen lassen durften. Am 20. November konnten wir das DSM-Werk in Lalden besichtigen. Wir wurden mit offenen Armen empfangen und erhielten sehr interessante Einblicke in dieses Werk. Den Abschluss machte ein feiner Apéro. 3/2016

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Den Abschluss des Jahres bildetete das Vorstandsessen, bei welchem wir im Restaurant «zer Mili» kulinarisch verwöhnt wurden und einen schönen Abend erleben durften. Interessant war auch die Klausur im November, wo ich die anderen Sektionen sowie den Zentralvorstand kennenlernen konnte und Teil eines aktiven Workshops war. Zudem hatten wir im Laufe des Jahres noch die eine oder andere Vorstandssitzung, bei denen sich interessante Ideen entwickelten. Ein Dankeschön geht an alle Mitglieder der Sektion Oberwallis für das Dabeisein in unserer Sektion, sowie denen, die unsere Anlässe besuchen. Meinen Vorstandkollegen gebührt ein riesiges Dankeschön: einerseits für die hervorragende Arbeit, welche dieses Jahr geleistet wurde, und andererseits für die Unterstützung mir gegenüber bei meinem ersten Jahr als Präsident. Ebenso danke ich dem ZV für seine geleistete Arbeit. Rinaldo Gsponer Präsident CVO Mutationen Den Jahresbericht des Präsidenten verdankt die GV mit einem grossen Applaus. Anschliessend erstattet Rinaldo Gsponer der Generalversammlung Bericht über die Vereinsmutationen. Im Vereinsjahr 2015 konnten wiederum Neumitglieder gewonnen werden und trotz einiger Mutationen zählt unsere Sektion zum Zeitpunkt der Generalversammlung 209 Mitglieder. Davon sind 56 Freimitglieder. Dies entspricht einem Zuwachs von sieben Mitgliedern. 3/2016

SCV = 160 Mitglieder (Davon 43 Lehrlinge + 10 Pensionierte als Freimitglieder). CVO = 49 Mitglieder (Davon 3 Freimitglieder). Als Neumitglieder in den Verein eingetreten sind: Stephan Zenklusen, Matthias Signorell, Sandro Lochmatter, Arnold Sander, Damian Guntern, Martin Juon, Rainer Tscherning und Rinaldo Werlen. Alle Neumitglieder wurden an der GV namentlich vorgelesen und ohne Gegenstimme im Verein aufgenommen. Als Freimitglieder im 1. Lehrjahr neu hinzugekommen sind: Erwachsene: Silvio Abgottspon, Thomas Imhof, Stefan Margraf, Claudio Wenger und Fernando Zurbriggen. Jugendliche: Amin Fathkhan, Carlo Grand, Daniel Haldimann, Andreas Imwinkelried, Charles Labaya, Silvan Müller, Nico Salzmann, Michel Zenger und Cédric Zimmermann. Im Jahr 2015 haben als Mitund Freimitglieder leider Arabelle Amacker, Manuel Fux, Dejan Popic, Silvan Perrig, Remo Ritz und Konrad Liniger den Austritt eingereicht. In Zahlen ausgedrückt bedeutet dies, dass wir 6 Austritte zu verbuchen haben. Kassa- und Revisorenbericht Der Präsident Rinaldo Gsponer liest den Kassabericht 2015 vor, da der Kassier Michael Wyer an der GV nicht anwesend sein kann. Die Vereinskasse schliesst am 18.01.2016 mit einem Vermögen von CHF 13 795.15, dies entspricht einer Vermögenszunahme von CHF 2861.40. Die

Ausgaben im 2015 betrugen CHF 828.65 weniger als im Vorjahr. Die Revisoren Leander Stoffel und Daniel Rosenkranz kontrollierten die tadellos geführte Buchführung. Daniel Rosenkranz empfiehlt der Versammlung, die Jahresrechnung zu genehmigen. Diese wird dann auch einstimmig angenommen. Das Budget ist in etwa gleich wie in den Jahren zuvor und weist keine nennenswerten Abweichungen auf. Mit den Mitgliederbeiträgen und den Subventionen des SCV für die Publikationen im «ChemieXtra» und auf der Webseite wird wiederum versucht, die laufenden Kosten im Griff zu halten. Festsetzung der Mitgliederbeiträge Die Festsetzung der Mitgliederbeiträge wurde von der Versammlung unverändert einstimmig angenommen. Somit gilt nach wie vor: Mitglieder SCV: CHF 70.–. Verschiedenes Die Generalversammlung hat im Jahr 2014 den Vorstand beauftragt, das vakante Vorstandsamt wieder zu besetzen. Der Vorstand ist mit Stephan Zenklusen nun wieder vollzählig. Er übernimmt die Organisation und Durchführung der internen Besichtigungen und Anlässe. Die GV verdankt dies mit einem grossen Applaus. Das Jahresprogramm wird wiederum im März 2016 mit den Einzahlungsscheinen zusammen an die Mitglieder verschickt. Zudem wird wiederum das Jahresprogram auf der Webseite des SCV veröffentlicht. Der diesjährige Familientag wird am 8. Oktober 2016 im Waldhaus Alba stattfinden.

Als Exkursionen werden einige Vorschläge unterbreitet wie zum Beispiel die Sternwarte Simplon oder die Sportsendung des Schweizer Fernsehens (SRF). Zu Letzterem ist zu sagen, dass dieser Vorschlag durch ein ehemaliges Mitglied kam, welcher bei Schweizer Radio und Fernsehen arbeitet. Die Vorschläge werden anlässlich der nächsten Vorstandssitzung näher geprüft. Der diesjährige Sportanlass findet im Fun Planet in Gamsen statt. Das genaue Datum und Programm wird noch bekannt gegeben. Es wird im Zeitraum März/April sein. Der Präsident fragt die Mitglieder, ob man nochmals einen Skitag durchführen soll. Rolf Schläpfer schlägt vor, den Skitag auszuschreiben. Anhand der Anzahl Anmeldungen und des Wetters soll dann entschieden werden, ob er durchgeführt wird. Unsere Sektion darf für die Delegiertenversammlung einen weiteren Delegierten stellen. Somit hätten wir neu vier Delegierte. Wer Interesse hat, darf sich bei Rinaldo Gsponer melden. Im Traktandum «Ehrungen», werden die Namen der Preisträger der Abschlussklasse 2015 vorgelesen. Hierbei wurden Rinaldo Werlen im 1. Rang, sowie Martin Juon, Damian Gunter und Arnold Sander im 2. Rang als beste Chemie- und Pharmatechnologen nominiert. An der GV wird allen vier anwesenden Preisträgern von Rinaldo Gsponer eine Urkunde und eine Anerkennung für die ausgezeichnete Leistung übergeben. Auch die Versammlung würdigt die Leistung der vier Vereinskollegen mit tobendem Applaus. 65

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ein zusätzlicher Aufwand entstanden.

Bei den sonstigen Ehrungen wird Patrick Merkhofer, Erwin Venetz, Daniel Rosenkranz und Werner Itig für ihren grossen Einsatz eine Flasche Wein überreicht. An der nächsten GV 2017, anlässlich des Vereinsjubiläums, sollen Mitglieder, die 20 Jahre und 25 Jahre im Verein sind, geehrt werden. Der Vorstand hat bereits begonnen die Eintrittsjahre der Mitglieder aus den alten Protokollen zu erfassen. Rinaldo Gsponer übergibt das Wort an Patrick Merkhofer, der uns über die Aktivitäten im Zentralvorstand informiert. Patrick Merkhofer dankt dem Vorstand für die geleistete Arbeit während des Vereinsjahrs und auch allen Mitglieder für ihr Mitmachen. Er übergibt jedem Anwesenden als kleines Präsent zwei Kugelschreiber. Patrick Merkhofer informiert die Generalversammlung zudem über die zwei neuen Broschüren des SCV: Die eine, welche in einem speziellen Flyer-Format gedruckt ist, gibt kurz Auskunft über die Ausbildung als Chemie- und Pharmatechnologe. Diese wird an den Schulen verteilt. Die andere – im normalen A4 Format – gibt Auskunft über Weiterbildung und den SCV. Die Broschüren wurden für die Anwesenden auf dem Tisch aufgelegt. Die Überarbeitung der Internetseite des SCV brachte zudem einige wenige Neuerungen mit sich. Der Wechsel vom Magazin «Chemie Plus» zur Fachzeitschrift «Chemie Xtra» war aus Sicht des ZV zudem eine gute Entscheidung. Die höhere Fachprüfung, die sich recht gut bewährt hat, fei66

In der Untergruppe des Qualifikationsverfahrens ist man seit dem Sommer 2015 am Erarbeiten des dazu benötigten Reglements. In dieser Gruppe ist auch der Kanton Tessin vertreten. Für die Berufskenntnisse wird eine Nullserie erarbeitet. Diese wird dazu dienen, dass an allen Prüfungsstandorten auf ähnlichem Niveau geprüft wird. Beste Lehrabgänger 2015 (v.l.): Damian Guntern, Rinaldo Werlen, Arnold Sander und Martin Juon.

ert im Jahr 2016 ihr Jubiläum: Es sind zehn Jahre her, seitdem die ersten Abgänger die Höhere Fachprüfung (HFP) erfolgreich absolviert haben. Doch am meisten Freude macht Patrick Merkhofer, dass die Delegiertenversammlung seit vielen Jahren mal wieder im Wallis stattfinden wird. Hierfür werden sich die Delegierten am 12. März in Naters einfinden. Die Organisation der DV hat Erwin Venetz übernommen. Patrick Merkhofer dankt ihm dafür und für sein grosses Engagement im ZV ganz herzlich. Die GV verdankt die Rede mit grossem Applaus, anschliessend übergibt Patrick Merkhofer das Wort an Erwin Venetz, der über die Ausbildung und die neue Bildungsverordnung informiert. Die neue Bildungsverordnung (BiVo) ist seit dem 1. Januar 2015 in Kraft. Nebst der Verordnung wurde auch der dazugehörende Bildungsplan zu diesem Zeitpunkt für alle CPTAusbildungsstätten zur neuen «Bibel». Zusätzlich zur neuen BiVo und dem Bildungsplan

wurden in Untergruppen verschiedenste Dokumente erarbeitet. Die Untergruppen wurden von einem Mitglied der SKQB geleitet. Die Gruppen wurden so zusammengestellt, dass möglichst alle Ausbildungsorte und Sprachregionen vertreten sind oder waren. Die nachfolgenden Dokumente wurden erarbeitet: – Ausbildungsprogramm für die Lehrbetriebe – Inhalte der Lerndokumentation – Anleitung zur Erstellung der Prozessdokumentation – Lehrplan für die Berufsschule – Organisationsreglement für die überbetrieblichen Kurse – Ausbildungsreglement für die überbetrieblichen Kurse – Kompetenznachweis für die überbetrieblichen Kurse. Ohne eine sehr gute Zusammenarbeit in den verschiedenen Gruppen wäre es nicht möglich gewesen, diese Riesenarbeit zu erledigen. Da die Dokumente auch in die zwei anderen Landesprachen (Rätoromanisch ist zum Glück nicht notwendig!) übersetzt werden müssen, ist hier noch

Mit den Vertretern des Kantons Tessin haben wir jetzt alle Akteure, die in der Schweiz in der Ausbildung zu Chemieund Pharmatechnologen EFZ mitwirken, an einem gemeinsamen Tisch. Zweimal jährlich hatten wir ausserdem Sitzungen mit der Schweizerischen Kommission für Berufsentwicklung und Qualität. Hier haben wir vor allem die verschiedenen oben erwähnten Dokumente besprochen, finalisiert und verabschiedet. Anfang Februar treffen wir uns in Visp, um den Nationalen Qualifikationsrahmen (NQR) in die Wege zu leiten. Hierbei geht es darum, unseren Beruf so einzustufen, dass man im Gebiet der Europäischen Union (EU) weiss, welches Niveau der Beruf hat. Am 12. März findet die DV des SCV in Naters statt. Hier finden wieder die Wahlen für die ZVMitglieder statt. Wenn jemand aus dem Oberwallis im ZV Einsitz nehmen will, kann er sich gerne melden. Erwin Venetz – Ausbildung ZV

In Vertretung für den Aktuar Stephan Zenklusen 3/2016

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Sektion Nordwestschweiz

Manufaktur von Frischkäse und Ricotta

Leckerer Ricotta ist eigentlich ein Restprodukt aus der Herstellung anderer Käse.

Anlässlich eines geselligen Nachmittages erleben und lernen wir, wie man mit wenigen Mitteln zuhause selbst frischen Käse und später Ricotta machen kann. Zudem werden alle Schritte erklärt, wie man Käse richtig lagert und reifen lässt oder wie man ihn frisch in der Küche einsetzen kann. Bei unserer Besichtigung können der Käse und der Ricotta

gleich in der Gruppe probiert werden. Die bei der Ricotta-Herstellung benutzte Süssmolke ist ein Restprodukt aus der Herstellung anderer Käse. Die Molke enthält zwar kein Casein mehr, aber noch andere Proteine, hauptsächlich Albumin. Frischer Ricotta, der ausschliesslich aus Süssmolke erzeugt wird, schmeckt mild, süsslich und ist nahezu fettfrei. Die nach der Ricotta-Herstellung verbliebene grünliche Flüssigkeit, die Sauermolke, kann als Tierfutter weiterverwertet oder entsorgt werden. Die grünliche Farbe stammt hauptsächlich vom in der Milch enthaltenen Riboflavin. «Ricotta» bedeutet soviel wie «doppelt gekocht», was schon

einen Hinweis auf die Herstellung dieses Käses gibt. Er entsteht aus erhitzter KuhmilchMolke, der Milchsäure und Zitronensäure zugesetzt werden, wodurch das verbliebene Milcheiweiss ausflockt. Ricotta wird ohne Konservierungsstoffe hergestellt, wodurch sich seine Qualität für den gesundheitsbewussten Verbraucher erhöht. Einführen in die Manufaktur des Käses wird uns Felice.

Datum: Samstag, den 9. April 2016 Treffpunkt: Muttenz Beginn: 13 Uhr Dauer: ca. 3 Std. Kosten: CHF 15.– / für Lernende gratis Wie bisher sind Lernende herzlich willkommen. Anmeldung bis zum 2. April 2016 an: Andreas Schläpfer Riehenring 189 CH-4058 Basel Telefon +41 (0)61 534 22 38 GSM +41 (0)78 697 70 71 nordwestschweiz@ cp-technologe.ch Für den SCV Sektion Nordwestschweiz Andreas Schläpfer

Termine Datum

Event / Anlass

Veranstalter

SCV Sektion 09.04.2016 Besichtigung: Nordwestschweiz Manufaktur von Frischkäse und Ricotta

01.06.2016

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Besichtigung der «New Solids Launch Facility» von Novartis Stein

SCV Sektion Fricktal

Ansprechpartner Ort / Zeit

Bemerkung

Andreas Schläpfer

Samstag, 9. April 2016 Treffpunkt: Muttenz Beginn: 13 Uhr Dauer: etwa 3 Std.

Kosten: CHF 15.– / für Lernende gratis! Wie bisher sind Lernende herzlich willkommen. Anmeldung bis zum 2. April 2016 an Andreas Schläpfer (siehe oben).

Patrick Merkofer

Termin 1: 31.05.2016, 14.45 Uhr Termin 2: 31.05.2016, 16.00 Uhr

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deutlich verbessert werden kann. – das Supercooling-Verfahren mit dem Rotoform 4G SC, das die Verfestigung unterkühlender Schmelzen ermöglicht. – Stahlbänder mit einer Breite von 2 Metern – für höchste Produktivität. – Rotoform-Anlagen und Stahlbandkühler, die für «Good Manufacturing Practise» (GPM) zertifiziert werden können. Sandvik Process Systems, ZN der Sandvik MaterialsTechnology Deutschland GmbH Postfach 4262 Salierstrasse 35 D-70736 Fellbach Telefon +49 (0)7115105 148 www.processsystems.sandvik.com

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PräzisionsDatenlogger und Thermometer Drahtlos die Prozesse ansteuern

Waren die ersten Applikationen der drahtlosen Technologie auf die reine Prozessüberwachung beschränkt, kann WirelessHART von Pepperl + Fuchs jetzt in die Prozessreregelung für die Ansteuerung von Kugelventilen, Lüftern und anderen mechanischen Geräten miteinbezogen werden. Das jüngst auf einer Messe vorgestellte WirelessHART-Discrete-I/OFeldgerät kann digitale Eingangssignale erfassen und digitale Ausgänge bis in Zone 1 schalten.

Namur-Sensoren oder mechanische Schalter ermitteln die Rotationsrichtung, überwachen die Frequenz eines Motors oder das Tanklevel mittels Grenzwertschaltern. Des Weiteren ist eine intelligente Positionsüberwachung von Ventilen möglich, indem die Losbrechzeit und die Laufzeit bei jedem Öffnungs- und Schliessvorgang des Ventils gemessen wird. So ist das Erkennen eines blockierten Ventils durch die Zeitmessung möglich.

Je nach Variante der vier WirelessFeldgeräte können über die Ausgänge Betriebsmittel an- oder ausgeschaltet werden, wie zum Beispiel Ventilstellungsregler, LowPower-Piezo-Ventile, Motorschalter oder Pumpen. Während die Eingänge und Ausgänge fest verdrahtet sind, erfolgt die Kommunikation zur Leitstation wie bei allen WirelessHART-Teilnehmern drahtlos. Eine von der Stromversorgung unabhängige Installation der Aktoren und Sensoren wird durch die Versorgung über die langlebige Batterie des DiscreteI/O sichergestellt. Das DiscreteI/O macht es somit möglich, WirelessHART in die Prozessregelung zu integrieren.

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nach dem Motto: cool bleiben und ihn rotieren lassen. Das ist sogar ganz wörtlich gemeint, denn dank der einzigartigen Funkfernbedienung lässt sich der Rotationsverdampfer auch sitzend aus Distanz bedienen. Und nicht nur er. Auch das Vakuumpumpsystem SC 920 lässt sich über eine Fernbedienung steuern. Ebenso wie der RC 900 überzeugt das SC 920 durch einfache Handhabung, geringen Platzbedarf und sehr leisen Betrieb. Innerhalb kürzester Zeit ist es zu einem der meistgefragten Laborgeräte geworden und das bis heute geblieben. Es arbei-

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Software darf das Gerät deshalb in keinem Labor mehr fehlen. Das freie Wasser in einem Produkt beeinflusst dessen mikrobiologische, chemische und enzymatische Stabilität: Ist zu viel freies Wasser vorhanden, verderben die Produkte, ist zu wenig Wasser vorhanden, können deren Eigenschaften negativ beeinflusst werden. Das Messen der Wasseraktivität liefert hier nützliche Informationen über Eigenschaften wie Kohäsion, Lagerfähigkeit, Klumpfähigkeit oder Rieselfähigkeit von Pudern, Tabletten, etc. oder die Haftfähigkeit von Überzügen. Alles Weitere zum AwTherm und anderen Rotronic Messgeräten auf www.rotronic.ch oder telefonisch unter +41 (0)44 838 11 44. Rotronic AG Grindelstrasse 6 CH-8303 Bassersdorf Telefon +41 (0)44 838 11 11 Telefax +41 (0)44 838 13 07 www.rotronic.ch

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3/2016

Berghof Hoch& Nieder-DruckReaktoren Memmert-Geräte neu von der Koch Kälte AG

Die Koch Kälte AG vertreibt neu sämtliche Produkte der Firma Memmert. Die Memmert-Geräte zeichnen sich durch eine hohe Qualität, Zuverlässigkeit und einen geringen Stromverbrauch aus. Das Produkteprogramm umfasst Wärme- und Trockenschränke, Brutschränke, Klimaschränke, Wasser- und Ölbäder

sowie Vakuumschränke. Nebst dem Verkauf werden die Geräte repariert, gewartet und zertifiziert. Ein entsprechendes Gerät wird an der diesjährigen Lab Innovations Lausanne ausgestellt. Weitere neue Produkte bei der Koch Kälte AG sind die Umwälzkühler und Umwälzthermostate von Thermo Sci-

entific sowie die Aufzeichnungsgeräte Plug&Track von der Firma Progresplus. Auch diese Produkte können am Messestand der Koch Kälte AG besichtigt werden. Die Koch Kälte AG vertritt in der Schweiz bereits die Firmen Thermo Revco, Snijders, SP Scientific, Labconco, Fryka, MMM, Mabag, Liebherr, Kirsch und Advantage Lab. Die Koch-Kühlschränke werden im Hauptsitz in Appenzell hergestellt. Durch die eigene Produktion können auch kundenspezifische Wünsche berücksichtigt werden. Mit dem 24-Stunden-Service und den drei Servicestandorten in der Schweiz bietet die Koch Kälte AG ein Rundumpaket an. Besuchen Sie uns an der Lab Innovations Lausanne am Messestand A106 – wir freuen uns auf Sie!

3/2016

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integriert werden. Vielseitig einsetzbar vom Labor bis hin zur Produktion ob in der Pharma-, Chemie- oder Kosmetikbranche, das μPTS steht für Präzision, einfache Reinigung (CIP/SIP) sowie einen hohen Durchsatz. Die Dec ist an der diesjährigen Powtech in der Halle 1 am Stand 1-316 zu finden.

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