ChemieXtra 3/2019

3 / 2019

März 2019

Offizielles Organ des Schweizerischen Chemie- und Pharmaberufe Verbandes

DIE FACHZEITSCHRIFT FÜR DIE CHEMIE- UND LABORBRANCHE

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EDITORIAL

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150 Jahre Periodensystem der chemischen Elemente Das Jahr 2019 wurde von der 74. Plenartagung der Vereinten Nationen in New York und der Unesco zum International Year of the Periodic Table of Chemical Elements (IYPT2019) erklärt. Dies aus Anlass der Publikation einer kurzen Mitteilung aus dem Jahr 1869 von Dmitri Mendelejew mit der Überschrift «Über die Beziehung der Eigenschaften zu den Atomgewichten der Elemente» in der «Zeitschrift für Chemie». (Im gleichen Jahr veröffentlichte auch Lothar Meyer ähnliche Überlegungen.)

Mendelejews intellektuelle Leistung kann nicht hoch genug eingeschätzt werden. Das von ihm vorgeschlagene Periodensystem der Elemente wurde laufend weiterentwickelt zu dem, was es heute ist: eine unschätzbare Hilfe in vielen Bereichen der Naturwissenschaften – nicht nur in der Chemie!

Im vorliegenden Heft wird auf eine Reihe wichtiger Untersuchungen vor 1869 eingegangen. Es wäre nämlich falsch, im Zusammenhang mit der Entstehung des Periodensystems nur von Mendelejew und Meyer zu reden. In die von ihnen vor 150 Jahren publizierten Arbeiten flossen die Resultate zahlreicher Wissenschafter ein. Da war John Dalton, der Anfang des 19. Jahrhunderts postulierte, dass sich die Elemente durch die verschiedenen unteilbaren Atome unterscheiden. Ohne die von Dalton und später von Jons Jacob Berzelius bestimmten relativen Atommassen wäre das Ordnen der Elemente schwierig gewesen. Berzelius verdanken wir zudem die chemische Symbolsprache der Elemente.

Die Triaden-Regel von Johann Wolfgang Döbereiner, das tellurische System

• Optimaler Einsatz in jedem Bereich

von Alexandre-Emile Béguyer de Chancourtois, das Gesetz der Oktaven

• Für jede Anwendung das geeignete

sowie Untersuchungen von Lothar Meyer aus dem Jahr 1864 sind Themen

• Gleichbleibend hohe Qualität für

im Artikel über das Periodensystem in dieser Nummer ab Seite 7. Im zweiten Teil des Artikels, der im Mai erscheinen wird, werden die Publikationen

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

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CHEMIE

20

Chemiker surfen auf Beschleunigerwelle

Das internationale AWAKE-Konsortium, das am Teilchenbeschleuniger CERN neue Konzepte testet, ebnet auch Marburger Chemikern den Weg zu neuen Erkenntnissen.

10

Kleinster steuerbarer Katheter

Der neu entwickelte magnetisch steuerbare Katheter ist ideal für minimalinvasieve Operationen, da seine Steifigkeit veränderbar ist.

26

BIOWISSENSCHAFTEN

16

ETH-Materialforscher entwickelten ein Verfahren zur gezielten und kontrollierten Ummantelung von Partikeln in Emulsionen. Dies erfüllt ein langgehegter Wunsch der Forschung und der Industrie.

LABOR Labor in Chip-Grösse

An der Universität Basel haben Forscher ein neues Minilabor mit automatischer Analysesoftware entwickelt, mit dem die Genregulation in einzelnen Bakteriezellen bei veränderten Umweltbedingungen untersucht werden kann.

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Erscheinungsweise 10 × jährlich Jahrgang 9. Jahrgang (2019) Druckauflage 11 200 Exemplare WEMF / SW-Beglaubigung 2018 10 619 Exemplare Total verbreitete Auflage 2 260 Exemplare davon verkauft ISSN-Nummer 1664-6770 Internet www.chemiextra.com Geschäftsleiter Andreas A. Keller

2

Herausgeber/Verlag SIGWERB GmbH Unter Altstadt 10, Postfach CH-6302 Zug +41 41 711 61 11 info@sigwerb.com, www.sigwerb.com Anzeigenverkaufsleitung Thomas Füglistaler Anzeigenverkauf SIGImedia AG Jörg Signer Alte Bahnhofstrasse 9a CH-5610 Wohlen +41 56 619 52 52 info@sigimedia.ch

ERNÄHRUNG Massgeschneiderte Emulsionen

Neues Kapitel: Die RNA als Mikrochip

Chemiker der Universität Wien entwickelten einen neuen Ansatz zur Synthese der Ribonukleinsäure, der eine Million Mal effizienter ist.

MEDIZIN

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IN KÜRZE

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NEWS

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Redaktionelle Mitarbeit Dr. Kurt Hermann

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VERANSTALTUNGEN TERMINE

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Pumps & Valves 2019: Branchenanlass überzeugt

Auf der Spur eines Ozonkillers

Die zweite Ausgabe der Leitmesse für Pumpen, Ventile und Industriearmaturen in Zürich hat überzeugt und konnte mit einer Zunahme an Ausstellern und Besuchern abschliessen.

In dieser Ausgabe ein Rückblick.

46

Das Montreal-Protokoll verbietet den Ausstoss von Tetrachlorkohlenstoff eigentlich. Dennoch werden rund 35 000 Tonnen jährlich in die Atmosphäre entlassen. Die Empa wurde bei möglichen Quellen fündig.

FIRMEN BERICHTEN

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State of the Art der Kondensatableitung

VERFAHRENSTECHNIK Pulverlackspezialist

Oft kommt bei der Kondensatableitung veraltete ernergieverschwendende Technik zum Einsatz. Welche Ansätze man wählen kann und wie sie richtig zum Einsatz kommen, beschreibt Roger Fehr der Firma Dampfexperte.

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UMWELT

Die Schweizer IGP Pulvertechnik AG verbindet ihre Branchensoftware von CSB-System der diversen Standorte. Dadurch kann sie Insellösungen und Schnittstellenprobleme vermeiden und die Prozesse werden integriert abgebildet – ein Praxisbericht.

FORSCHUNGSWELT Millimeterwellen für die letzte Meile

An der ETH wurde ein neuer Modulator entwickelt, der die in Millimeterwellen übertragenen Daten in Lichtimpulse für Glasfasern umwandeln kann. Damit wird die Überbrückung der «letzten Meile» schneller und vor allem billiger.

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VERBANDSSEITEN

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27.02.19 13:30

3

CHEMIE

Elektronenstrahlrohr des AWAKE-Experiments

Chemiker surfen auf Beschleunigerwelle

4

Das Elektronenstrahlrohr von AWAKE.

haben die Physiker beim Umgang mit Rubidium beraten», beschreibt Ko-Autor Lars Deubner die Aufgabe des Marburger Teams. Die Chemiker testeten zum Beispiel in Experimenten, wie sich Rubidium in der Versuchsanordnung verhalten würde, und leiteten daraus ab, wie die Anlage gebaut werden müsse.

Die Studie, die auf den Experimenten am CERN basiert, präsentiert erstmals Daten zu dem neuen Typus des Kielfeld-Beschleunigers. Die Federführung lag bei Professor Allen Caldwell und Patric Muggli vom Max-Planck-Institut für Physik in München.

Darüber hinaus beteiligen sich zahlreiche Forscherinnen und Forscher aus 21 Hochschulen und Forschungseinrichtungen in aller Welt am Verbund. «Unsere Ergebnisse sind ein grosser erster Schritt zur Entwicklung künftiger hochenergetischer Teilchenbeschleuniger», fassen die Autoren zusammen.

Originalpublikation F. Keeble et al., «First acceleration of electrons in the plasma wakefield of a proton

Bild: Jorge Vieira/IST Lisbon, Portugal

Teilchenbeschleuniger wie am CERN tragen entscheidend zu einem tieferen Verständnis von Elementarteilchen und der fundamentalen Kräfte bei, die deren Wechselwirkungen steuern. Der Wunsch, mit immer höheren Energien zu arbeiten, führt zu immer leistungsfähigeren Beschleunigern. «Die Experimente des AWAKE-Konsortiums richten sich auf die nächste Generation von Teilchenbeschleunigern», sagt Florian Kraus, Chemieprofessor an der Philipps-Universität Marburg und Ko-Autor der aktuellen Veröffentlichung.

Um ein neues Beschleunigungssystem zu entwickeln, das auf gleicher Länge mit erhöhter Energie arbeitet und die Grösse des Beschleunigers dadurch begrenzt, setzt der «AWAKE»-Verbund auf das Plasma-Kielfeld-Konzept – so genannt, weil es auf einem Gas aus geladenen Teilchen basiert, dem Plasma. In diesem wird eine Welle erzeugt, die mit hoher Geschwindigkeit durch das Plasma wandert wie das Kielwasser eines Schiffes durch die See. Auf dieser Welle wird ein Teilchenstrahl kontinuierlich beschleunigt – einem Surfer vergleichbar, der auf einer Welle reitet.

«Durch dieses Surfen auf der Kielwelle erreichen die Teilchen auf einer Strecke von einem Zentimeter dieselbe Beschleunigung, für die andere Beschleunigertypen mindestens 30 Meter benötigen», erläutert Kraus, der Anorganische Chemie lehrt und die Arbeitsgruppe Fluorchemie leitet.

Das «Advanced-Wakefield-Experiment» (AWAKE) am CERN verwendet Protonenstrahlen, um ein Kielfeld in einem 10 Meter langen Plasma anzutreiben. Dieses Plasma beruht auf dem Gas des hochreaktiven Alkalimetalls Rubidium, das durch einen Laserstrahl ionisiert, also mit einer elektrischen Ladung versehen wird. «Wir

Bild: CERN

Marburger Chemiker ebnen den Weg zu einem neuen Typ von Teilchenbeschleuniger, in dem Elektronen auf kürzerer Strecke höhere Beschleunigungen erreichen als bislang möglich. Chemieprofessor Florian Kraus und sein Doktorand Lars Deubner beteiligten sich an einem Experiment des internationalen «AWAKE»-Konsortiums, das am Teilchenbeschleuniger CERN in der Schweiz ein neuartiges Konzept testete – mit Erfolg.

Illustration des AWAKE-Beschleunigers am CERN: Die Protonen (kugelförmige Strukturen) bilden eine Plasmawelle (ovale Strukturen), die Elektronen (kleine Kugeln) auf hohe Energien beschleunigen.

bunch», Nature (2018); DOI: 10.1038/ s41586-018-0485-4 Kontakt Prof. Dr. Florian Kraus Fachbereich Chemie Philipps-Universität Marburg Biegenstrasse 10 D-35032 Marburg +49 6421 28 26668 florian.kraus@chemie.uni-marburg.de www.chemie.uni-marburg.de

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CHEMIE

Kupfer-Aluminium-Superatom entdeckt

Die Götter der kleinen Dinge Äusserlich sieht der Cluster aus 55 Kupfer- und Aluminiumatomen aus wie ein Kristall, chemisch hat er jedoch die Eigenschaften eines Atoms. Das hetero-metallische Superatom, das Chemikerinnen und Chemiker der Technischen Universität München (TUM) hergestellt haben, schafft die Voraussetzung für die Entwicklung neuer, kostengünstiger Katalysatoren.

Bottom-up zur Erkenntnis Zusammen mit seinem Team konnte der Chemiker jetzt ein Geheimnis der unedlen Metallverbindungen lüften. «Das Neue an unserem Ansatz war, dass wir nicht vorhandene Materialen untersucht, sondern – Bottom-up – Verbindungen aus einzelnen Kupfer- und Aluminiumatomen aufgebaut haben», berichtet Fischer.

Zwei Metalle auf atomarer Ebene zu verbinden, verlangte einiges an Know-how und Fingerspitzengefühl: Unter einer schützenden Argon-Atmosphäre mischten das Team im Reagenzglas die Metallatome, die an organische Verbindungen gebunden waren und gaben dann ein Lösungsmittel zu.

«Wir haben natürlich gehofft, dass sich die Kupfer- und Aluminiumatome von den organischen Verbindungen trennen und zusammen ein Cluster bilden. Aber ob sie 3/2019

Bild: Christian Gemel / TUM

Chemie kann teuer sein. Zum Reinigen von Abgasen beispielsweise benutzt man Platin. Das Edelmetall dient als Katalysator, der chemische Reaktionen beschleunigt. Ohne Katalysatoren wären viele Prozesse der chemischen Industrie nicht durchführbar.

«Viele Forschungsgruppen experimentieren mit neuen Materialverbindungen aus kostengünstigeren, unedlen Metallen wie Eisen, Kupfer oder Aluminium. Doch bisher konnte niemand voraussagen, ob, wie und warum diese Katalysatoren reagieren», erklärt Roland Fischer, Professor für Anorganische und Metallorganische Chemie der TUM. «Unser Ziel war es, diese Lücke zu schliessen und die Grundlage zum Verständnis einer neuen Generation von Katalysatoren zu schaffen.»

Äusserlich sieht der Cluster aus 55 Kupfer- und Aluminiumatomen aus wie ein Kristall, chemisch hat er jedoch die Eigenschaften eines Atoms. Das heterometallische Superatom des Lehrstuhls für Anorganische und Metallorganische Chemie, ist das grösste, das je im Labor hergestellt wurde.

das wirklich tun und was dabei herauskommt, war völlig unklar», erinnert sich Fischer.

Das Geheimnis der Kristalle Die Freude der Chemiker war daher gross, als sich am Boden des Reagenzglases rotschwarze Körnchen mit bis zu einem Millimeter Durchmesser bildeten. Röntgenaufnahmen brachten eine äusserst komplexe Struktur zum Vorschein: Jeweils 55 Kupfer- und Aluminiumatome sind so angeordnet, dass sie einen Kristall bilden, dessen Oberfläche aus 20 gleichseitigen Dreiecken besteht.

Die Kristallographie nennt einen solchen Körper Ikosaeder. Weitere Untersuchungen zeigten, dass die Kristalle chemisch wie ein einzelnes Kupfer-Atom reagieren und ausserdem paramagnetisch sind, das heisst, sie werden durch ein starkes Magnetfeld angezogen.

Eine Erklärung für diese aussergewöhnlichen Eigenschaften der Metallcluster lieferte Jean-Yves Saillard, Professor an der französischen Universität in Rennes: 43 Kupfer- und 12 Aluminiumatome bilden demnach ein «Superatom», in dem die Metalle eine gemeinsame Elektronenhülle aufbauen, die der eines einzelnen Metall­ atoms gleicht.

5

CHEMIE

Der Cluster hat daher die chemischen Eigenschaften eines Atoms. Auf der äussersten Schale befinden sich drei Valenzelek­ tronen, deren Spins sich in einem Magnetfeld ausrichten – daher der beobachtete Paramagnetismus.

Wissensbasis für neue Katalysatoren Das hetero-metallische Superatom des Münchner Forschungsteams, ist das grösste, das je im Labor hergestellt wurde.

«Dass es sich spontan, das heisst ohne Zufuhr von Energie, aus einer Lösung herausbildet, ist ein äusserst bemerkenswertes Ergebnis», betont Fischer. «Es zeigt, dass die Anordnung von 55 Atomen eine Insel der Stabilität darstellt und damit die

Richtung vorgibt, in die die chemische Reaktion abläuft.»

Die Ergebnisse des Forschungsprojekts will der Wissenschaftler jetzt nutzen, um feinkörnige und damit hochwirksame Katalysatormaterialien zu entwickeln. «Von einer Anwendung sind wir zwar noch weit entfernt», betont Fischer. «Aber auf der Basis des jetzt Erreichten, können wir die Eignung von Kupfer-Aluminium-Clustern für katalytische Prozesse prüfen und auch Cluster aus anderen erfolgversprechenden Metallen herstellen.»

Originalpublikation Jana Wessing, Chelladurai Ganesamoorthy, Samia Kahlal, Rémi Marchal, Christian Gemel, Olivier Cador, Augusto C.H. Da Silva, Juarez L. F. Da Silva, Jean-

Yves Saillard and Roland A. Fischer, «The Mackay-type cluster [ Cu43 Al12 ](Cp*) 12 : Open-shell 67electron superatom with emerging metal-like electronic structure», Angew. Chem. (2018); DOI: 10.1002/ ange.201806039

Kontakt Prof. Dr. Roland Fischer Lehrstuhl für Anorganische und Metallorganische Chemie Technische Universität München Arcisstrasse 21 D-80333 München +49 89 289 13080 roland.fischer@tum.de www.tum.de

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6

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Bild: Adobe Stock

CHEMIE

Das Periodensystem der Elemente ist in vielen Disziplinen der Naturwissenschaften von unschätzbarem Wert.

Internationales Jahr des Periodensystems (Teil 1)

Auf dem Weg zur Ordnung der Elemente Das Jahr 2019 ist zum Jahr des Periodensystems deklariert worden. Der Grund: Vor 150 Jahren publizierten Dmitri Mendelejew und wenig später Lothar Meyer ihre bahnbrechenden Arbeiten zum Periodensystem der Elemente. Dies wäre ohne die früher erschienenen Arbeiten zahlreicher Wissenschafter nicht möglich gewesen – ein Grund, sich mit einigen der wichtigen Vorläufer etwas ausführlicher zu beschäftigen.

Bild: Adobe Stock

Die Geschichte des Periodensystems der Elemente ist notgedrungen eng mit der Entdeckung der Elemente und der Entwicklung der Atomtheorie verknüpft. Bereits im 5. Jahrhundert vor Christus prägte Demokrit, ein Schüler von Leukipp, den Begriff «Atom». Atome sollten winzig klein, von unterschiedlicher Gestalt und Grösse sowie vor allem unteilbar (altgriechisch atomos = unteilbar) sein.

John Dalton

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Dalton und Berzelius Bis zur weiteren Entwicklung der Atomtheorie sollte es Jahrhunderte dauern: Anfänglich kaum beachtet, beschäftigte sich John Dalton (1766–1844) zu Beginn des 19. Jahrhundert mit der Bestimmung von Atommassen. Die von ihm entwickelte Atomtheorie beinhaltete im Wesentlichen folgende Feststellungen: Elemente bestehen aus unteilbaren identischen Teilchen, den kugelförmigen Atomen. Die Atome der Elemente unterscheiden sich.

Sie werden in chemischen Reaktionen weder geschaffen noch zerstört. Dalton publizierte die Atommassen von 20 Elementen. Als Basis diente ihm Wasserstoff mit der Masse 1 [1].

Dalton verwendete für die einzelnen Elemente kreisrunde Symbole mit gleichem Durchmesser. Bei Wasserstoff war beispielsweise ein Punkt im Zentrum, bei Silber ein S. Die allgemein verwendete chemische Symbolsprache mit Buchstaben geht auf Jons Jacob Berzelius (1779– 1848) zurück. Der schwedische Chemiker ermittelte in den Jahren 1808 bis 1818 die Atommassen von 40 Elementen, wobei er die Atommasse von Sauerstoff willkürlich mit 100 festlegte. Später wählte er

Bild: Shutterstock

Kurt Hermann

Jons Jacob Berzilius

Wasserstoff (Atommasse = 1) als Bezugspunkt.

Die im Jahr 1828 bekannten Atommassen von 52 Elementen wurden von Johann Christian Poggendorff (1796–1877) in einer Tabelle zusammengefasst [2]. Ein Vergleich mit den heute geltenden Atommassen birgt eine Überraschung: Die damals mit einfachen Hilfsmitteln bestimmten Werte sind teilweise erstaunlich genau (Tabelle 1).

7

CHEMIE

Döbereiners Triaden-Regel Johann Wolfgang Döbereiner (1780– 1849) publizierte 1829 einen «Versuch zu einer Gruppirung der elementaren Stoffe nach ihrer Analogie» [3]. Ihm war bereits 1820 aufgefallen, dass sowohl die Dichte als auch die Atommasse von Strontium sehr nahe beim arithmetischen Mittel der Dichten und der Atommassen von Calcium und Barium liegen. Zudem ist das chemische Verhalten der drei Elemente ähnlich. Döbereiner zeigte, dass sich unter Verwendung der neusten Atommassen weitere Triaden bilden liessen. Beispiele waren Chlor/Brom/Iod, Lithium/Natrium/Kalium oder Schwefel/ Selen/Tellur.

Karlsruher Chemikertreffen Im September 1860 fand in Karlsruhe der erste internationale Chemiekongress

0

.

Atommasseneinheiten 8

4

16

12

H 4

..

Li

8

Be

.

16 O

Elemente

..

B

12

C

..

N

.

O

F

20

..

Na Mg

24

Al

28

.

32

..

S

.

Si

..

P

S

Grafik: Kur t Hermann

Cl

36

40

..

K

Ca

Bild 1. Abgewickelte tellurische Schraube nach Béguyer de Chancourtois [4] (siehe Text).

8

Element

1828

Heute

Element

1828

Heute

Wasserstoff

1,000

1,008

Calcium

41,030

40,078

Stickstoff

14,186

14,007

Strontium

87,709

87,62

Sauerstoff

16,026

15,999

Barium

137,325

137,327

Chlor

35,470

35,45

Eisen

54,363

55,845

Brom

78,392

79,904

Cobalt

59,135

58,933

126,470

126,904

Mangan

57,019

54,938

Iod

Tabelle 1. Die 1828 publizierten 52 Atommassen [2] unterscheiden sich erstaunlich wenig von den heute bekannten Werten – hier 12 ausgewählte Elemente im Vergleich.

statt. Zu besprechen gab es viel. Themen waren unter anderem die Nomenklatur und die Beschreibung chemischer Verbindungen durch Formeln. Auch bei der Bestimmung von Molekül- und Atommassen lag trotz der Arbeiten von Berzelius noch vieles im Argen. Ein Fortschritt war der Beschluss, Sauerstoff (Atommasse = 16) als Basis für die Bestimmung der Atommassen zu verwenden; Sauerstoff reagiert mit mehr Elementen als der bedeutend leichtere Wasserstoff. Stanislao Cannizzaro (1826–1910) zeigte, wie mithilfe des Avogadroschen Gesetzes (gleiche Volumen verschiedener Gase enthalten gleich viele Moleküle) konsistente Atommassen bestimmt werden können.

sen Auftrieb. Der französische Geologe Alexandre-Emile Béguyer de Chancourtois (1819–1886) ordnete die Elemente aufgrund ihrer Masse auf einer Schraubenlinie [4]. In Bild 1 ist das Resultat der Abwicklung dieser Schraubenlinie in die Ebene für die ersten 17 Elemente stark vereinfacht nachgezeichnet.

Man darf davon ausgehen, dass de Chancourtois als Erster eine Art periodisches System postulierte, das auf Atommassen basierte. Interessant ist beispielsweise, dass die Elemente Sauerstoff, Schwefel, Selen und Tellur auf die gleiche senkrechte Geraden zu liegen kamen. Der Namen «vis tellurique» (tellurische Schraube) ist davon abgeleitet, dass sich Tellur im Zentrum des Systems befand.

Béguyer de Chancourtois und sein tellurisches System

Newlands und das Gesetz der Oktaven

Die Bestrebungen, Ordnung in die Welt der Elemente zu schaffen, erhielten mit der Verfügbarkeit verlässlicher Atommas-

In den Jahren 1863 bis 1866 publizierte der englische Chemiker John Alexander Reina Newlands (1837–1898) seine Ver-

No.

No.

No.

No.

No.

No.

No.

No.

H

F

Cl

Co & Ni

Br

Pd

I

Pt & Ir

Li

Na

K

Cu

Rb

Ag

Cs

Os

G*

Mg

Ca

Zn

Sr

Cd

Ba & V

Hg

Bo

Al

Cr

Y

Ce & La

U

Ta

Tl

C

Si

Ti

In

Zr

Sn

W

Pb

N

P

Mn

As

Di & Mo

Sb

Nb

Bi

O

S

Fe

Se

Ro & Ru

Te

Au

Th

Tabelle 2. Newlands nummerierte die Elemente nach steigenden Atommassen durch und fasste sie in Siebenergruppen zusammen. (Vereinfachte Darstellung nach [5], G* = Glucium ist ein alternativer Name für Beryllium.)

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CHEMIE

4-wertig

3-wertig

2-wertig

1-wertig

1-wertig

2-wertig

Element *)

—

—

—

—

Li ( 7.03)

Be (9,3?)

Differenz

—

—

—

—

16,02

(14,7)

C (12,0)

N (14,04)

O (16,00)

Fl (19,0)

Na (23,05)

Mg (24,0)

16,5

16,96

16,07

16,46

16,08

16,0

Si (28,5)

P (31,0)

S (32,07)

Cl (35,46)

K (39,13)

Ca (40,0)

89,1/2 (44,55)

44,0

46,7

44,51

46,3

47,6

—

As (75,0)

Se (78,8)

Br (79,97)

Rb (85,4)

Sr (87,6)

89,1/2 = 44,55

45,6

49,5

46,8

47,6

49,5

Sn (117,6)

Sb (120,6)

Te (128,3)

J (126,8)

Cs (133,0)

Ba (137,1)

89,4 = 2*44,7

87,4 = 2*43,7

—

—

71 = 2*35,5

—

Pb (207,0)

Bi (208,0)

—

—

(Tl (204?)

—

Element Differenz Element Differenz Element Differenz Element Differenz Element

*) In den Klammern sind die damals bekannten Atommassen aufgeführt.

Tabelle 3. Lothar Meyer publizierte im Jahr 1864 eine Tabelle, in der er die Elemente aufgrund ihrer Valenzen (Wertigkeiten) ordnete [6].

Innerhalb der Vertikalen betragen die Differenzen der Atommassen rund 16 bzw. ein- bis zweimal rund 46.

Lothar Meyer Lothar Meyer (1830–1895) stellte fest, die Differenzen der Atommassen von Elementen mit gleichen Valenzzahlen sich mehr oder weniger genau um 16 oder um das Ein- oder Mehrfache von 46 unterscheiden [6]. Die für die Präsentation gewählte Anordnung aus dem Jahr 1864 (Tabelle 3) erinnert bereits stark an die 3/2019

im Jahr 1869 von Mendelejew und Meyer publizierten periodischen Systeme der Elemente. (Davon mehr im zweiten Teil dieses Artikels.)

Literatur [1] John Dalton, «A New System of Chemical Philosophy», Part 1 (1808).

[2] Johann Christian Poggendorff, «Tafel über die Atomgewichte der elementaren Körper und deren hauptsächlichsten binairen Verbindungen», Pogg. Ann. 14, 566 (1828).

[3] J.W. Döbereiner, «Versuch zu einer Gruppirung der elementaren Stoffe nach ihrer Analogie», Pogg. Ann. 15, 301 (1829).

[4] Alexandre-Emile Béguyer de Chancourtois, «Mémoir sur un classement naturel des corps simples ou radicaux appelé vis tellurique», C.r. 54, 757 (1862).

[5] https://web.lemoyne.edu/giunta/ea/ NEWLANDSann.HTML#foot43; siehe auch John A. R. New-lands, «On the ‹Law of Octaves›, Chemical News 13, 130 (1866).

[6] Lothar Meyer, «Die modernen Theorien der Chemie und ihre Bedeutung für die chemische Statik», Seite 137, Breslau (1864).

Allgemeine Literatur/Übersichtsartikel: – «Development of the Periodic Chart», h t t p s : // w e b. a r c h i v e . o r g / w e b / 20061028133231/http://homepage.mac. com/dtrapp/periodic.f/dalton.html

– Georg Schwedt, «Noch mehr Experimente mit Supermarktprodukten: Das Periodensystem als Wegweiser», 2. Auflage, Wiley (2012).

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suche zur Ordnung der Elemente [5]. Er stellte fest, dass sich die chemischen Eigenschaften jeweils in der achten Position wiederholten, wenn er die Elemente nach steigenden Atommassen ordnete.

In einer 1866 veröffentlichten Tabelle sind jeweils sieben aufeinanderfolgende Elemente untereinander angeordnet.

(Die Edelgase waren noch nicht bekannt.) Ein Beispiel: Auf Fluor, Natrium, Magnesium, […] und Schwefel in der ersten Kolonne folgt in der nächsten Kolonne als achtes Element Chlor mit ähnlichen chemischen Eigenschaften wie Fluor (Tabelle 2). Newlands, der auch Musiker war, nannte dies in Anlehnung an die Musiktheorie «Gesetz der Oktaven». Dies war ein weiterer Schritt in Richtung Periodensystem, auch wenn New­lands von vielen Zeitgenossen nicht ernst genommen wurde.

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BIOWISSENSCHAFTEN

Synthese von Ribonukleinsäure

Neues Kapitel: Die RNA als Mikrochip

RNA ist in Zellen allgegenwärtig. Sie ist für den Transport von Information aus dem Nukleus, die Regulation der Genexpression und die Proteinsynthese zuständig.

Manche RNA-Moleküle, speziell bei Bakterien, katalysieren auch biochemische Reaktionen und dienen als Sensoren für Umweltsignale.

Die chemische Synthese von DNA und RNA begann in den frühen Zeiten der Molekularbiologie, wobei ihre Anfänge in den 60er-Jahren insbesondere auf die Arbeiten des Nobelpreisträgers Har Gobind Khorana zur Entschlüsselung des genetischen Codes zurückgehen. Seither gab es bedeutende Entwicklungen in der Synthesechemie. Die RNA-Synthese blieb ein schwieriges Forschungsgebiet mit vergleichsweise geringen Fortschritten, da die Notwendigkeit einer zusätzlichen Schutzgruppe an der 2’-Hydroxylgruppe des RNA-Ribosezuckers eine besondere Herausforderung darstellt. Chemiker des Instituts für Anorganische Chemie an der Fakultät für Chemie der Universität Wien und der McGill University konnten die RNA-Synthese nun einen grossen Schritt voranbringen.

Halbleitertechnologie und Synthese Um die chemische Syntheseeffizienz zu steigern, vereinten die Chemiker zwei Schlüsselkonzepte: Die Fotolithografie aus der Halbleiterherstellung und die Entwicklung einer neuen Schutzgruppe.

Zunächst adaptierten die Chemiker fotolithografische Fertigungstechnologien aus 10

Bild: pexels/CC0 Public Domain

Ribonukleinsäure (RNA) zählt neben DNA und Protein zu den drei primären biologischen Makromolekülen und war wahrscheinlich auch das erste, welches den frühen Formen des Lebens entsprang. Laut RNA-Welt-Hypothese ist RNA in der Lage, aus sich selbst heraus Leben hervorzubringen, Informationen zu speichern und biochemische Reaktionen zu katalysieren. Selbst in heutigen Lebensformen bestehen die komplexesten zellulären Funktionseinheiten, die Ribosomen, zum grössten Teil aus RNA. Chemiker der Fakultät für Chemie der Universität Wien und der McGill University haben nun einen neuen synthetischen Ansatz entwickelt, mit dem RNA etwa eine Million Mal effizienter chemisch synthetisiert werden kann als zuvor.

Chemiker adaptierten fotolithografische Fertigungstechnologien aus der Halbleiter-Chip-Industrie für die chemische Synthese von RNA.

der Halbleiter-Chip-Industrie, die üblicherweise für die Herstellung integrierter Schaltkreise verwendet wird, für die chemische Synthese von RNA. Eine biologische Fotolithografie ermöglicht es, RNAChips mit einer Dichte von bis zu einer Million Sequenzen pro Quadratzentimeter herzustellen. Statt ultraviolettem Licht, das bei der Herstellung von Computerchips für die Siliciumätzung und -dotierung genutzt wird, greifen die Forscher auf UV-A-Licht zurück. «Kurzwelliges ultraviolettes Licht wirkt sich sehr destruktiv auf RNA aus – wir sind bei der Synthese deshalb auf UVA-Licht beschränkt», erklärt Mark Somoza vom Institut für Anorganische Chemie.

Neben der innovativen Verwendung der Fotolithografie konnten die Forscher auch eine neue Schutzgruppe für die RNA 2’Hyd­roxylgruppe entwickeln, die mit fotolithografischer Synthese kompatibel ist.

Die neue Schutzgruppe ist Acetallevulinylester (ALE), der ebenfalls sehr hohe Ausbeuten (über 99 Prozent) der Koppelungsreaktionen zwischen den zugegebenen

RNA-Monomeren bei der Verlängerung des RNA-Strangs ergibt. «Die Kombination von hohen Syntheseausbeuten und der einfachen Handhabung rückt die Herstellung von längeren und funktionalen RNA-Molekülen auf Mikrochips in absehbare Zukunft», sagt Jory Liétard, Post-Doc der Gruppe von Mark Somoza.

Originalpublikation J. Lietard et al., «In situ Synthese von high-density RNA Mikroarrays mittels Fotolithografie», Angewandte Chemie (2018); DOI: 10.1002/anie.201806895 Kontakt Mark Somoza Institut für Anorganische Chemie Universität Wien Althanstrasse 14 (UZA II) A-1090 Wien +43 1 4277 526 43 mark.somoza@univie.ac.at www.univie.ac.at

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BIOWISSENSCHAFTEN

Einblick in den Fotosyntheseapparat

So binden Pflanzen ihren grünen Farbstoff Wenn es grünt in der Natur, dann ist Chlorophyll im Spiel. Dies ist der Farbstoff, den alle Pflanzen für ihre Fotosynthese verwenden. Es gibt zwei Varianten, Chlorophyll a und Chlorophyll b, die strukturell einander sehr ähnlich sind, aber unterschiedliche Farben aufweisen – blaugrün beziehungsweise gelbgrün. Beide Farbstoffe haben in der Fotosynthese verschiedene Aufgaben; daher werden sie sehr selektiv von den Fotosyntheseproteinen der Pflanzen gebunden. Wie jedoch diese Pflanzenproteine die beiden Chlorophylle mit ihren kleinen Strukturunterschieden erkennen und selektiv binden können, das war bisher weitgehend unklar.

der JGU (Arbeitsgruppe Paulsen) und der Universität Padua in Italien (Gruppe von Professor Carbonera). «Dies ist ein schönes Beispiel für eine erfolgreiche internationale Zusammenarbeit», stellt Paulsen fest, «nicht nur im Sinne der Forschung, sondern auch bei der Begleitung eines Promotionsstudiums.»

Bild: Alessandro Agostini

Forscher der Johannes-Gutenberg-Universität Mainz (JGU) sind zusammen mit zwei japanischen Kollegen der Lösung dieses Rätsels ein Stück nähergekommen. Das Team um Harald Paulsen vom Fachbereich Biologie verwendete das sogenannte Wasserlösliche Chlorophyllprotein aus Blumenkohl und aus Virginischer Kresse als Modellprotein. Dieses Protein besitzt nur eine einzige Chlorophyllbindestelle pro Proteinmolekül und kann beide Varianten des Farbstoffs binden. Durch Variation der Aminosäuren in der Chlorophyll-Bindestelle änderte sich die Präferenz des Proteins für eine der beiden Farbstoffvarianten. Im Extremfall machte der Austausch einer einzigen Aminosäure aus einem Chlorophyll-b- ein Chlorophyll-a-bindendes Protein; dabei änderten sich die relativen Bindestärken 40-fach. «Das erklärt noch nicht alles zur Spezifität für Chlorophyll a oder Chlorophyll b im Fotosyntheseapparat», so Paulsen. «Aber unsere Ergebnisse liefern wertvolle Hypothesen, die sich jetzt an Fotosynthese-Proteinen testen lassen. Auf

Vier Wasserlösliche Chlorophyllproteine (hellbraun) bilden gemeinsam einen Hohlraum und binden darin vier Chlorophylle (grün).

längere Sicht können diese Ergebnisse dazu beitragen, die Lichtsammlung in der Solartechnik zu verbessern.»

Einer der Erstautoren der Veröffentlichung ist Alessandro Agostini; er erhielt seinen Doktortitel für eine Arbeit zum Wasserlöslichen Chlorophyllprotein gleichzeitig von

Originalpublikation D. M. Palm et al., «Chlorophyll a/b binding-specificity in Water-Soluble Chlorophyll Protein», Nature Plants (2018); DOI: 10.1038/s41477-018-0273-z Kontakt Prof. Dr. Harald Paulsen Institut für Molekulare Physiologie Johannes Gutenberg-Universität Mainz Johann-Joachim-Becher-Weg 7 D-55128 Mainz +49 6131 39 24633 paulsen@uni-mainz.de www.uni-mainz.de

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BIOWISSENSCHAFTEN

Wie Fische in Salzwasser überleben

Intrazelluläre Wechselwirkung

TMAO und Harnstoff sind Moleküle, die den osmotischen Druck in lebenden Zellen beeinflussen, sogenannte Osmolyte.

Durch eine hohe Konzentration von TMAO und Harnstoff können Seetiere den osmotischen Druck in ihren Zellen auf einem Wert halten, der vergleichbar mit dem des umgebenden Salzwassers ist. Zusätzlich zu ihrer osmotischen Wirkung haben die beiden Moleküle noch Nebeneffekte auf die in den Zellen vorhandenen Proteine.

Auf der einen Seite destabilisiert Harnstoff die Proteine in den Zellen und sorgt damit für ein Absterben der Zellen. Auf der anderen Seite stabilisiert eine nicht zu grosse Menge TMAO die Proteine.

In lebenden Zellen sind sowohl TMAO als auch Harnstoff in einem Verhältnis von 1:2 (TMAO:Harnstoff) zu finden, und es wird

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angenommen dass beide Moleküle eine Bindung ausbilden. Während jedes einzelne Molekül auf die Proteine einer Zelle stabilisierend beziehungsweise destabilisierend wirkt, wechselwirkt die Kombination der beiden Moleküle nicht mehr mit den Proteinen – der Effekt wird also durch

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Forscher studieren die molekularen Prozesse, mit denen Fische sich an die rauen Bedingungen in Salzwasser anpassen können.

die Verbindung der Moleküle aufgehoben.

Die Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung haben nun zusammen mit Wissenschaftlern aus Japan, China und den USA untersucht, wie genau sich die beiden Moleküle verbinden. Bisher wurde davon ausgegangen, dass sich die beiden Moleküle durch eine Wechselwirkung des in Harnstoff vorhandenen Wasserstoffatoms sowie des in TMAO vorhandenen Sauerstoffatoms durch sogenannte Wasserstoffbrückenbindungen verbinden. Im Gegensatz dazu haben andere experimentelle Untersuchungen gezeigt, dass die beiden Moleküle keine Wasserstoffbrückenbindungen auszubilden scheinen.

Um das Rätsel zu lösen, haben die Forscher nun die intermolekularen Wechselwirkungen

BEIDESKÖNNER

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Y. Nagata / MPI-P (CC-BY-SA)

Für Seetiere ist es wichtig, dass der Druck in ihren Zellen – der sogenannte osmotische Druck – dem äusseren Wasserdruck entgegenwirkt, damit sie in Salzwasser überleben können. Ansonsten würden ihre Zellen implodieren oder explodieren. Forscher haben in der Vergangenheit herausgefunden, dass in der Zelle zwei Moleküle für die Kontrolle des Drucks verantwortlich sind. Diese werden Trimethylamin-N-oxid (TMAO) und Harnstoff genannt.

Bisher war jedoch unklar, warum zwei unterschiedliche Moleküle notwendig sind. In einer internationalen Kollaboration haben Forscher des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung dieses Rätsel nun gelöst.

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BIOWISSENSCHAFTEN

sowohl theoretisch als auch experimentell untersucht. In ihrer Arbeit haben sie in Wasser gelöste TMAO- und Harnstoffmoleküle untersucht. Dies stellte eine erste Herausforderung dar, da die Moleküle sich in Wasser schnell bewegen und daher eine Messung der molekularen Bindungen schwierig ist.

Daher haben die Forscher zunächst Computersimulationen der beiden Moleküle durchgeführt, um hiermit die Bindungseigenschaften theoretisch zu beschreiben.

Mit zusätzlichen Messungen Ergebnisse vergleichen Um ihre theoretischen Ergebnisse zu bestätigen, haben die Wissenschaftler im Anschluss daran spektroskopische Messungen im Infrarotbereich sowie magnetresonanzspektroskopische Messungen durchgeführt, die sie mit den theoretischen Ergebnissen vergleichen konnten.

Basierend auf der Übereinstimmung von

Messung und Simulation, stellten die Forscher fest, dass TMAO und Harnstoff keine Wasserstoffbrückenbindungen ausbilden, wenn sie in Wasser gelöst werden. Sie konnten zeigen, dass das Sauerstoffatom von TMAO nicht mit dem Wasserstoffatom von Harnstoff wechselwirkt, jedoch eine Bindung mit dem Wasserstoffatom von Wasser eingeht.

Daher ist das Sauerstoffatom von TMAO bereits mit Wasser verbunden, steht also nicht mehr für eine Verbindung mit Harnstoff zur Verfügung. Um die interzellulären Proteine jedoch zu schützen, müssen sich beide Moleküle trotzdem verbinden – jedoch, wie die Forscher zeigen konnten – durch eine Verbindung an einer anderen Stelle des TMAO-Moleküls, die einen wasserabweisenden (hydrophoben) Charakter hat.

Das molekulare Verständnis, wie Moleküle in Zellen die Struktur von Proteinen kontrollieren, ist der Schlüssel zum Verständnis der biologischen Wirkung dieser Moleküle.

Originalpublikation Wen JunXie, Seoncheol Cha, Tatsuhiko Ohto, Wataru Mizukami, Yuezhi Mao, Manfred Wagner, Mischa Bonn, Johannes Hunger, Yuki Nagata, «Large Hydrogen-­ Bond Mismatch between TMAO and Urea Promotes Their Hydrophobic Association», Chem (2018); DOI: 10.1016/j.chempr.

2018.08.020 Kontakt Dr. Yuki Nagata +49 6131 379 380 nagata@mpip-mainz.mpg.de Dr. Johannes Hunger +49 6131 379 765 hunger@mpip-mainz.mpg.de Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Hofgartenstrasse 8 D-80539 München www.mpg.de

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BIOWISSENSCHAFTEN

Maschinelles Lernen genutzt

Der Zelloberfläche ein Gesicht geben

Auf der Oberfläche von Zellen, verankert in der Zellmembran, befindet sich eine Vielzahl verschiedener Proteine, die für die Zelle lebenswichtige Funktionen ausüben.

Sie sind Antennen in die Aussenwelt, die Signale senden und empfangen, dank derer Zellen miteinander kommunizieren können. Sie sind auch Schleusen für Moleküle und transportieren Stoffe in und aus der Zelle, und sie ermöglichen, dass sich Zellen an anderen Zellen oder Strukturen festhalten können.

Die Medizin interessiert sich sehr für Oberflächenproteine und nutzt sie, um Krankheiten zu behandeln. Rund zwei Drittel der bekannten Medikamente entfalten ihre Wirkung dadurch, dass sie passgenau an ein Oberflächenprotein andocken und eine zelluläre Signalkaskade in Gang setzen.

Überholtes Paradigma Doch so praktisch und einfach das klingen mag: Der bisherige Ein-Medikament-eine-Zielstruktur-Ansatz hat den gewichtigen Nachteil, dass Ziel-Oberflächenproteine auch auf vielen unterschiedlichen Zelltypen vorkommen. Viele Medikamente richten sich daher nicht nur an den Zelltyp, den man angreifen möchte, sondern zusätzlich auch an andere Zellen. Dies ist eine Ursache, warum viele Medikamente ungewollte Nebenwirkungen hervorrufen.

Forscherinnen und Forscher aus der Gruppe von ETH-Professor Bernd Wollscheid vom Institut für Molekulare Systembiologie und dem Department für Gesundheitswissenschaften und Technologie (D-HEST) erforschen deshalb die Verteilung und Anordnung der Oberflächenproteine auf den Zellen. Damit möchten sie in einem neuen Ansatz geeignetere Ziele für medikamentöse Interventionen finden.

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Bild: Google Ear th/Landsat/Copernicus

ETH-Forscher haben mithilfe von maschinellem Lernen erstmals Proteine auf der Oberfläche von Zellen umfassend untersucht und katalogisiert. Die Erkenntnisse ermöglichen einen neuen Ansatz in der Medikamentenforschung.

Die Oberfläche einer Zelle und ihrer Oberflächenproteine ist proportional zur dreifachen Grös­ se des New Yorker Central Park und der Menschen, die sich darin aufhalten. Baseballfelder entsprechen funktionalen Einheiten, die Spieler einzelnen Proteinen mit speziellen Funktionen.

Da die Vielfalt der Oberflächenproteine von menschlichen Zellen bisher kaum erforscht war, erstellte Wollscheids Doktorandin Damaris Bausch-Fluck zusammen mit dem Bioinformatiker Ulrich Goldmann aus derselben Gruppe in einem ersten Schritt ein Inventar dieser Moleküle.

Die Forschenden nutzten dabei die Vorteile maschinellen Lernens: Erstellt wurde das Inventar von einem Computer, dem die Wissenschaftler beibrachten, welche Eigenschaften und Merkmale Oberflächenproteine haben. Dazu fütterten sie den Rechner mit zuvor experimentell erhobenen Proteindaten. Dann liessen die Forschenden die Maschine ausrechnen und voraussagen, welche der rund 20 000 Proteine des Menschen an der Oberfläche von Zellen vorkommen können.

Weitgehend richtige Voraussagen Das vom Computer erzeugte Inventar umfasste schliesslich rund 2900 verschiedene Proteine. Mit anderen Worten: Jedes siebte Protein von menschlichen

Zellen könnte an ihren Oberflächen erscheinen. Der neu entwickelte Algorithmus hatte bei seiner Voraussage eine hohe Treffsicherheit. In mehr als 93 Prozent der Fälle lag der Computer richtig, wie eine nachträgliche experimentelle Überprüfung ergab.

Die Zahl von Oberflächenproteinen schwankt zudem stark von Zelltyp zu Zelltyp, wie die Forscherinnen zeigen konnten. Die Wissenschaftler benutzten öffentlich verfügbare Daten von Zelllinien und konnten zeigen, dass bei Immunzellen nur rund 500 verschiedene Oberflächenproteine vorhanden sind, bei Lungen- und Hirnzellen jedoch mehr als 1000. Die grösste Vielfalt an Oberflächenproteinen besitzen primäre Stammzellen: 1800 verschiedene Proteine kommen bei ihnen vor. «Zelllinien haben ein weniger kom­ plexes Oberflächenproteom als frisch aus Körpergewebe isolierten Zellen, da Zell­ linien weniger vielfältige Wechselwirkungen erfahren», betont Wollscheid. Die ETH-Forscher haben ihre Ergebnisse wiederum in einer öffen­tlichen Datenbank hinterlegt.

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Bild: T. Fluck Graphic & Motion Design

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Dasselbe Oberflächenprotein (John) wird nachträglich mit verschiedenen «Werkzeugen» ausgestattet (PTM 1 bis 3 = posttranslationale Modifikationen), damit John in der jeweiligen funktionalen Insel (space 1 bis 3) eine andere Rolle spielen kann (Coach, Elternteil, Geschäftsmann).

Organisation und Verteilung entscheidend Die Kenntnis über das Vorkommen und die Vielfalt der Oberflächenproteine führt allerdings nicht automatisch zu neuen Wirkstoffen. «Oberflächenproteine sind nicht gleichmässig verteilt, sondern inselartig angeordnet in funktionalen Einheiten mit wechselnden Proteinzusammensetzungen und somit wechselnden Funktionen», sagt Damaris Bausch-Fluck, die Erstautorin nicht nur der obgenannten Studie ist, sondern auch von einem Übersichtsartikel in der Fachzeitschrift «Current Opinion in Chemical Biology». Dort beschreibt sie zusammen mit den Kollegen, wie Oberflächenproteine im Nanometer Bereich organisiert sein könnten und wie diese Proteininseln die Funktion und Signalleitung beeinflussen können.

Folgende Analogie hilft, die Anordnung von Oberflächenproteinen und ihre Funktion zu verstehen: Wäre ein Protein so gross wie ein Mensch, dann wäre die Fläche der Zelloberfläche dreimal so gross wie der Cen­ tral Park in New York. Die Baseballfelder im Park wären dann eine solche funktionale Insel, auf der sich Proteine – die Spieler – zu einer besonderen Funktion – dem Baseballspiel – gruppieren. Verlassen die Spieler das Spielfeld, verlieren sie ihre Funktion.

Nachträgliche Veränderungen verändern Funktion Ausserdem stellt jeder Zelltyp die Oberflächenproteine in unterschiedlichen Konzentrationen her. Und schliesslich können Oberflächenproteine nach ihrer Herstellung 3/2019

verändert, beispielsweise mit Zuckermolekülen oder Phosphaten «dekoriert» werden.

Dadurch übernehmen sie andere Funktionen als ohne diese molekulare Dekoration.

Bernd Wollscheid spricht daher nicht von Proteinen, sondern von Proteoformen. Das Grundgerüst mag immer gleich sein – durch die nachträglichen Veränderungen entstehen aus dem ursprünglichen Protein mehrere unterschiedliche Formen mit verschiedenen Funktionen.

Inseln als therapeutische Ziele «Für die Entwicklung neuer Wirkstoffe ist es deshalb entscheidend, funktionale Einheiten mit mehreren Proteinen zu kennen und als mögliche Zielstruktur ins Auge zu fassen», sagt Wollscheid. Statt an ein spezifisches Protein könnten beispielsweise Antikörpermedikamente mehrere verschiedene Zielstrukturen gleichzeitig andocken, um eine funktionale Insel ausser Kraft zu setzen. Da die Inseln viel spezifischer sind für gewisse Zelltypen, etwa Krebszellen, ist es denkbar, dass sich Krankheiten auf diese Weise gezielter und mit weniger Nebenwirkungen behandeln lassen.

«Zurzeit sind wir daran, die vielen weissen Flecken auf den Oberflächen-Landkarten verschiedener Zelltypen zu erforschen – fast wie die Pioniere, die einst zu unbekannten Kontinenten aufbrachen», erklärt Wollscheid.

Originalpublikationen D. Bausch-Fluck et al., «The in silico Human Surfaceome», PNAS (2018); DOI: 10.1073/pnas.1808790115 D. Bausch-Fluck et al., «Surfaceome nanoscale organization and extracellular interaction networks», Current Opinion in Chemical Biology (2019), DOI: 10.1016/j. cbpa.2018.09.020 Kontakt Peter Rüegg Hochschulkommunikation ETH Zürich Rämistrasse 101 CH-8092 Zürich +41 44 632 42 44 news@hk.ethz.ch www.ethz.ch/news

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LABOR

Bakterien auf der Spur

Labor in Chip-Grösse

Er ist kaum grösser als eine Streichholzschachtel und doch befindet sich auf diesem Chip ein Labor en miniature. In etwa 2000 Kanälen von einem tausendstel Millimeter Durchmesser wachsen einzelne Bakterienzellen, welche die Forscher um Erik van Nimwegen vom Biozentrum der Universität Basel genau untersuchen können. Denn die Aufnahmen von Tausenden von mikroskopischen Bildern in kürzesten Zeitabständen erlauben es, das Wachstum und Verhalten mehrerer Generationen einzelner Escheria-coli-Bakterien über Tage hinweg zu verfolgen.

Die Fülle an Daten wird durch eine neuartige Software zur Bildauswertung namens MoMA automatisch analysiert und präzise quantifiziert. MoMA wurde gemeinsam mit der Gruppe von Gene Myers, Professor am Max-Planck-Institut für Molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden, entwickelt.

Mit Mikrofluidik das Verhalten analysieren Mit dem neuen System können die Forscher untersuchen, wie Gene in einzelnen Zellen genau reguliert werden, wenn sich die Umweltbedingungen verändern. So erhalten sie nicht nur einen Einblick in genregulatorische Prozesse, sondern auch einen Überblick über die vielfältigen Reaktionen, mit denen Bakterien auf Umwelteinflüsse antworten.

Zum Beispiel lässt sich ermitteln, wie einzelne Bakterienzellen reagieren, wenn sie einem Antibiotikum ausgesetzt werden: ob sie absterben, ihr Wachstum einstellen oder sich einfach ungestört weitervermehren. Beobachten kann man auch, wie sich die zunehmende Wirkungsdauer des Antibiotikums auf die Zellen auswirkt. Das ist wichtig, um zu verstehen, warum nicht immer alle Krankheitserreger durch Antibiotika getötet werden.

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Bild: Universität Basel, Biozentrum

Forscher am Biozentrum der Universität Basel haben gemeinsam mit Kollegen am Max-Planck-Institut in Dresden ein neues Mini-Labor mit automatischer Analysesoftware entwickelt. Damit kann die Genregulation in einzelnen Bakterienzellen bei kontrolliert veränderten Umweltbedingungen untersucht werden.

Mikrofluidik-System, mit dem das Wachstum und die Genexpression einzelner Bakterien verfolgt werden kann.

«Mit dem Mikrofluidik-Chip können wir auch beantworten, wie Bakterien miteinander kommunizieren, wie sie auf Stress reagieren oder inwiefern familiäre Beziehungen eine Rolle bei Anpassungsstrategien spielen», so van Nimwegen. «Solche Einzelzellanalysen halte ich für sehr wichtig, denn oft sind die Messungen von Zellgemeinschaften irreführend, da die Heterogenität der einzelnen Zellen herausgemittelt wird.»

Zelluläres Gedächtnis ist wichtig für die Anpassung Die Leistungsfähigkeit des Chiplabors demonstrierten die Forscher an einem Modellsystem der Genregulation, dem Lac-Operon.

«Wir haben mithilfe des grün fluoreszierenden Proteins beobachten können, wie sich E. coli-Bakterien an einen regelmässigen Wechsel zwischen den Nährstoffen Glukose und Laktose anpassen. Das Lac-Operon wird seit mehr als fünfzig Jahren erforscht; dennoch konnten wir mit unseren Einzelzell-Analysen ganz neue Eigenschaften aufdecken», sagt van Nimwegen.

Es zeigte sich: Im ersten Durchgang stellen die Bakterien ihren Stoffwechsel zeitlich verzögert, wenn auch unterschiedlich schnell auf die Laktoseverwertung um. Bei wiederholten Wechseln von Glukose zu Laktose fand dieses Umschalten viel

schneller statt, und die Zellen fingen viel eher wieder an zu wachsen. «Erstaunlicherweise ist die zeitliche Verzögerung der Reaktion bei verwandten Bakterien sehr ähnlich», so van Nimwegen. «Demnach scheinen die Zellen das Verhalten ihrer Vorfahren in Erinnerung zu behalten.»

Das Chiplabor der Basler Forscher eignet sich für ein breites Spektrum von Anwendungen. Alle relevanten Informationen zum Chip-Design und den Experimenten, die MoMA-Software zur Bildanalyse sowie die benötigten Originaldaten sind online frei zugänglich.

Originalpublikationen Matthias Kaiser et al., «Monitoring single-cell gene regulation under dynamically controllable conditions with integrated microfluidics and software», Nature Communications (2018), DOI: 10.1038/s41467-017-02505-0 Kontakt Prof. Dr. Erik van Nimwegen Biozentrum Universität Basel Petersplatz 1 CH-4001 Basel +41 61 207 15 76 erik.vannimwegen@unibas.ch www.unibas.ch

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LABOR

HPLC-Methodenentwicklung

Bestimmung von Isoflavonen in Nahrungsmitteln Die hier vorgestellte Methodenentwicklung einer schnellen und robusten HPLC-Analyse von Isoflavonen kann die Erforschung und Routineanalyse von Nahrungsinhaltsstoffen erleichtern. Es wurden zwei verschiedene C18-Selektivitäten eingesetzt. Mit der hydrophilen Phase, Hydrosphere C18, wird der Einfluss der Essigsäurekonzentration auf die chromatographische Trennung gezeigt. Mit der sehr robusten voll LC-MS-kompatiblen Phase, YMC-Triart C18, wurde eine Methode entwickelt, welche sowohl für LC/MS- als auch UHPLC einsetzbar ist.

Soja ist die weltweit wichtigste Quelle für Pflanzenöl und leistet aufgrund vieler sekundärer Pflanzeninhaltsstoffe einen Beitrag für eine gesunde Ernährung. In den Bohnen sind zum Beispiel Isoflavone enthalten, die sich positiv auf den Hormonhaushalt auswirken, allerdings auch unerwünschte Nebeneffekte zeigen können.

Die hier vorgestellte Methodenentwicklung einer schnellen und robusten HPLC-Analyse von Isoflavonen kann die Erforschung und Routineanalyse von Nahrungsinhaltsstoffen erleichtern.

Beschwerden in den Wechseljahren werden häufig mit Phytoöstrogenen behandelt. Die Pflanzenhormone dienen der Vorbeugung und Abschwächung von Hitzewellen, als Prävention von Osteoporose und Arteriosklerose sowie der Senkung des Krebsrisikos. Eine wichtige natürliche Quelle dieser sekundären Pflanzenstoffe stellt die Sojabohne dar. Epidemiologische Studien legen nahe, dass Japanerinnen und Chinesinnen aufgrund des häufigeren Verzehrs von Soja viel seltener unter den Begleiterscheinungen der Wechseljahre leiden. In der Sojabohne sind es die Isoflavone, die durch ihre östrogenähnliche Wirkung die beschwerdereiche Hormonumstellung in den Wechseljahren positiv beeinflussen können.

Neben den positiven Aspekten zeigen aktuelle Untersuchungen aber auch unerwünschte Nebeneffekte. Besonders Frauen, die ein höheres Risiko besitzen, an ¹ YMC Co., LTD., ² YMC Europe GmbH, D-Dinslaken

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Bild: Pixabuy

Ute Schlund², Daniel Esser², Noriko Shoji¹, Masako Moriyama¹, Naohiro Kuriyama¹ und Friederike Becker²

Abbildung 1: Sojabohnen sind ein wichtiger Öllieferant und dienen darüber hinaus zur Behandlung und Vorbeugung von Krankheiten.

Abbildung 2: Isoflavone in Sojabohnen.

Brustkrebs zu erkranken, oder schon erkrankt sind, sollten auf die Einnahme von Phytoöstrogenen verzichten. Zudem sollte für Kinder eine gesundheitsfördernde Tagesdosis erarbeitet werden. Daher ist es erforderlich, zur Gehaltsbestimmung von

Isoflavonen eine routinetaugliche und schnelle Analysenmethode zu entwickeln.

Besonders geeignet sind chromatographische Methoden unter herkömmlichen RPHPLC Bedingungen, die eine effektive Trennung der Analyten ermöglichen. Soja17

LABOR

Abbildung 3: Einfluss der Essigsäurekonzen­ tration auf die chromatographische Trennung der Isoflavone in Sojabohnen. Peak-Zuordnung: 1: D; 2: Gl; 3: G; 4: MD; 5: MGI; 6: AD; 7: AGI; 8: MG; 9: De; 10: Gle; 11: AG; 12: Ge (Säule: Hydrosphere C18; 150 × 4,6 mm ID; 5 µm; Fluss: 1,0 ml/min; Temperatur: 35 °C; Detektion: UV [254 nm]; Injektion: 10 µl (0,01 mg/ml); Eluent: A: Wasser/Essigsäure; B: Acetonitril/Essigsäure; Gradient: 15–30 % Acetonitril [0–30 min]).

Abbildung 4: Übersicht der Peakauftrennung aus den Chromatgrammen in Abbildung 3.

bohnen enthalten neun glykosidische und drei aglykonische Isoflavone (s. Abbildung 2). Die Analyse der strukturell sehr ähnlichen polaren Substanzen ist nicht immer einfach, da die Selektivität von herkömmlichen C18-Phasen keine hinreichend guten Ergebnisse liefert [1].

HPLC-Methodenentwicklung Zur Methodenentwicklung wurde das hydrophile YMC-Säulenmaterial Hydrosphere C18 ausgewählt, das sich durch ein hydrophiles Endcapping auszeichnet. Die hydrophile Modifikation soll eine chromatographische Analyse von fast identischen polaren Strukturen ermöglichen.

Für die Extraktion der Isoflavone aus fester Matrix wurden die Proben mit einer Ethanol-Wasser-Mischung (50:50) versetzt und für eine Stunde bei Raumtemperatur 18

gerührt. Nach der Filtration mit Filterpapier (Nr. 5A) wurden die Proben mit einem 0,2-µm-Filter für die HPLC vorbereitet. Es zeigte sich, dass mit einem Acetonitril-Wasser-Gradienten mit Essigsäure alle Komponenten gut getrennt werden können (s. Abbildung 3, Chromatogramm a). Durch weitere Variationen der Säurekonzentration konnte die Trennung optimiert werden. Das Peak-Paar 10 und 11 (Glycitein und 6“-O-Acetylgenistin) zeigte mit hoher Säurekonzentration eine Basislinientrennung, allerdings verschlechterte sich die Trennung des Peak-Paares 7 und 8 (6“-O-Acetylglycitin und 6“-O-Malonylgenistin). Mit einer mittleren Säurekonzentration von drei Prozent werden alle Komponenten fast basisliniengetrennt (s.

Abbildung 3, Chromatogramm c sowie Abbildung 4). Die Methode wurde auf dem YMC-Säulenmaterial Hydrosphere C18 (5 µm) mit einer Säulendimension von 150 × 4,6 mm ID entwickelt.

Durch den Einsatz von 3-µm-Partikeln und Anpassung der Säulendimension (Durchmesser und/oder Säulenlänge) kann die Analysenzeit erheblich verringert werden.

Dabei ist zu beachten, dass das Gradientenvolumen konstant bleibt. In Abbildung 5a und 5b wird der Methodentransfer von einer 150 mm Säule auf eine 50 × 4,6 mm ID Säule gezeigt. Die Flussänderung von 1,0 ml/min auf 1,5 ml/min ermöglicht die gleichbleibende Auflösung ohne Änderung des Elutionsprofils.

Eine Änderung des Gradientenverlaufs kann die Auflösung sogar verbessern (s.

Abbildung 5 c). Das kritische Peak-Paar 10 und 11 ist nun basisliniengetrennt. Die Auflösung dieser HPLC-Methode kann durch den Einsatz von 2-µm-Partikeln noch weiter verbessert werden (Abbildung 5 d). Dabei wurden die chromatographischen Bedingungen an die geänderten Säulendimensionen angepasst. Abschlies­ send wurde der Fluss erhöht, um die Analysenzeit weiter zu verkürzen (s. Abbildung 5e).

Ziel der vorliegenden Untersuchung war die Bestimmung von Isoflavon-Gehalten in unterschiedlichen sojahaltigen Lebensmitteln. Es wurden Sojabohnen, Tofu, ein Nahrungsergänzungsmittel und ein Sojagetränk untersucht. Abbildung 6 zeigt, dass ­sich die HPLC-Methode sehr gut zur Gehaltsbestimmung von Realproben eignet.

Abbildung 5: Methodentransfer Peak-Zuordnung: siehe Abbildung 3 (Säule: Hydrosphere C18; Temperatur: 35 °C; Detektion: UV [254 nm]; Eluent: A) Wasser/Essigsäure [100/3], B) Acetonitril/Essigsäure [100/3]).

LC/MS- und UHPLCkompatible Analytik Massenspektrometer sind ein wirksames Instrument zur Identifikation und Quantifizierung von Isoflavonen in Lebensmitteln.

Eine geeignete Methode wurde mit dem hoch stabilen und damit MS-kompatiblen Säulenmaterial YMC-Triart C18 entwickelt, welches auch für die UHPLC mit 1,9 µm verfügbar ist. Als Lösungsmittel wurden Wasser und Acetonitril übernommen und das saure Additiv den Anforderungen der MS angepasst. Dazu wurde die Essigsäure durch Ameisensäure ersetzt. Durch den niedrigeren pKa = 3,8 gegenüber pKa (Essigsäure) = 4,8 war bereits ein geringerer Anteil von 0,1 % zielführend. Die Methode wurde auf einer 50 × 2,0 mm ID Säule mit 3 µm Partikeln entwickelt. Wie das Chromatogramm in Abbildung 7 zeigt können auch mit dieser Methode alle Analyten basisliniengetrennt werden. Um die Analysendauer bei gleichbleibender Trennleistung zu verkürzen, kann analog wie zuvor unter Einsatz von 1,9 µm Partikeln und Anpassung des Gradienten bzw. der Flussrate auf UHPLC-Bedingungen herunterskaliert werden.

Abbildung 8 zeigt die erfolgreiche Analyse eines Nahrungsergänzungsmittels mit der entwickelten Methode aus Abbildung 7.

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LABOR

Abbildung 7: LC/MS-kompatible Methode (Säule: YMC-Triart C18 (3 µm, 12 nm, 50 × 2,0 mm ID); Eluent A) Acetonitril/Wasser/HCOOH (10/90/0,1); Eluent B) Acetonitril/Wasser/HCOOH (60/40/0,1); Gradient: 4–40 % B (1–12 min); Flussrate: 0,4 mL/min.; Temp.: 25 °C. Detektion: UV (254 nm); Injektion. 2 µL; Probe: 0,01 mg/mL).

Abbildung 6: Chromatographische Untersuchung von Sojaprodukten. a) Standard (0,01 mg/ml); b) Sojabohnen (1 g/30 mm); c) Tofu (5 g/30 mm); d) Nahrungsergänzungsmittel (50 mg/30 mm); e) Sojagetränk.

Peak- Zuordnung: s. Abbildung 2 (Säule: YMC-UltraHT Hydrosphere C18; 50 × 20 mm ID; 2 µm; Fluss: 0,9 ml/min; Temperatur: 35 °C; Detektion: UV (254 nm); Injektion: 0,6 ml; Eluent: A: Wasser/Essigsäure (100/3); B: Acetonitril/Essigsäure (100/3); Gradient: 12,5 bis 30 % Acetonitril [0 bis 3,3 min]).

Zur Probenvorbereitung wurden die Proben mit einer Ethanol-Wasser-Mischung (50:50) versetzt und für eine Stunde bei Raumtemperatur gerührt. Nach der Filtration mit Filterpapier (Nr. 5A) wurden die Proben mit einem 0,2-µm-Filter für die HPLC vorbereitet und anschliessend injiziert.

Zusammenfassung Ziel der vorliegenden Untersuchung war die Methodenentwicklung zur Bestimmung von Isoflavon-Gehalten in unterschiedlichen sojahaltigen Lebensmitteln. Dabei wurden zwei verschiedene C18-Selektivitäten eingesetzt. Die hydrophile Phase, Hydrosphere C18, ist mit Wasser/Acetonitril/ Essigsäure nicht nur in der konventionellen HPLC einsetzbar, sondern durch die Verwendung von 2-µm-Partikeln auch für eine schnelle Analytik geeignet. Mit der sehr robusten LC-MS-kompatiblen Phase, YMC-Triart C18, wurde eine Methode entwickelt, welche sowohl für LC/MS- als auch UHPLC einsatzbar ist.

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Abbildung 8: Chromatographische Untersuchung von Sojaprodukten (Säule: YMC-Triart C18 (3 µm, 12 nm, 50 × 2,0 mm ID); Methode siehe Abbildung 7; Injektion 2 µL; Probe: 1 g/50 ml).

Originalpublikation N. Shoji, M. Moriyama, N. Kuriyama, «Ul­ tra-fast LC analysis of soy isoflavones in food and dietary supplements using newly developed 2 µm RP-column designed for polar compounds», HPLC 2007: 31. International Symposium on High Performance Liquid Phase Separations and Related Techniques.

Kontakt YMC Schweiz GmbH Im Wasenboden 8 CH-4056 Basel +41 61 561 80 50 info@ymc-schweiz.ch www.ymc-schweiz.ch

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Neuheit für minimalinvasive Operationen

Kleinster steuerbarer Katheter Wissenschaftler entwickelten einen sehr kleinen, magnetisch steuerbaren Katheter für minimalinvasive Operationen. Weil seine Steifigkeit veränderbar ist, können Chirurgen damit im Körperinnern komplexere Bewegungen durchführen und es besteht ein geringeres Verletzungsrisiko für Patienten.

Bild: ETH Zürich

Es ist ein gängiges Prozedere bei Patienten mit Herzrhythmusstörungen: Ein Chirurg verödet im Herzen jene Regionen, welche unerwünschte elektrische Impulse verursachen. Die entsprechende Operation ist minimalinvasiv. Der Arzt führt über eine Körpervene einen Katheter bis ins Herz und erzeugt damit lokal Wärme, so dass die entsprechenden Stellen veröden. Um die Katheterspitze präzise durch die Blutgefässe und das Herz navigieren zu können, kann der Chirurg manuell über einen im Innern des Katheters verlaufenden Zugdraht dessen Spitze biegen. Allerdings nur in zwei Richtungen: nach links und nach rechts.

Veränderbare Steifigkeit Forschende der Gruppe von Brad Nelson, Professor für Robotik und Intelligente Systeme an der ETH Zürich, entwickelten nun gemeinsam mit Kollegen der EPFL einen Katheter mit einem magnetischen Kopf, der nicht manuell, sondern von einem Computer aus über ein externes Magnetfeld gesteuert werden kann. Dies ermöglicht das exakte Biegen des vorderen Teils des Katheters in alle Richtungen. «Dadurch

Zwei Versionen des neu entwickelten Katheters.

kann der Katheter präziser und durch komplexere Gefässe gesteuert werden als mit einem herkömmlichen Katheter», erklärt Christophe Chautems, Doktorand in Nelsons Gruppe. Weil der magnetische Katheter keinen Zugdraht benötigt, kann er auch

deutlich dünner gebaut werden. Die Wissenschaftler habe den kleinsten steuerbaren Katheter hergestellt.

Beim neuen Katheter ist es ausserdem möglich, die Steifigkeit des vorderen Teils zu verändern. Die Wissenschaftler platzier-

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Ein magnetisches Navigationssytem in den Labors der ETH Zürich. Neuere Entwicklungen werden deutlich kleiner sein.

ten dazu in diesem Teil drei Segmente einer Legierung, die bei niedrigen Temperaturen weich wird. Dank über feinste Kupferdrähte im Innern des Katheters zugeführtem Strom können diese Segmente erwärmt und so biegsam gemacht werden.

Ist der vordere Teil des Katheters verhältnismässig steif, führt das Anlegen eines äusseren Magnetfelds zu einer schwachen Biegung. Ein weicher Katheter hingegen lässt Biegungen mit sehr engen Kurvenradien zu. Dadurch können Chirurgen wesentlich präziser durch die Gefässe navigieren. Das Risiko, Gefässe unbeabsichtigt von innen zu verletzen, ist geringer.

Damit Chirurgen mit solchen magnetischen Kathetern arbeiten können, müssen die Patienten auf einem «magnetischen Navigationssystem» liegen, einer Apparatur, mit welcher gerichtete Magnetfelder erzeugt werden. Solche Geräte wurden früher schon an der ETH und in einem ETH-Spin-off entwickelt. Ausserdem gibt es mittlerweile auch kommerzielle Anbieter solcher Apparate, die weltweit in rund 100 Spitälern im Einsatz sind.

Besserer Strahlenschutz Ein weiterer Vorteil der magnetischen Katheternavigation: Der Chirurg befindet sich nicht wie bei der manuellen Navigation unmittelbar neben dem Patienten, sondern an einem Computer in einem Kontrollraum nebenan. Der Arzt kann so besser 3/2019

vor der Strahlung des Röntgengeräts geschützt werden, dank dessen Bildgebung er sich im Körperinnern des Patienten zurechtfindet. Es wäre auch möglich, dass ein Operateur aus der Distanz den Eingriff durchführt. Schliesslich gibt es sogar Bestrebungen, solche Eingriffe mittelfristig ganz zu automatisieren.

Für ihren Machbarkeitsnachweis fokussierten sich die ETH-Forschenden auf die Anwendung der Behandlung von Herzrhythmusstörungen. Sie liessen das System patentieren und suchen nun nach Industriepartnern, um den Katheter zur Marktreife weiterzuentwickeln. Parallel dazu arbeiten sie an weiteren Anwendungen des Katheters für Operationen im Auge und im Magen.

Originalpublikation C. Chautems et al., «A Variable Stiffness Catheter Controlled with an External Magnetic Field», IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems 2017; DOI: 10.1109/IROS.2017.8202155 Kontakt Fabio Bergamin Hochschulkommunikation ETH Zürich Rämistrasse 101 CH-8092 Zürich +41 44 632 42 44 news@hk.ethz.ch www.ethz.ch/news

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Killerpilz Aspergillus fumigatus

Hoffnung auf neue Therapieansätze Ein internationales Wissenschaftlerteam wirft mit einer jüngst veröffentlichten Studie neues Licht auf die Immunreaktion unseres Körpers auf einen gefährlichen krankheitserregenden Pilz. Jährlich fordert «Aspergillus fumigatus» etwa 200 000 Menschenleben und verursacht bei Millionen von Patienten Lungenerkrankungen und Allergien, zum Beispiel Asthma. Unter Beteiligung der Friedrich-Schiller-Universität Jena fanden die Forscher einen Anhaltspunkt, der nun im Kampf gegen den tödlichen Pilz helfen könnte.

Die Infektion mit dem Pilz Aspergillus fumigatus ist für Patienten nach chirurgischen Eingriffen wie einer Transplantation eine der am meisten gefürchteten Komplikationen. Bei einem geschwächten Immunsystem kann der in der Natur häufig vorkommende Schimmelpilz in den Blutkreislauf gelangen und eine Infektion der inneren Organe bis hin zu einer Sepsis verursachen. Über 50 Prozent der Patienten sterben daran. Aspergillus fumigatus ist deshalb so gefährlich, weil er sehr schwer zu diagnostizieren und zu behandeln ist. Wissenschaftler versuchen aus diesem Grund seit langem zu verstehen, wie das menschliche Immunsystem den Pilz erkennt. Dieses Verständnis ist wichtig, um Therapien zu entwickeln, welche die körpereigenen Abwehrkräfte aktivieren.

In Zusammenarbeit zahlreicher überwiegend europäischer Institutionen identifizierten die Forschenden unter Leitung von Professor Gordon Brown von der University of Aberdeen einen neuartigen Mechanismus: Das Immunsystem unseres Körpers reagiert auf einen unerwarteten Bestandteil des Pilzes, das Melanin. Der Farbstoff wird von einem eigens dafür zuständigen Rezeptor mit der Bezeichnung MelLec erkannt und eine Reaktion des Immunsystems folgt. Bisher nahm die Wissenschaft an, dass das Immunsystem in erster Linie Zucker in der Zellwand von Pilzen erkennt.

Manche Varianten des Rezeptors können die Anfälligkeit für Infektionen im Zuge medizinischer Behandlungen wie Transplantationen sogar erhöhen, wie die Forschungsgruppe zusätzlich feststellte.

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Bild: Adobe Stock

Immunsystem: Wie wird der Eindringling registriert?

3D-Darstellung und Nahaufnahme der Aspergilluspilze in der Lunge. Ein Aspergillom (Syn. Aspergillus-Myzetom) ist die kolonialisierte Form der Aspergillose (Schimmelpilz­infektion), die an verschiedenen Orten auftreten kann, so zum Beispiel in den Nasennebenhöhlen oder in der Lunge. Es ist auch bekannt als Mycetoma oder Pilzkugel und kann bei immungeschwächten Patienten eine Gewebeläsion hervorrufen.

Brown, Direktor des Medical Research Council Centre for Medical Mycology an der University of Aberdeen, fasst die Ergebnisse zusammen: «Ein besseres Verständnis, wie unser Immunsystem auf den Eindringling reagiert, ist entscheidend dafür, ihn bei infizierten Menschen besser zu erkennen und neue Therapien zu entwickeln. Wir haben nun nachgewiesen, dass unser Immunsystem auf Teile des Pilzes reagiert, von denen wir vorher

nicht wussten, dass sie erkannt werden.

Diese Entdeckung ist zwar ein grosser Schritt nach vorn, sie unterstreicht jedoch auch, wie komplex der Kampf gegen diese Pilze ist.»

Was Jenaer Wissenschaftler beitrugen Aus Deutschland war Axel Brakhage an den Forschungsarbeiten beteiligt. Er ist 3/2019

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Lehrstuhlinhaber an der Friedrich-Schiller-Universität Jena und Direktor des Leibniz-Instituts für Naturstoffforschung und Infektionsbiologie. Als einer der renommiertesten Experten für Pilzinfektionen hatte er den Biosyntheseweg des Pigments Melanin und dessen Bedeutung für die krankmachende Wirkung des Pilzes entdeckt. Vergleichende Untersuchungen mit Hilfe der von ihm erzeugten Pilzmutanten zeigten, dass der Rezeptor MelLec genau diesen vom Pilz gebildeten Farbstoff bindet.

«Es fasziniert mich, dass sich im Zuge der Evolution ein eigener Rezeptor für das Pilzmelanin entwickelt hat. Dies deutet darauf hin, dass der Farbstoff bei einer Infektion eine wichtige Rolle für den Menschen spielt», kommentiert er den Durchbruch. Weiterhin hält der Mikrobiologe fest: «Derart komplexe Vorgänge wie die Besiedelung des Menschen durch Pilze und die dagegen gerichtete Immunantwort können längst nicht mehr von einer einzelnen Gruppe oder gar einem Wissenschaftler allein untersucht werden. Wir sind sehr froh über das europaweite Netzwerk erfahrener Forscher, das die verschiedenen Teil­aspekte von Pilzinfektionen auf molekularer Ebene untersucht und das gewonnene Wissen zusammen-

führt. Die erfolgreiche Bekämpfung von Infektionen ist nur noch über Nationengrenzen hinweg möglich», bekräftigt der Jenaer Universitätsprofessor.

Originalpublikation M. H. T. Stappers et al., Brown GD «Recognition of DHN-melanin by a C-type lectin receptor is required for immunity to Aspergillus», Nature (2018); DOI: 10.1038/nature25974

Kontakt Prof. Dr. Axel Brakhage Leibniz-Institut für Naturstoffforschung und Infektionsbiologie Hans-Knöll-Institut (HKI) Beutenbergstrasse 11a D-07745 Jena +49 3641 532 1001 axel.brakhage@hki-jena.de www.hki-jena.de

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MAESTRO-PrepAheadProduktivität Elektronenmikroskopische Aufnahme des Schimmelpilzes Aspergillus fumigatus. A. fumigatus ist allgegenwärtig. Obwohl er für gesunde Menschen ungefährlich ist, kann er lebensbedrohliche Lungeninfektionen bei stark immungeschwächten Patienten verursachen. Daneben kann der Pilz auch für allergische Krankheitssymptome verantwortlich sein.

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Unordnung in der Fettleber

Verteilung und Aktivität verändert Eine dauerhaft erhöhte Kalorienzufuhr führt zur Einlagerung von Fetttröpfchen in der Leber. Diese sogenannte Fettleber kann das Organ nachhaltig schädigen. Forscher am Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried bei München haben jetzt die Auswirkungen der Krankheit auf die Leberproteine untersucht. Sie haben nachgewiesen, dass die Lokalisierung und Aktivität zahlreicher Proteine in der Zelle bei der Fettleber verändert sind. Die Studie zeigt den Effekt der Fetteinlagerung auf grundlegende zellbiologische Prozesse der Leber.

Bild: MPI f. Biochemie/ N. Krahmer

Die kalorien- und fettreiche Ernährung in vielen Weltregionen, inklusive Europa und Nordamerika, kann zu vielfältigen gesundheitlichen Problemen führen. Durch das häufig entstehende Übergewicht wird das Herz-Kreislauf-System stark belastet, aber auch die Leber kann durch diese Ernährung geschädigt werden. Es wird geschätzt, dass ungefähr 30 Prozent der Bevölkerung von einer sogenannten Fettleber betroffen sind. Dies bezeichnet eine zunächst reversible Einlagerung von Fetttröpfchen in die Leberzellen. Langfristig kann die Fetteinlagerung zu einer Entzündung und irreversiblen Schäden der Leber führen.

Forscher um Matthias Mann, Direktor am Max-Planck-Institut für Biochemie, haben die Auswirkungen der Fetttröpfchen auf die Biologie der Leberzellen jetzt näher untersucht. Die Studie entstand in Zusammenarbeit mit der Gruppe von Ralf Jungmann am Max-Planck-Institut in Martinsried sowie mit Wissenschaftlern vom Helmholtz-Zentrum München und der Universität Harvard, USA.

Unordnung in der Proteinverteilung Die Leber ist eines der vielseitigsten Organe des Menschen. Neben der Entgiftung des Bluts nimmt sie eine zentrale Rolle im Stoffwechsel von Zuckern, Eiweissen und Fetten ein. Die Nahrungsbestandteile können vorübergehend in Leberzellen gespeichert werden. Leberzellen, wie auch die meisten anderen Zellen von hoch entwickelten Lebewesen, besitzen verschiedene Organellen. Dies sind funktionell und strukturell abgegrenzte Bereiche innerhalb der Zellen. Die Forscher nutzen moderne 24

Die Einlagerung von Fett in Leberzellen verändert die Verteilung zahlloser Proteine.

Methoden der Massenspektrometrie, um die Gesamtheit der Proteine, das Proteom, der Zellorganellen zu bestimmen. Die Massenspektrometrie ist eine Art molekulare Waage, mit der Proteine identifiziert werden.

Die Forscher haben die Proteinzusammensetzung der Organellen aus Leberproben von normal und kalorienreich ernährten Mäusen analysiert. Ähnlich wie bei Men-

schen führt eine erhöhte Kalorienzufuhr bei Mäusen zu einer Verfettung der Leber.

«Bei 20 Prozent der Proteine konnten wir zeigen, dass sie durch die Fettleber in anderen Organellen vorkamen als bei gesunden Organen. Die Fetttröpfchen in den Zellen binden an ihrer Oberfläche hunderte verschiedene Proteine. Diese werden dadurch von anderen Prozessen und Organellen abgezogen», erklärt Natalie Krah3/2019

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mer, Postdoktorandin am Max-Planck-Institut für Biochemie und Erstautorin der Studie. Sie ergänzt: «Die entstehende Unordnung zeigt, dass es nicht nur wichtig ist, ob und in welcher Menge Proteine in Zellen vorkommen, sondern auch wo.» An den Fetttröpfchen fanden die Forscher zudem Proteine, deren Funktion noch gänzlich unbekannt ist.

Anstoss für einen Teufelskreis Besonders stark betroffen von den Ortsänderungen waren die Proteine des Golgi-Apparats. Der Golgi-Apparat ist ein Zellorganell, das für die Bildung von Transportbläschen in der Zelle verantwortlich ist. «Wir konnten einen Teufelskreis beobachten: Durch die hohe Zahl der Fetttröpfchen ist die Struktur des Golgi-Apparats verändert und die Aktivität in den Leberzellen reduziert. Da der Golgi-Apparat aber für das Ausscheiden von Fett aus der Zelle notwendig ist, was der Zellverfettung entgegenwirkt, schreitet der Prozess daher umso schneller fort. Daher könnte die Wiederherstellung der Golgi-Struktur ein Therapieziel sein, um die Leberverfettung auszubremsen», so Krahmer.

Zusätzlich haben die Forscher mithilfe der am Max-Planck-Institut entwickelten Methode «EasyPhos» das Auftreten von molekularen Proteinschaltern untersucht, sogenannten Phosphorylierungen.

Durch Phosphorylierungen kann die Aktivität von Proteinen geändert werden. Viele der Proteine, deren Lokalisierung in der Fettleber verändert war, hatten auch Veränderungen der Phosphorylierung. «Aus den Ergebnissen können wir jedoch nicht schliessen, ob dies Folge oder Ursache der veränderten Lokalisierung ist», erläutert Krahmer.

Max-Planck-Direktor Matthias Mann fasst die aktuellen Forschungsergebnisse zusammen: «Momentan gibt es – abgesehen von Ernährungsveränderungen – keine Therapieoptionen für die Fettleber. Die zellbiologischen Auswirkungen waren aber auch noch weitgehend unverstanden. Durch unsere Ergebnisse können hoffentlich Therapieziele identifiziert werden, mit denen sich das Fortschreiten der Leberverfettung aufhalten lässt.» Anknüpfungspunkte für weitere Forschung gäbe es mit der Beeinflussung des Golgi-Apparats, den unbekannten Proteinen an den Fetteinlagerungen und der veränderten Phosphorylierung jedenfalls genug.

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Originalpublikation N. Krahmer et al., «Organellar proteomics and phospho-proteomics reveal subcellular reorganization in diet-induced hepatic steatosis», Developmental Cell (2018); DOI: 10.1016/j.devcel.2018.09.017 Kontakt Prof. Dr. Matthias Mann Max-Planck-Institut für Biochemie Am Klopferspitz 18 D-82152 Martinsried +49 89 8578 1 mmann@biochem.mpg.de www.biochem.mpg.de

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ERNÄHRUNG

Neues Verfahren

Massgeschneiderte Emulsionen

Mayonnaise ist ein Paradebeispiel für eine Emulsion, die aus einer wässrigen und ei­ ner öligen Phase besteht. Man vermischt Öl und Essig, sodass sich unzählige Tröpf­ chen bilden. Eigelb wird als Emulgator bei­ gemengt, der sich auf die Oberfläche der Tröpfchen begibt und diese dadurch stabi­ lisiert. Macht man es richtig, entsteht eine feine cremige Masse. Wird Öl zu rasch (oder zum falschen Zeitpunkt) hinzuge­ fügt, gerinnt die Mayonnaise: Die Tröpf­ chen sind nicht beständig genug, ver­ schmelzen, und die Phasen trennen sich auf.

Genau so schwer wie sich mancher Hob­ bykoch mit der perfekten Mayonnaise tut, tat sich bislang auch die Materialforschung, mit Stabilisatoren oder Emulgatoren kon­ trolliert Grenzflächen von Tröpfchen in Zweiphasengemischen zu erzeugen. Sol­ che «bewehrten» Grenzflächen sind wich­ tig, da sie die Tröpfchen und letzten Endes die entsprechende Emulsion stabilisieren.

Bis heute ist es Wissenschaftlern nicht ge­ lungen, sowohl das Ausmass der Partikel­ bedeckung als auch die Zusammenset­ zung der Partikel von Grenzschichten solcher Tröpfchen zu regulieren.

Bilder: Gruppe Jan Vermant/ETH Zürich

ETH-Materialforscher entwickeln ein Verfahren, mit dem sie Tröpfchen in einer Emulsion gezielt und kontrolliert mit Partikeln ummanteln können, um sie zu stabilisieren. Damit erfüllen sie einen lang gehegten Wunsch von Forschung und Industrie.

ETH-Forscher fanden ein Verfahren, mit dem sie Emulsionstropfen mit einer bestimmten Menge von Partikeln gezielt stabilisieren können.

schütteln und das Resultat betrachten – ist es unmöglich, definierte Mengen eines Emulgators in der Grenzfläche der Tröpf­ chen anzuordnen», betont Vermant. «Da spielt der Zufall mit.»

Tröpfchen wunschgemäss bedecken

Methode erlaubt Berechnung für Bedeckungsgrad

Nun dürfte das «Mayonnaise-Problem» jedoch gelöst sein: Materialforscher der ETH Zürich und der belgischen Universität Leuven unter der Leitung von ETH-Profes­ sor Jan Vermant entwickelten eine neue Methode, mit der sie diese Tröpfchen­ grenzflächen in Emulsionen gezielt und wunschgemäss mit den unterschiedlichs­ ten Partikeln bedecken und gestalten kön­ nen.

«Mit dem klassischen Ansatz – zwei Flüs­ sigkeiten und ein Emulgator mischen,

Mit der neuen Methode kann man nun aber im Voraus berechnen und einstellen, wel­ che Menge an Partikeln nötig ist, um einen gewünschten Bedeckungsgrad zu erreichen.

Auch haben die Forscher fast beliebig viele Möglichkeiten, welche Partikel sie verwen­ den wollen und welche Grös­se diese haben dürfen. In der Regel verwenden sie kugelige Silikatpartikel. Zum Test verwendeten sie aber auch wurm- oder stäbchenförmige. Als Emulgatoren in Frage kommen nun auch Proteine oder Polymere.

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«Der Ansatz eröffnet uns ungeahnte Mög­ lichkeiten, um neue Materialien zu schaf­ fen», sagt Vermant.

Mikrofluidik-Anordnung macht es möglich Basis ihrer Methode ist eine Mikroflui­ dik-Plattform von der Grösse eines Mikro­ skop-Objektträgers. Mithilfe dieser Platt­ form erzeugen die Forschenden winzige Tröpfchen. Während diese entstehen, fliesst eine zweite Phase mit Partikeln ein, die sich an der Grenzfläche der Tröpfchen anlagern.

Die Partikelmenge steuern die Forscher über die Fliessgeschwindigkeit, mit der die Partikelphase um die werdenden Tröpf­ chen strömt. Schliesslich wird diese Schicht von derjenigen Phase, in der die Tröpfchen zu liegen kommen (also Wasser 3/2019

ERNÄHRUNG

Die Oberfläche des Öltröpfchens in Wasser ist wunschgemäss zu 40,8 Prozent mit Partikeln bedeckt.

im Falle von Öl-Tröpfchen oder umge­ kehrt), umgeben.

So funktioniert der Mikrofluidik-Chip Die fertigen Tröpfchen fliessen dann durch einen engen und sehr langen Kanal, der einem Heizkörper gleicht. Auf dem Weg durch diesen Kanal löst sich die das Tröpf­ chen umgebende Phase, welche die Par­ tikel enthält, langsam in der umgebenden Lösung auf. Den Partikeln bleibt jedoch genug Zeit, sich auf der Oberfläche der Tröpfchen anzuordnen und dieses zu sta­ bilisieren.

Je nach Bedeckungsgrad können einzelne Tröpfchen miteinander verschmelzen. Da­ bei wiederum bilden sie erdnussähnliche Gebilde. Durch die Verschmelzung ändert sich das Verhältnis von Volumen zu Ober­ fläche, das heisst, dass den Partikeln auf der Grenzfläche weniger Platz zur Verfü­ gung steht. Die Partikel von zwei Tröpf­ chen müssen auf engerem Raum zusam­ menrücken, die Bedeckung des Doppelbläschens wird also dichter. Auf diese Weise ummantelte Bläschen sind stabil – und damit ist es auch die Emulsi­ on, deren Eigenschaften auch von der Form und Länge der Tröpfchen abhängt.

Spielen mit Emulgatoren Die Tröpfchen lassen sich je nach Zweck mit Partikeln unterschiedlichster Art bede­ cken. Die Forscher können auch Partikel unterschiedlicher Grösse, verschiedener chemischer Zusammensetzung oder sogar unterschiedlicher Polarität (hydrophob ver­ sus hydrophil) einsetzen. «Wir können mit unserer Methode auch die Form von 3/2019

Tröpfchen bestimmen, und das ermöglicht uns die Schaffung von Emulsionen mit bis­ her undenkbaren Eigenschaften», freut sich Vermant. Das nun gefundene Prinzip sei sehr robust. «Zehn Jahre haben wir da­ ran geforscht, nun ist das Problem gelöst.»

Das beschriebene Verfahren eignet sich nur für die Forschung, da es erst in sehr kleinem Massstab funktioniert. Die ETH-Forscher arbeiten jedoch daran, dieses hoch zu ska­ lieren, sodass grössere Mengen verarbeitet werden können. Sie sind dabei, eine Appa­ ratur zu entwickeln, die sich von der Grösse und vom Durchsatz her bereits für Testver­ fahren in der Industrie eignen würde.

In noch grösserem Massstab sind jedoch auch Anwendungen in der Lebensmittel-, der Pharma-, Kosmetik- oder auch in der Erdölindustrie denkbar, etwa für das Ab­ trennen von Öl und Wasser bei der Ölför­ derung.

Originalpublikation G. Dockx et al., «Designer liquid-liquid in­ terfaces made from transient double emul­ sions», Nature Communications (2018); DOI: 10.1038/s41467-018-07272-0 DO

Kontakt Peter Rüegg Hochschulkommunikation ETH Zürich Rämistrasse 101 CH-8092 Zürich +41 44 632 42 44 news@hk.ethz.ch www.ethz.ch/news

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ERNÄHRUNG

Bitterrezeptor liefert Basis

Entwicklung neuartiger Arzneimitteltests Wer weiss schon, dass sich Bitterrezeptoren nicht nur auf der Zunge befinden, sondern unter anderem auch auf Herzzellen und Zellen der Atemwege? Ebenso wenig bekannt ist, dass neben Geschmacksstoffen auch zahlreiche Arzneistoffe unsere Bittersensoren aktivieren. Eine neue internationale Studie unter Führung von Maik Behrens vom Leibniz-Institut für Lebensmittel-Systembiologie an der Technischen Universität München gibt nun einen detaillierten Einblick in die Zusammenhänge zwischen der Molekülstruktur und Funktion des Bitterrezeptors TAS2R14. Ihre Ergebnisse könnten künftig dazu beitragen, neuartige, biologische Testsysteme für Arzneimittel zu entwickeln.

Menschen nehmen Bitterstoffe mit Hilfe von 25 verschiedenen Rezeptortypen wahr, die sich auf Zunge und Mundschleimhaut befinden. Einige von ihnen erkennen nur eine kleine Auswahl von bitteren Substanzen. Andere sind dagegen in der Lage, ein breites Spektrum unterschiedlichster Bitterstoffe zu detektieren.

Zu dieser Gruppe gehört auch der untersuchte Bitterrezeptor «TAS2R14».

Wissenschaftler gehen davon aus, dass die Bitterrezeptoren im Mundraum dazu dienen, vor dem Verzehr giftiger Substanzen zu warnen. Welche Funktion sie auf den Zellen anderer Organe haben, ist noch nicht hinreichend erforscht. Dennoch zeigen jüngste Befunde, dass Bitterstoffe glatte Muskelzellen der Atemwege entspannen und lassen annehmen, dass Bitterrezeptoren eine Rolle bei der Immunabwehr spielen. Darüber hinaus erkennen diese Sensormoleküle zahlreiche medizinische Wirkstoffe, die eigentlich auf andere Zielproteine zugeschnitten sind. Das legt den Verdacht nahe, dass sie als sogenannte Off-Targets auch für Nebenwirkungen von Medikamenten verantwortlich sein könnten.

80 Substanzen aktivieren Bitterrezeptor Aus Voruntersuchungen der Wissenschaftler und Studien anderer Arbeitsgruppen sind etwa 80 Substanzen bekannt, die den

¹ Presse- und Öffentlichkeitsarbeit, Leibniz-Institut für LebensmittelSystembiologie TU München

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Bild: Leibnitz-LSB@TUM/C. Schranner

Gisela Olias ¹

3D-Modell: Ligand in Bindungstasche des TAS2R14.

Bitterrezeptor TAS2R14 aktivieren. Hierzu zählen unter anderem Wirkstoffe der traditionellen Chinesischen Medizin, aber auch Schmerzmittel der westlichen Welt wie Diclofenac oder Nifluminsäure. Doch warum aktivieren so viele unterschiedliche Substanzen den Rezeptor und welche molekularen Mechanismen stecken dahinter?

Um diese Frage zu beantworten, untersuchte die Forschergruppe um Behrens die Wechselwirkungen zwischen der molekularen Innenarchitektur (Bindungstasche) des Rezeptors und unterschiedlichen Wirkstoffarten (Agonisten), die den Rezeptor aktivieren. Mit gezielt veränderten Varianten des Bitterrezeptors führten sie umfassende zellbasierte Funktionstests, computergestützte Agonistenbindungsstudien sowie Modellierungen der Rezeptorinnenarchitektur durch.

«Die Bindungstasche des Rezeptors ist relativ ausladend. Wie wir zeigen, sind ihre Kontaktstellen für Wirkstoffe so ausgelegt, dass sie möglichst viele verschiedene Substanzklassen erkennen. Vielleicht kann man sich die Bindungstasche des TAS2R14 wie ein einfaches Türschloss vorstellen, in

das eine ganze Vielzahl von Schlüsseln passt und das auch von einem Dietrich aufgeschlossen werden kann», erklärt Behrens seine Ergebnisse.

Wirkstoffsensoren für Arzneimitteltests generieren Wenn die Forscher die Innenarchitektur des Rezeptors durch gezielte Punktmutationen veränderten, erhöhte sich in vielen Fällen die Spezifität des Rezeptors für einen bestimmten Wirkstofftyp. Sie gehen daher davon aus, dass der von ihnen untersuchte Bitterrezeptor eine gute Basis bildet, um Wirkstoffsensoren zu generieren, die gezielt in biologischen Arzneimitteltests verwendet werden könnten.

Der TAS2R14 ist zudem im menschlichen Körper auch ausserhalb des Geschmacks­ organs weit verbreitet und verschiedene Arzneistoffe aktivieren ihn. Daher käme er laut Aussage der Wissenschaftler auch als Off-Target für neue und alte Medikamente in Frage und sollte künftig als mögliche Ursache für Nebenwirkungen in Betracht gezogen werden.

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Bilder: C. Schranner/Leibniz-LSB@TUM

ERNÄHRUNG

Maik Behrens

«Nicht zuletzt lassen sich unsere neuen Erkenntnisse nutzen, um Bitterblocker zu entwickeln, die den Geschmack von Medikamenten verbessern», sagt Studienleiter Behrens. »«Stellt man sich einen chronisch kranken Menschen vor, der gezwungen ist, täglich eine ganze Reihe bitterer Pillen zu schlucken. Einen Erwachsenen kann man vielleicht noch von der Notwendigkeit überzeugen. Bei einem Kleinkind ist das schon schwerer.»

Zusammen mit seinen Kollegen am Leibniz-Institut und internationalen Partnern

will Biologe Behrens zukünftig über die Geschmacksforschung hinaus den systembiologischen Ansatz seiner Forschung weiterverfolgen. «Es reicht heute nicht mehr aus, auf Einzeleffekte von Wirkstoffen zu schauen, zu denen auch Bitterstoffe oder andere Lebensmittelinhaltsstoffe zählen.

Wir müssen schauen, wie die Substanzen auf den gesamten Organismus wirken und welche molekularen Mechanismen dafür eine Rolle spielen», so Behrens.

An der Studie waren neben Stefanie Nowak und Wolfgang Meyerhof vom Deutschen Institut für Ernährungsforschung Potsdam-Rehbrücke auch Forschende der israelischen Hebrew University sowie der amerikanischen University of California beteiligt.

Originalpublikation S. Nowak et al., «Reengineering the ligand sensitivity of the broadly tuned human bitter taste receptor TAS2R14», Biochim Biophys Acta (2018); DOI: 10.1016/j.bbagen.2018.07.009

Weitere Literatur R. Karaman et al., «Probing the binding pocket of the broadly tuned human bitter taste receptor TAS2R14 by chemical modification of cognate agonists», Chem. Biol. Drug.

Des. (2016); DOI: 10.1111/cbdd.12734 A. Levit, «The bitter pill: clinical drugs that activate the human bitter taste receptor TAS2R14», The FASEB Journal (2014); DOI: 10.1096/fj.13-242594

Kontakt Dr. Maik Behrens Leibniz-Institut für LebensmittelSystembiologie Technischen Universität München Lise-Meitner-Strasse 34 D-85354 Freising +49 8161 71 2987 m.behrens.leibniz-lsb@tum.de www.tum.de

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ERNÄHRUNG

Acrylamid

Richtiges Getreide reduziert Gefahrstoff

Durch sorgfältige Getreideauswahl und in der Mühle lässt sich bereits die Vorstufe des Acrylamids noch vor dem Backen um bis zu 70 Prozent senken, so eine aktuelle Studie der Universität Hohenheim in Stuttgart und der Gewerblichen Schule Im Hoppenlau. Auch Schwefeldüngung auf den Getreidefeldern und eine verlängerte Teigruhe können die Entstehung von Acrylamid verringern, wie die Universität Hohenheim bereits in früheren Studien nachwies. Anlass für die jüngsten Untersuchungen war die Entscheidung der EU-Kommission, die Richtwerte für Acryl­ amid in Lebensmitteln zu verschärfen.

Frittieren, Toasten, Backen oder Braten – vor allem, wenn Speisen sehr stark erhitzt und gebräunt werden, entsteht Acrylamid, das im Verdacht steht, Krebs erregend zu sein. Insbesondere Chips, Pommes Frites und Kaffee zeigen deshalb hohe Acryl­ amidwerte.

«Bei normalen Brot ist der Acrylamidgehalt deutlich geringer und eigentlich nur in der Kruste vorhanden», so Postdoktorand Friedrich Longin von der Landessaatzucht­ anstalt der Universität Hohenheim. «Allerdings sieht das anders aus bei Kleingebäcken und vor allem bei Keksen, Lebkuchen und Knäckebrot.»

Neue EU-Verordnung gilt auch für Backwaren Im April 2018 hat die EU Kommission nun die Richtwerte für Acrylamid in Lebensmitteln erneut heruntergesetzt, in Weizenbrot zum Beispiel von 80 auf 50 Mikrogramm pro Kilogramm und in Broten aus anderen Getreiden als Weizen von 150 auf 100 Mikrogramm. Bei Vergleichsprodukten wie Chips, Pommes Frites und Kaffee erfolgte dies auch, wobei dort deutlich höhere 30

Bild: Universität Hohenheim/Dorothee Barsch

Auswahl der Getreidesorten und Müllerei haben grossen Einfluss auf die Menge Acrylamid, die in Weizenbackwaren zu erwarten ist, so eine aktuelle Studie der Universität Hohenheim. Acrylamid gilt als potentiell krebserregender Stoff, der bei starker Hitzeeinwirkung in stärkehaltigen Lebensmitteln entsteht – so auch beim Backen von Brot und anderem Gebäck.

Je länger in der Verarbeitung der Brotteig treibt, desto mehr konsumiert die Hefe das Asparagin, was zur Folge hat, dass das Acrylamidpotenzial sinkt.

Acrylamidrichtwerte gelten, 400 Mikrogramm für Kaffee, 500 für Pommes Frites und 750 für Kartoffelchips.

«Die neue Verordnung hat uns motiviert, mögliche Unterschiede bei der Wahl der Getreideart und -sorte für die Getreidebranche noch einmal genauer zu betrachten», so Friedrich Longin. «Und zwar weit vor dem Backvorgang, bei der Wahl der Sorte und bei der Herstellung des Mehls.»

In ihrer Untersuchung konzentrierten die Forscher sich auf die Vorstufe von Acryl­ amid, das Asparagin. Wie viel des vermutlich krebserregenden Acrylamids daraus entsteht, ist zwar abhängig vom Backen hängt aber sehr stark mit der Asparaginmenge in der Rohware zusammen. «Deshalb ist ein niedriger Asparagin-Gehalt eine der besten Vorbeugemassnahmen,

um später wenig Acrylamid im Produkt zu haben.»

Sortenauswahl beim Getreide ist entscheidend Für ihre Untersuchung baute die Universität Hohenheim 150 Weizensorten an drei Standorten in Baden-Württemberg an, mahlte die Körnern zu Vollkornmehl und bestimmte darin den Asparagingehalt.

Die Bandbreite der Ergebnisse überraschte selbst die Wissenschaftler: «Bei der Analyse haben wir sehr grosse Unterschiede zwischen den Weizensorten festgestellt. Die Asparagingehalte schwankten zwischen 140 bis 450 mg pro kg Vollkornmehl», meint Friedrich Longin weiter. «Allein durch die Wahl der richtigen Weizen3/2019

ERNÄHRUNG

Bild: Universität Hohenheim/Barsch

Notwendig seien wahrscheinlich finanzielle Anreize: «Ich vermute ich, dass die Weizenzüchter nur auf niedrige Asparagingehalte züchten werden, wenn die Getreidebranche dies klar über Preisaufschläge fordert.»

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Untersuchung gilt auch für alte Weizenarten

Acrylamid

sorte kann der Asparagingehalt bereits zu Beginn der Wertschöpfungskette um fast 70 Prozent gesenkt werden.»

Getreidezüchtung erlaubt weitere Risikosenkung Dieser Wert könnte durch Züchtung sogar noch weiter reduziert werden, so ein weiteres Ergebnis der Arbeitsgruppe. «Durch genetische Untersuchungen konnten wir klar zeigen, dass der Asparagingehalt durch die Umwelt aber noch mehr durch Vererbung bestimmt wird», erklärt Matthias Rapp von der Universität Hohenheim.

Getreide mit niedrigem Acrylamidrisiko zu züchten wird allerdings aufwändig: «Wir mussten auch feststellen, dass der Asparagingehalt durch vergleichsweise viele Gene beeinflusst wird. Das macht die Zucht komplexer und lässt nur langsame Züchtungsfortschritte erwarten», so Matthias Rapp.

Bislang habe der Asparagingehalte in der Zucht ganz offensichtlich keine Rolle gespielt, wie die Hohenheimer Wissenschaftler auch noch belegten. «Es gab sowohl moderne wie alte Weizensorten mit sehr niedrigem aber auch mit hohem Asparagingehalt», erklärt Matthias Rapp.

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Ausmahlungsgrad von Mehl ist relevant In einer Kooperation mit der gewerblichen Schule Im Hoppenlau untersuchten Friedrich Longin und Matthias Rapp ausserdem den Einfluss der Weiterverarbeitung zu Mehl. Dazu wurden fünf Brotweizensorten von zwei Standorten in die am häufigsten verwendeten Mehltypen verwandelt und daran der Asparagingehalt bestimmt.

«Im Vollkornmehl hatte es etwa ähnlich viel Asparagin wie im dunklen Brotmehl der Type 1050», berichtet Andreas Baitinger, Stellvertretender Leiter der Gewerblichen Schule Im Hoppenlau. «Allerdings war im feinen Auszugsmehl der Type 550 nur noch ein minimaler Bruchteil des Asparagins vorhanden. Und dieses Mehl wird hauptsächlich in der Bäckerei verwendet.»

Der Grund für die Unterschiede: der Grossteil des Asparagins befindet sich bei der Aleuronschicht, die ziemlich weit aussen im Korn ist. Aus diesem Grund ist es mehrheitlich nur in dunkleren Mehlen enthalten.

«Das ist vermutlich auch der Grund für die deutlich höheren Asparagingehalte im Ein-

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Das potentiell krebserregende Acrylamid kann bei starker Hitzeeinwirkung in stärkehaltigen Lebensmitteln entstehen. Eine neue Studie der Universität Hohenheim zeigt, wie sich Ausgangsstoffe bereits im Getreide durch richtige Sortenauswahl reduzieren lassen.

Nach dem überraschenden Befund bei Brotweizen weiteten die Getreidespezialisten ihre Untersuchungen auch auf die alten Weizenarten Dinkel, Emmer und Einkorn aus. Hierzu wurden je Art 15 Sorten von drei Anbauorten wieder zu Vollkornmehl verarbeitet und auf Asparagingehalte untersucht.

«Wie beim Brotweizen, schwankten die Sortenwerte bei Emmer und Dinkel in einem ähnlichen Bereich», berichtet Friedrich Longin. «Also kann auch hier durch die Sortenwahl früh in der Wertschöpfungskette das Acrylamidpotenzial der Backwaren reduziert werden.»

«Das gleiche gilt für Einkorn», ergänzt Matthias Rapp, «allerdings in einer etwa doppelt hohen Konzentration.» Warum das so ist, zeigte ein weiteres Experiment.

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ERNÄHRUNG

kornvollkornmehl», so Baitinger weiter.

«Einkorn hat ein deutlich kleineres Korn. In der Relation besitzt es anteilig mehr Randschichten und weniger Korninneres.»

Vollkornprodukte bleiben gesundheitlich wertvoll Die Wissenschaftler raten dennoch dringend davon ab, aus vermeintlichen Gesundheitsgründen nun Vollkornbrot zu meiden. «Gerade die Randschichten des Korns enthalten eine Fülle positiver Inhaltstoffe, so dass ein häufiger Verzehr von Vollkornbackwaren sehr wichtig für die menschliche Ernährung ist», betonen alle Wissenschaftler einträchtig.

Insofern sind gerade in der Vollkornbäckerei andere Strategien zur Reduktion von Acrylamid gefordert. Neben Wahl einer geeigneten Getreidesorte ist das nämlich auch durch Schwefeldüngung der Getreidefelder, verlängerte Teigruhe und der Vermeidung zu langer hoher Hitze beim Backen möglich, wie die Universität Hohenheim bereits in früheren Studien belegen konnte.

Bewährte Strategien: Lange Ruhezeiten für Teig Vor gut zehn Jahren konnten bereits Hohenheimer Wissenschaftler wichtige Er-

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kenntnisse zur Acrylamidreduktion bei Backwaren erarbeiten. «Schwefelmangel beim Anbau von Weizen führt zu drastisch gesteigerten Acrylamidgehalten. Die Landwirte sollten beim Anbau von Weizen auf eine ausreichende Schwefelversorgung achten», so Simone Gräff-Hönninger, Mitautorin der damaligen Studie.

Auch die Backtechnologie hat zahlreiche Möglichkeiten, das Acrylamid im fertigen Gebäck zu senken. «Fügt man dem Mehl die Aminosäure Cystein hinzu, wirkt diese – gewissermassen als Abfangjäger – und hat eine hemmende Wirkung auf die Acrylamidbildung», ergänzt Reinhold Carle, Lebensmittelwissenschaftler der Universität Hohenheim.

Für den Hausgebrauch bietet die Wissenschaft aber auch einfachere Lösungen an, um den Giftstoff zu vermeiden. So haben die Lebensmitteltechnologen festgestellt, dass Brot aus Umluftbacköfen wegen der schnelleren Abtrocknung der Teigoberfläche und der intensiveren Krustenbildung zu einem höheren Acrylamidgehalt führt.

Deshalb entweder kurz bei höherer Temperatur (280 °C) oder länger und nicht so heiss (200 °C) backen.

Eine weitere, leicht umsetzbare Möglichkeit ist, den Brotteig lange gehen zu lassen. Denn dann konsumiert die Hefe das Asparagin und das Acrylamidpotenzial sinkt.

Publikationen M. Sc Matthias Rapp und PD Dr. Friedrich Longin, Landessaatzuchtanstalt der Universität Hohenheim, Dr. Klaus Schwadorf, Core Facility der Universität Hohenheim, Dr. Andreas Baitinger, Gewerbliche Schule Im Hoppenlau, «Asparagin in verschiedenen Weizenarten – Einfluss von Genetik, Umwelt und Müllerei auf die wichtige Acrylamidvorstufe» Matthias Rapp, Klaus Schwadorf, Willmar L. Leiser, Tobias Würschum, C. Friedrich H. Longin, «Assessing the variation and genetic architecture of asparagine content in wheat: What can plant breeding contribute to a reduction in the acrylamide precursor?», Theoretical and Applied Genetics (2018); DOI: /10.1007/s00122-0183163-x

Kontakt PD Dr. sc. agr. Friedrich Longin LSA-Arbeitsgebiet Weizen Universität Hohenheim Schloss Hohenheim 1 D-70599 Stuttgart +49 711 459 23846 friedrich.longin@uni-hohenheim.de www.uni-hohenheim.de

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NEWS

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

n Die Verder Gruppe, ein niederländisches Familienunternehmen, das sich auf die Herstellung und den Vertrieb von Pumpen und Laborgeräten spezialisiert hat, übernimmt den südkoreanischen Pumpenhersteller JEC Ltd., ein Hersteller von hygienischen Drehkolben-, Kreisel- und Schraubenspindelpumpen, wird in die Division Verder Liquids integriert. Diese Übernahme wird die Position von Verder auf dem Pharma-, Lebensmittel- und Getränkemarkt stärken. Damit bietet Verder ein komplettes Portfolio an High-End-Produkten in den wichtigsten Volkswirtschaften der Welt an. www.verderliquids.com n Gewohntes Format, zuverlässige Daten und umfassende Hintergründe präsentiert PlasticsEurope seine neusten Informationen zu Kunststoff­ industrie und Werkstoff für Europa und die Welt in seinem Report «Plastics – the Facts 2018». Zum Inhalt zählen aktuelle europäische Zahlen zu Erzeugung, Verbrauch und Verwertung von Kunststoffen sowie Daten zu Märkten, Beschäftigung und Um-

sätzen der Branche für das Jahr 2017. www.newsroom. kunststoffverpackungen.de

Dies geht aus dem Bericht zum Stand der Umsetzung der Gemeinsamen Erklärung II zu Chlortransporten hervor. www.bafu.admin.ch

als Managing Director von Mack Brooks fungieren. Sitz des Unternehmens bleibt St. Albans, Grossbritannien. www.mackbrooks.com

n Der Chemieingenieur Mario Stucki entwickelte als Masterstudent eine umweltfreundliche atmungsaktive Membran für Regenjacken, da solche Kleidung meist mit Membranen ausgestattet wird, die umweltschädliche und gesundheitsgefährdende Fluorverbindungen enthalten. Dazu hat er nun zusammen mit der promovierten ETH-Chemieingenieurin Anna Beltzung den Spin-off Dimpora gegründet.

Für die Geschäftsidee erhielten die beiden nun von der Förderorganisation Venture Kick 100 000 Franken. www.ethz.ch

n Nachhaltigkeitsinitiative Chemie³ gibt Startschuss für Fortschrittsmessung. Damit will­die chemisch-pharmazeutische Industrie in Deutschland Nachhaltigkeit als Leitbild der drittgrössten Industrie­branche fördern. Mit der Ersterhebung hat Chemie³ jetzt die Datenbasis für eine Fortschrittsmessung geschaffen. Die Nachhaltigkeitsinitiative berichtet im aktuellen Fortschrittsbericht erstmals auf Basis von 40 Indikatoren, welche die wesentlichen Nachhaltigkeitsaspekte der Branche aufgreifen. www.vci.de

n Innovative Produkte und Prozesse standen bei der Binder GmbH 2018 im Fokus. Das hat jetzt auch die «Wirtschaftswoche» honoriert und Binder unter die zehn inno­ vativsten Unternehmen in Deutschland gewählt. www.binder-world.com

n Chlortransporte in der Schweiz sind vor allem dank zweier neuer Massnahmen sicherer geworden: Zum einen bringt ein Sonderzug mit reduzierter Geschwindigkeit seit 2017 wöchentlich Chlorkesselwagen aus Frankreich ins Wallis. Zum anderen wird Chlor auch aus Italien bezogen, was den dichtbesiedelten Genferseebogen entlastet.

n Reed Exhibitions, Teil der RELX Group, hat den Kauf von Mack Brooks Exhibitions abgeschlossen. Durch die Übernahme erweitert sich das globale Portfolio von Reed Ex­ hibitions um mehr als 30 Business-to-Business-Veranstaltungen in 14 Ländern und bietet Mehrwert für Stakeholder, Kunden und Mitarbeiter.

Nicola Hamann wird weiterhin

n Mehr als hundert Jahre lang tappte die Forschung im Dunkeln, wenn es ums Verstehen der molekularbiologischen Vorgänge bei der Produktion von Zitronensäure ging – dem mengenmässig weltweit wichtigsten Naturstoff der chemischen Industrie. Ein Acib-Forscherteam fand nun das verantwortliche Transportgen, das es erlaubt, Zitronensäure in grossen Mengen zu produzieren. Die Erkenntnisse könnten sowohl zu Produk­ tionssteigerungen als auch neuen Qualitätsmassstäben und Preisvorteilen vieler Produkte führen – darunter Nahrungs-, Reinigungs- und Waschmittel, Kosmetika und Medikamente. www.acib.at

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NEWS

Bild: Universität Basel, Dept. Chemie

Ruzicka-Preis 2018 für Christof Sparr

Christof Sparr

Der diesjährige Ruzicka-Preis geht an Christof Sparr, Assistenzprofessor für Chemie an der Universität Basel. Der 38-Jährige wird damit für seine herausragenden Leistun-

gen bei der Entwicklung neuer Synthesemethoden geehrt.

Christof Spar wurde 1980 in Appenzell geboren. Er studierte an der ETH Zürich Chemie und schloss sein Studium mit der Promotion in synthetisch-organischer Chemie ab.

Nach Forschungstätigkeiten an der ETH Zürich und der Universität Cambridge wechselte er 2013 an die Universität Basel, wo er 2016 zum Assistenzprofessor für Chemie ernannt wurde. Neben dem diesjährigen Ruzicka-Preis wurde der 38-Jährige bereits mit

der ETH-Medaille für seine Doktorarbeit und letztes Jahr mit dem Werner-Preis der Schweizerischen Chemischen Gesellschaft ausgezeichnet.

Christof Sparr forscht auf dem Gebiet der stereoselektiven Darstellung rotationsgehinderter Verbindungen. Im Speziellen untersucht seine Forschungsgruppe die arenbildende Aldolkondensation, welche in Analogie zur Biosynthese aromatischer Polyketide abläuft. Für seine wegweisenden Resultate erhält der 38-Jährige nun den mit 10 000 Franken

dotierten Ruzicka-Preis der ETH Zürich.

Seit 1957 wird der Ruzicka-Preis, der nach ETH-Professor und Nobelpreisträger Leopold Ruzicka benannt ist, jährlich an junge Forschende vergeben, die Herausragendes auf dem Gebiet der Chemie veröffentlicht haben. Er wird durch Gelder aus der schweizerischen chemischen Indus­ trie ermöglicht und ist neben dem Werner-Preis der bedeutendste Schweizer Preis für Nachwuchsförderung in der Chemie. www.ethz.ch

Bild: Lonza

Strategische Produktionsstätte in China gegründet

Lonza Guangzhou Nansha Ltd. – Nansha, China

Lonza hat Ende 2018 eine Vereinbarung mit GE Healthcare

bekanntgegeben, in deren Rahmen GE Healthcare Lonza ein Biologika-Werk in Guangzhou (CN) bereitstellen wird. Da das Werk Gegenstand einer grösseren Bioproduktionsinitiative zwischen GE Health­ care und dem Guangzhou Development District (GDD) ist, wird die Vereinbarung erst nach Unterzeichnung der Verträge mit dem GDD abgeschlossen.

Lonza unterzeichnete mit dem GDD eine Absichtserklärung, um das Projekt weiter voranzu-

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treiben. Durch das neue Werk kann Lonza Pharma & Biotech eine strategische Grundlage in China schaffen, um auf die wachsende Nachfrage nach hochwertigen Dienstleistungen im Bereich der Auftragsforschung und der Auftragsproduktion (CDMO) im Land zu reagieren.

Durch die Zusammenarbeit mit GE Healthcare bei der Entwicklung des neuen Werks auf Basis der KUBio-Plattform, einer vorgefertigten modu­laren Biologika-Anlage, will Lonza bis 2020 ihre Palette von Entwicklungsdienstleistungen für Antikörper anbieten und GMP-zertifizierte Chargen produzieren können. Die beiden Unternehmen werden bei der Planung des 17 000 m² grossen Standorts mit 6500 m² Laborfläche und einer KUBio-Anlage eng zusammenarbeiten.

Die Labore werden die von Lonza entwickelten Plattformen für den Zelllinienaufbau, darunter das GS Gene Expression System, Einrichtungen für

Prozessentwicklung und Zell­ einlagerung sowie Pilotlabore beherbergen. Die KUBio-Anlage wird mit Einweg-Technologien für die biologische Produktion von GE Healthcare (darunter 1000- und 2000-Liter-Bioreaktoren) sowie mit Automatisierungsplattformen von Lonza für klinische und frühe kommerzielle Produktlieferungen ausgestattet sein und eine GMP-Produktion im Kleinmassstab ermöglichen.

Lonza plant, mehr als 160 Mitarbeitende einzustellen und auszubilden, wobei der neue Standort von den weltweit geltenden technologischen und operativen Spitzenstandards des Unternehmens profitieren wird. Mit mehr als 20 erfolgreichen FDA-Zulassungen für Biologika in Kombination mit der internationalen Kompetenz in regulatorischen Belangen, wird Lonza nun in China die gleichen hohen Standards anbieten können wie anderswo. www.lonza.com 3/2019

NEWS

VTU Engineering hat sich vom Ingenieurbüro zu einem internationalen Technologiekonzern mit solider Marktposition entwickelt. Der grösste Geschäftszweig ist die Planung von Prozessanlagen, dabei hat VTU sich in den letzten Jahren als zuverlässiger Partner in der Generalplanung von Grossinvestitionen etabliert.

Für den Ausbau des Geschäftsbereichs Grossprojekte hat VTU im November mit Thomas Viertel einen weiteren Profi an Bord geholt. Der

neue Head of Life Sciences der VTU Group GmbH ver­ antwortet künftig die strategische Geschäftsentwicklung für den Bereich Generalplanung/­ EPCM mit Schwerpunkt auf die Life Sciences Industrie und wird ausserdem die Internationalisierung vorantreiben.

Thomas Viertel verfügt über mehr als 25 Jahre Erfahrung im Top-Management und Business Development in der Prozessindustrie. Zuletzt war er lange bei der M+W Group tätig, unter anderem als Head

Bild: V TU

VTU Group hat einen neuen Head of Life Sciences

Thomas Viertel

Regional Business Unit Europe und Deputy CEO Global BU Life Sciences and Chemicals.

Davor war er für den Aufbau des Life Sciences Geschäfts

der M+W Group in Asien zuständig und hat dieses über 10 Jahre hinweg geleitet. In diesen Positionen verantwortete Thomas Viertel einen Jahresumsatz von mehreren hundert Millionen Euro und war für das Management von Investitionsprojekten zuständig.

Mit abgeschlossenen Studien in Food/Biotech Engineering und einem MBA bringt Thomas Viertel zudem eine fundierte fachliche Expertise mit. www.vtu.com

Bild: Schwing Technologies

Alfred Schillert neu in der Geschäftsleitung

Alfred Schillert ergänzt Geschäftsführung der Schwing Technologies GmbH.

2019 ist ein Jahr zum Feiern: Die Schwing Technologies GmbH mit Sitz in Neukirchen-Vluyn blickt auf ihr 50-jähriges Bestehen zurück.

1969 gründete Seniorchef Ewald Schwing das Unternehmen in Duisburg. Nun erweitert der Anlagenbauer auch seine Führungsmannschaft.

Seit 1. Februar 2019 ergänzt Alfred Schillert die Geschäftsleitung um Gründer Ewald Schwing und dessen Sohn Thomas, der 2006 als Geschäftsführer ins Unterneh3/2019

men einstieg. Ab sofort verantwortet der studierte Inge­nieur den Geschäftsbereich Technik, Produktion und Dienstleistungen beim thermischen Reinigungsexperten Schwing.

Zuvor war der ausgewiesene Technologie- und Vermarktungs-Experte seit 2001 als Geschäftsführer eines Tochterunternehmens von rund 30 NRW-Hochschulen tätig, das auf Technologievermarktung und IP-Management für Hochschulen und Unternehmen spezialisiert ist. Parallel dazu lenkte er in den vergangenen 15 Jahren als Vorstandsvorsitzender der TechnologieAllianz die Geschicke des deutschen Verbandes für Know-howund Technologietransfer aus der Wissenschaft. Bei Schwing wird Schillert vor allem die Kernbereiche Produktentwicklung, Digitalisierung und die Entwicklung neuer Geschäftsfelder weiter vorantreiben.

Medienmitteilung Schwing Technologies

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TERMINE

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Basis: Qualifizierung Ort: CH-Olten Veranstalter: PMC-support Win PMC-support, Kelweg 3, CH-5034 Suhr +41 44 450 19 20 info@pmc-support.ch, www.pmc-support.ch

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Basis: Validierung Ort: CH-Olten Veranstalter: PTS Training Service Am Freigericht 8, Postfach 4308, D-59759 Arnsberg +49 2932 51 477 info@pts.eu, www.pts.eu

27.03. – 29.03.

GMP in der Instandhaltung und Kalibrierung Ort: CH-Aarau Veranstalter: GMP-Experts BeratungsGmbH, Kirchwiesenstrasse 5, D-67434 Neustadt/W. +49 6321 399 55 66 info@gmp-experts.de, www.gmp-experts.de

04.04.

Interpretation von Massenspektren Ort: CH-Dübendorf Veranstalter: Eawag Geschäftsstelle PEAK, Überlandstrasse 133, CH-8600 Dübendorf Isabelle Schläppi, +41 58 765 56 25 peak@eawag.ch, www.peak.eawag.ch

05.04.

Swiss Chemical Society Spring Meeting 2019 Ort: CH-Dübendorf Veranstalter: Swiss Chemical Society Haus der Akademien, Laupenstrasse 7, Postfach, CH-3001 Bern +41 31 306 92 91 info@congress.ch, www.scs.ch

08.04.

eDNA und Metabarcode: neue Methoden für das Biomonitoring von Gewässern Ort: CH-Dübendorf Veranstalter: Eawag Geschäftsstelle PEAK, Überlandstrasse 133, CH-8600 Dübendorf Isabelle Schläppi +41 58 765 56 25 peak@eawag.ch, www.peak.eawag.ch

09.04. – 10.04.

Grundlagen GC Ort: CH-Schlieren Veranstalter: Brechbühler AG Steinwiesenstrasse 3, CH-8952 Schlieren +41 44 732 31 31 kurse@brechbuehler.ch, www.brechbuehler.ch

APRIL 2019 01.04. – 02.04.

Visualisierung von Labordaten mit Excel Ort: CH-Basel Veranstalter: Aicos Technologies AG Sandweg 46, CH-4123 Allschwil +41 61 686 98 76 info@aicos.com, www.aicos.com

09.04. – 11.04.

Powtech 2019 Ort: D-Nürnberg Veranstalter: NürnbergMesse GmbH Messezentrum, D-90471 Nürnberg +49 911 86 06 0 powtech@nuernbergmesse.de, www.powtech.de

02.04.

Feststoffanalytik – von der Laborprobe zum Analysenergebnis Ort: A-Graz Veranstalter: CEM GmbH Carl-Friedrich-Gauss-Str. 9, D-47475 Kamp-Lintfort +49 28 42 96 44 0 info@cem.de, www.cem.de

11.04.

MagIC Net Basic Ort: CH-Zofingen Veranstalter: Metrohm Schweiz AG Industriestrasse 13, CH-4800 Zofingen +41 62 745 28 28 info@metrohm.ch, www.metrohm.ch

02.04.

Batch Record Review und Freigabe Ort: CH-Olten Veranstalter: PMC-support Win PMC-support, Kelweg 3, CH-5034 Suhr +41 44 450 19 20 info@pmc-support.ch, www.pmc-support.ch

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Prozessoptimierung und -überwachung im Rahmen von PAT Ort: CH-Basel Veranstalter: Aicos Technologies AG Sandweg 46, CH-4123 Allschwil +41 61 686 98 76 info@aicos.com, www.aicos.com

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Universitätslehrgang «Qualitätssicherung im chemischen Labor» 2019/2020 Ort: A-8700 Leoben Veranstalter: Montanuniversität Leoben, Allgemeine und Analytische Chemie Franz-Josef-Strasse 18, A-8700 Leoben Karin Schober, +43 3842 402 1201 karin.schober@unileoben.ac.at, www.unileoben.ac.at

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Training für die Wartung von Almatec-Druckluftmembranpumpen Ort: CH-Zeiningen Veranstalter: Almatechnik AG Rebgasse 2, CH-4314 Zeiningen +41 61 853 09 09 info@almatechnik.ch, www.almatechnik.ch Medizinprodukte: EN ISO 13485 Entwicklung, Herstellung, Vertrieb Ort: CH-Olten Veranstalter: PTS Training Service Am Freigericht 8, Postfach 4308, D-59759 Arnsberg +49 2932 51 477 info@pts.eu, www.pts.eu

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Bilder: Etel Keller und Jörg Signer

VER ANSTALTUNGEN

Die Pumps & Valves zeichnete sich durch den grossen Besucherzuwachs aus. Damit fühlt sich Easyfairs in seinem Ausstellungskonzept bestätigt.

Rückblick Pumps & Valves 2019

Erfolgreicher Branchenanlass Die zweite «Pumps & Valves» vom 13. und 14. Februar in Zürich hat ihre Bedeutung als Schweizer Leitveranstaltung für Pumpen, Ventile und Industriearmaturen erneut bestätigt. Zusammen mit der Parallelveranstaltung Maintenance Schweiz tauschten sich in der Messe Zürich über 3000 Besucher mit zahlreichen Ausstellern und Experten aus Forschung und Verbänden aus.

Die Vorträge und vorgestellten Neuerungen an der «Pumps & Valves 2019» in Zürich zeigten, dass auch diese hochspezialisierte Branche für das Thema Digitalisierung und die Vernetzung mit dem IIoT (Industrial In­ ternet of Things) gut gerüstet ist. Anbieter und Nutzer legen dabei zunehmend Wert auf individualisierte Lösungen und hohe Bedienfreundlichkeit. Das belegen die zahl­ reichen Neuerungen der Aussteller und Vorträge im Rahmen des Science Centers und an der ersten Smart Maintenance Con­ ference. Veranstalter Easyfairs zieht ein durchwegs positives Fazit zur Pumps & Val­ ves. Der Fachveranstaltung ist es erneut gelungen, eine Plattform für die Vernetzung der Branche zu bieten. Damit wird der Branchenanlass seiner Rolle als einziger Treffpunkt für Experten auf diesem Gebiet gerecht und bestätigt seine unverzichtbare Bedeutung im Terminkalender der ver­ schiedenen Akteure.

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Bereits bei den Voranmeldungen durften die beiden parallel stattfindenden Messen «Pumps & Valves» und «Maintenance» eine Zunahme von 19 Prozent bei den regis­ trierten Besuchern im Vergleich zum Vorjahr verzeichnen. Entsprechend zuversichtlich zeigten sich die Organisatoren anlässlich der Pressekonferenz am Ende des ersten Mes­ setags: «Unter den Registrierten sind ein­

deutig Fachleute mit Entscheidungsbefug­ nis», berichtet Ueli Utzinger, Head of Marketing bei Easyfairs. Auch bei den Aus­ stellern sei der Verlauf erfreulich, bestätigt der Messeleiter Stefan Meier, und fügt an, dass die Messe Pumps & Valves ausgebucht war. Die erfreuliche Zunahme der alle zwei Jahre, und nun zum zweiten Mal stattfin­ denden Messe zeigt, dass der eingeschlage­

Für 2019 stehen in der Region D-A-CH weitere Fachmessen im Bereich Pumpen, Ventile und Industrie-Armaturen sowie anderen Themen auf dem Kalender: Die Pumps & Valves Dortmund findet parallel zur Maintenance Dortmund und der Pre­ miere der M + R Dortmund 2019 – die Fachmesse für Mess- und Regeltechnik vom 24. – 25. Februar 2019 statt. Dortmund und die wirtschaftsstarke Region Rhein-Ruhr bündeln alle Industriesektoren und wissenschaftliches Know-how in einem dyna­ mischen Technologiestandort.

Am 10. und 11. April 2019 ist es dann in Zürich wieder soweit: Die Events Packaging Innovations und die EMPACK2019 machen Smart Packaging im digitalen Zeitalter in der Messe Zürich zum Thema. Parallel dazu findet die Logistics & Distribution Zürich 2019 statt.

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VER ANSTALTUNGEN

Andreas Gerle, Head of Sales Switzerland, Gemü Vertriebs AG

Reto Steiner, Verkaufsleiter Schweiz, Emile Egger & Cie SA

Hans Peter Egger, CEO Schubag AG, und sein Team hatten viele Interessenten an ihrem Stand.

Thomas Borer, Dipl. Ing. FH Maschinenbau, André Ramseyer AG

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Roland Wirth, Geschäftlseitung Alowag AG (links), und sein Bruder Markus Wirth präsentieren das ausgebaute Verkaufsprogramm des Unternehmens, das nun auch druckluftbetriebene Pumpen von Debem, Graco und Aro umfasst.

Roger Fehr, CEO, und David Liniger, Stellvertretender Geschäftsführer, Dampfexperte GmbH

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VER ANSTALTUNGEN

Michael Misteli und Nils Freudiger, beide Technische Berater bei Almatechnik AG

Simon Brändlin, Internal Sales, und Robert Merkli, Regional Sales Manager bei Bronkhorst (Schweiz) AG

Heiko Strittmatter, Internal Sales bei Busch AG Susanne Bürli, Geschäftsleitungsassistentin und Marketing, KSB (Schweiz) AG

Felix Köster, Marketing Consultant bei Grundfos GmbH

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Thomas Bickel, Geschäftsführer, Rototec AG, im Kundengespräch an seinem gut besuchten Stand.

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VER ANSTALTUNGEN

Gabriel Polato, Country Manager, und Ekaterina a Marca, Sales Support, Watson-Marlow Ltd. bildeten wieder das effiziente Team am Stand der Messe wie bereits an der Ilmac Lausanne.

Markus Manser, Verkaufsleiter, und Ives Schmidhauser, CEO, Sawa Pumpentechnik AG

Karl Jedele, Geschäftsführer, Prominent Dosiertechnik AG.

Die Networking Lounge erlaubt in angenehmer Atmosphäre vertrauliche Kundengespräche und dient gleichzeitig als Erholungszone und Verpflegungsort.

Der zufriedene Messeleiter Stefan Meier (links) und Ueli Utzinger der neue Head of Marketing & MIT bei Easyfairs Switzerland GmbH anlässlich der Pressekonferenz in der Networking Lounge.

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Das Unternehmen Ramseyer feierte sein 75-Jahr-Jubiläum mit einem eigenen Barista: Der Chef von LatteArt.ch stellte den Standbesuchern des Geburtstagkinds höchstpersönlich den effektvollen Cappuccino her.

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VER ANSTALTUNGEN

ne Weg richtige sei. Der zum Treffpunkt von Fachleuten mit Fachvorträgen im Science Center und der Networking Lounge, in die man sich zu Kundengesprächen zurückzie­ hen kann, komme sehr gut an. In diesem Sinn sei auch diese Messe «eine typische Easyfairs-Messe», schliesst der Organisator selbst bewusst, bei dem es sich um den 18. grössten Messeveranstalter weltweit han­ delt. Utzinger ergänzt am Ende des ersten Tages, dass das Feedback sowohl zu den Vorträgen wie auch seitens der Aussteller sehr positiv sei. Deshalb plane man, die Fachkonferenz in Zukunft noch weiter aus­ zubauen, da sie auch Besuchergruppen di­ rekt anspreche, die der Messe eher ferngeb­ lieben wäre.

Digitalisierung nimmt klare Form an Im Wissen darum, dass der Wissenstrans­ fer an der Pumps & Valves einmalig für die Vernetzung der Branche ist, hat Easyfairs diesen im Vergleich mit früheren Ausga­ ben noch einmal gestärkt. «Die Rückmel­ dungen der Aussteller, Besucher und der mehr als 20 Referenten im Science Center

Eine speziell für hochviskose Produkte der Lebensmittel- und der Getränkeindustrie ausgelegte, nahezu pulsationsfreie Pumpe im Fokus einer Ausstellungspräsentation.

zeigen uns, dass wir dieses Ziel erreicht haben», resümiert Ueli Utzinger, Head of Marketing bei Easyfairs. «Damit geht die Pumps & Valves ihren Weg in der Entwick­ lung zu einem zeitgemässen Branchentref­ fen, das den Blick in die Zukunft wagt, er­ folgreich weiter: Schlagworte wie Digitalisierung und Internet of Things neh­ men an der Fachveranstaltung klare For­ men an.» Hersteller führten an der Pumps & Valves ihre neuesten Entwicklun­ gen vor und tauschten sich mit ihren Kun­ den aus, konnten darüber hinaus aber auch Kontakt mit Marktbegleitern sowie Vertretern von Forschung und Verbänden in der Networking-Zone pflegen.

Vernetzung über Branchen hinaus leben

Anhand dieses Messe-Funktionsmodel werden zwei Arten von Durchfluss- beziehungsweise Füllstandsregelungen mit verschiedenen Komponenten veranschaulicht. Die Anlage ist so aufgebaut, dass unter Einfluss verschiedener Störgrössen die Anlage automatisch auf den eingestellten Durchfluss beziehungsweise den Füllstand nachregelt. Ebenso ist eine automatische Leerlauffunktion integriert.

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Zwei entscheidende Elemente für den Er­ folg sind laut Utzinger zudem die Zusam­ menarbeit mit den Veranstaltungspartnern und die bewährte Kombination der Pumps & Valves mit der «Maintenance Schweiz», dem führenden Branchenanlass in der industriellen Instandhaltung. «Damit tragen wir insbesondere dem Aspekt der Vernetzung Rechnung», so Utzinger weiter.

Die Rückmeldungen der Aussteller im Ver­ lauf der Pumps & Valves bestätigen das: «Durch die Verbindung zwischen beiden

Messen können Synergien zwischen den Themenbereichen genutzt werden», sagte zum Beispiel Francesco Augello, Marke­ tingleiter der Alfred Imhof AG. «Es werden Besucher an den Messeständen der Main­ tenance registriert, die sonst vielleicht gar nicht zur Messe Zürich gekommen wären.»

Die konsequente Vernetzung ist einer der Gründe, weshalb die Alfred Imhof AG auch nächstes Jahr als Aussteller an der Veran­ staltung teilnehmen wird – gemeinsam mit zahlreichen anderen Anbietern und Akteuren auf dem Schweizer Markt. Die Vorbereitungen bei Easyfairs für die nächs­ te Austragung der Pumps & Valves 2021 laufen bereits mit Hochdruck. Sie findet am 10. und 11. Februar 2021 statt. Die nächste Maintenance ist für den 12. und 13. Februar 2020 geplant.

Weitere Informationen zur Pumps & Valves 2019 in Zürich unter www.pumps-valves.ch.

Kontakt Stefan Meier Event Content Manager Easyfairs Switzerland St. Jakobs-Strasse 170a CH-4132 Muttenz +41 61 228 10 06 stefan.meier@easyfairs.com www.easyfairs.com

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Bilder: Pow tech

VER ANSTALTUNGEN

Particles for a better life – so der Titel des englischsprachigen Kongresses für Partikeltechnologie, der während der Powtech 2019 stattfindet.

Powtech 2019: Megatrends von morgen

Mechanische Verfahrenstechnik Die nächste Powtech findet vom 9. bis 11. April 2019 im Messezentrum Nürnberg statt. Neuheiten und neue Lösungsansätze für die Prozessindustrien stehen in den sechs Messehallen im Mittelpunkt. Pulver- und Schüttgut­ experten aus aller Welt sind willkommen, Technik und Lösungen der Aussteller live zu begutachten. Expertenwissen für die Branchen Food, Pharma und Chemie sowie Glaskeramik, Bau-Steine-Erden und Recycling gibt es in zwei Fachforen und einem interaktiven Wissensbereich. Parallel zur Powtech 2019 tagt der internationale Kongress für Partikeltechnologie, Partec, unter dem Motto «Particles for a better Life».

Auf der Powtech 2019 präsentieren Aussteller ihre Weiterentwicklungen zu mechanischen Prozessen wie Zerkleinern, Agglomerieren, Trennen, Sieben, Mischen, Lagern und Fördern. Die Anlagen und Maschinen sind grundlegend für die Produktionsprozesse vieler Branchen. «Aktuelle Megatrends der Industrie, wie etwa Energiespeicherung oder additive Fertigung sind ohne mechanische Verfahrenstechnik undenkbar. Auf der Powtech 2019 blicken wir unter anderem auf diese neuen Anwendungsszenarien», stellt Beate Fischer, Veranstaltungsleiterin Powtech, in Aussicht. Aus der Messevorbereitung zieht sie ein positives Zwischenfazit: «Aktuell, rund acht Monate vor Messestart, sind bereits über 80 Prozent der Ausstellungsfläche belegt. Unternehmen, die 2019 mit dabei sein möchten, sollten jetzt mit uns Kontakt aufnehmen».

liegen Anmeldungen aus 27 Ländern vor, Gemeinschaftsstände aus Japan, China und Spanien haben sich bereits angekündigt. Zuletzt kamen zur Powtech 2017 39 Prozent der Aussteller und 40 Prozent der Besucher aus dem Ausland nach Nürnberg. Der international renommierte Kongress Partec wird zudem wieder Partikel-Wissenschaftler und Forscher von Hochschulen, Instituten und Unternehmen aus aller Welt nach Nürnberg locken. Über 500 Teilnehmer werden zum Kongress erwartet, der alle drei Jahre parallel zur Frühjahrsausgabe der Powtech stattfindet.

Träger der Partec ist die VDI-Gesellschaft Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen (VDI-GVC).

Aussteller und Besucher aus aller Welt

Alle drei Jahre bringt die Partec als einer der weltweit führenden Kongresse für Partikeltechnologie die Fach-Community in Nürnberg zusammen. In nahezu allen Industriebranchen ist die Verarbeitung von Pulvern und Partikeln ein wichtiger Pro-

Besucher werden auf der Powtech einmal mehr Marktführer und innovative Unternehmen aus aller Welt erleben. Aktuell 42

Die Dynamik der Powtech: Grosse Maschinen in Aktion, Experten im Austausch.

Kongress für Partikeltechnologie

Über 500 Teilnehmer erwarten die Organisatoren der Partec 2019 zum dreitägigen Kongress.

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VER ANSTALTUNGEN Halle 4A · Stand 107

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EINEs---NEUEN ---NAMENs---FÜR-----INDUsTRIEllE -------PROzEss--lÖsUNGEN� IPCO ist ein neuer Name im Bereich industrieller Prozesslösungen, aber ein Geschäftspartner mit dem viele in der chemischen Industrie bereits vertraut sind.

Neu zur Powtech 2019 vom 09. bis 11. April 2019: der Networking Campus.

zessschritt, insbesondere bei der Herstellung von Lebensmitteln, der Chemie- und Pharmaproduktion. Die Erkenntnisse der Partec-Forscher bringen Verbesserungen für viele Bereiche unseres alltäglichen Lebens. Sechs hochkarätige Keynote-Speaker werden zur Partec, dem internationalen Kongress für Partikeltechnologie im April in Nürnberg, mit neuesten Erkenntnissen aus ihrer Disziplin für Impulse sorgen.

Das Exe­cutive Commitee der Partec unter Vorsitz von Professor Stefan Heinrich hat jetzt die Keynote-Speaker und Themen bekannt. geben. Kongressbesucher können sich unter anderem auf Vortragende aus den USA, Grossbritannien, Australien und Deutschland freuen. Die Keynotes decken ein breites Themen­spektrum ab und berühren Anwendungsfelder wie Additive Fertigung oder CO2-Reduktion. Die Partec 2019 steht unter dem Motto «Particles for a better life».

«Unser Motto ‹ Particles for a better life › verdeutlicht diese Schlüsselrolle der Partikelforschung», so Professor Stefan Heinrich, Chairman der Partec 2019. «Neben den klassischen Anwendungsfeldern werden wir 2019 stark auch Zukunftstechnologien in den Blick nehmen, etwa aus den Life Sciences, der Energie- und Umwelttechnik oder der Additive Fertigung. Es wird darum gehen, wie die Partikeltechnologie diese Anwendungen voranbringen kann.» Über 500 wissenschaftliche Teil3/2019

nehmer werden zu dem englischsprachigen Kongress in Nürnberg erwartet.

Ideenlabor «Networking Campus» Zur Powtech 2019 geht erstmals der Networking Campus an den Start, das junge Ideenlabor der Powtech für die Technologien und Märkte von morgen. Der Networking Campus ist kommunikativer Treffpunkt und Diskussionsplattform für junge Forscher, Start-ups und Entwickler. Herzstück des Campus ist eine offene Vortragsbühne. Hier bringen sich Teilnehmer nach dem Barcamp-Prinzip in ein interaktives Programm ein. In Kurzvorträgen, Workshops und Diskussionen, mit einem wissenschaftlichen Poster oder durch einen Stand in der flankierenden Table-Top-Ausstellung: Alle Teilnehmer bieten einen Blick in die Zukunft der modernen Schüttgut- und Partikeltechnik.

«Im Networking Campus trifft sich ab 2019 die ‹Generation Zukunft ›. Innovative Lösungen für Prozessindustrien gehören zur DNA der Powtech. Mit dem Networking Campus schaffen wir nun den Missing Link zwischen Verfahrenstechnik und den disruptiven Zukunftstechnologien, die Industrie und Alltag derzeit massiv um­ krempeln!» so Beate Fischer, Leiterin Powtech. www.powtech.de

Früher tätig als Sandvik Process Systems, sind wir jetzt ein unabhängiges Unternehmen innerhalb der Wallenberg Gruppe, einem schwedischen Konzern mit ca. 600 000 Beschäftigten und mehr als 140 Milliarden Euro Gesamtumsatz.

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23/04/2018 10:19

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VER ANSTALTUNGEN

ILMAC 2019 in Basel: Nach der Digitalisierung folgt Kollege Roboter

Bits & Robby schütten Umweltdividende aus

Das digitale Labor ist in der Wirklichkeit angekommen. Die Möglichkeiten reichen von lokal vernetzten Einzelsystemen bis hin zu umfassenden LIMS (Labor-Informations-Management-System). Im Grunde ist es machbar, vom Leitstand aus oder direkt am Gerät alle Daten herauszulesen, die man braucht, um eine Charge freizugeben, Produktspezifikationen für einen Kunden zu dokumentieren oder eine geforderte Validierung an die zuständige Behörde zu melden.

Enorme Potenziale erschliesst ein lückenloses Online-Monitoring: Instabilitäten lassen sich schnell erkennen, und gegebenenfalls balanciert man den Prozess wieder aus und lenkt ihn zurück in ruhiges Fahrwasser. Im besten Falle führt dies über Lerneffekte zur Optimierung und Effizienzsteigerung. Das spart Edukte und sichert die Qualität der Produkte (weniger Ausschuss!), was im Endeffekt auch der Umwelt zugutekommt. Zudem machen Online-Analysatoren die stets risikobehaftete Wartung von Wechselarmaturen unnötig – ein Plus für den Arbeitsschutz.

Einarm greift Vials, Zweiarm pipettiert Die Digitalisierung scheint immer weiterzugehen und fast eine (freilich enorm aufwändige) Fleissarbeit zu sein. Da betritt der Kollege Roboter die Bühne – ganz anders, als man es sich vorgestellt hat.

Es handelt sich um kein menschenähnliches Wesen, wie einem Raumschiff Enterprise entsprungen. Eher wird man Systeme mit lediglich einem oder zwei Armen finden. Die einarmigen können dann ein Vial oder einen Rundkolben greifen, die zweiarmigen sogar bestehende «standard 44

Bilder: Metrohm

Vom Assistenzsystem zum Roboterfahrzeug: Während der Autofahrer mit dem Navi erfolgreich die Chancen der digitalen Welt nutzt, winkt am Horizont schon das autonome Elektromobil. Mit Bits & Bytes und «Robby» verbindet sich stets auch die Hoffnung auf eine umweltfreundlichere Technik. Schon heute manifestiert sie sich in der Realität aktueller Innovationen für Produktion und Labor, so im Bereich von Chemie, Pharmazie und Biotechnologie.

Abb. 1: Das geht schon stark in Richtung Roboterisierung: Die Proben werden zwar noch manuell aus dem laufenden Prozess genommen. Dann aber übernimmt ein vollautomatischer Analysator mit Autosampler und Barcodereader (für die Zuordnung der Proben) sowie IC-Anbindung. Rack und Probengefässe sind auf die Applikation zugeschnitten.

operation procedures» (SOP) in der Pharmaindustrie übernehmen. Das ist ihr grosser Vorteil: Die validierte SOP braucht nicht von Grund auf neu erarbeitet, sondern «nur» in die schöne neue Welt transferiert zu werden. Denn wenn «Robby» mit einem Arm ein Vial greifen kann, dann kann er zum Beispiel auch mit zwei Armen komplexe Pipettieraufgaben lösen.

Bewährte Pilotanwendungen werden einfach integriert Im Grunde sind Roboter im Chemie- und Pharmalabor alte Bekannte: Automatisiertes Liquid-Handling, automatisiertes Ausschütteln von Probenlösungen, eine komplett automatisierte Probenvorbereitung – was ist das anderes als beginnende Roboterisierung?

Vor allem in der Forschung sind Roboter auch in der kernmagnetischen Resonanzspektroskopie tätig. Schnell zieht der Laborant direkt an der Workbench Proben mit

möglichen Wirkstoffkandidaten aus Mikrotiterplatten, und schon werden damit automatisch NMR-Probenröhrchen befüllt und der Analyse zugeführt. So wandern heute Vials wie von selbst von einem Ende des Labors zum anderen, und es könnten sogar die gebrauchten Glasgeräte direkt in der Laborspülmaschine landen.

Solche Pilotprojekte lassen sich heute in Form von Modulen in umfassend roboterisierte Systeme integrieren. Beispiel Liquid-Handling: Avancierte konfektionierte oder kundenspezifische Lösungen kennen kaum Grenzen, wachsen räumlich bei Bedarf bis zur Decke oder in ungenutzte Nischen und können mit praktisch beliebig vielen Fraktionen von kleinen bis grossen Volumina umgehen (z. B. Mikroliterbereich bis 1 Liter Fraktioniervolumen). Damit liesse sich eine Bibliothek von Wirkstoffkandidaten für präklinische und klinische Untersuchungen erarbeiten und die aussichtsreichsten Moleküle im präparativen Massstab herstellen.

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VER ANSTALTUNGEN

Abb. 2: Vollautomatischer Prozessanalysator an Ort und Stelle: In der Prozessumgebung erhält der Mitarbeiter eine umfassende Unterstützung.

Mit Hilfe der RFID-Technologie lassen sich die einzelnen Fraktionen identifizieren – Rückverfolgbarkeit gesichert, regulatorische Anforderungen erfüllt (z. B. GMP). Und optional gibt es Versionen für ATEX-klassifizierte Umgebungen.

Digital, automatisiert und intelligent pro Umwelt Die konsequente Roboterisierung hilft nicht zuletzt der Umwelt. In ihrer Präzision sind die Science-Fiction-Systeme, die heute gar keine Fiktion mehr sind, sondern bereits greifbar, dem Menschen überlegen. Kein Milliliter oder Mikrogramm wird verschwendet, keine Analyse versehentlich mehrfach vorgenommen und kein Blatt Papier zu viel ausgedruckt. Das spart Kosten und schont die Umwelt.

In Kombination mit künstlicher Intelligenz (KI) könnte auch die Verarbeitung natürlicher Rohstoffe leichter werden, zum Beispiel von Zellulosezuckern zu Biokraftstoffen (aktuell unterzeichnete Kooperation von Clariant, Renewable Energy Group und Exxon Mobil). Denn die naturgemäss stark schwankenden Qualitäten erfordern eine intelligentere Rohstoffeingangs- und spätere Produktkontrolle, zum Beispiel über eine mehrdimensionale Analytik sowie eine ent-

Abb. 3: Online- statt Inline-Prozessanalysator – die «glaslose» Alternative zur pH-Direktmessung: Glas wird nicht direkt im Prozess eingesetzt, womit sich der Wartungsaufwand reduziert, die Kosten für den Betrieb gering gehalten werden und eine Wartung unter Exposition gegenüber toxischen oder korrosiven Matrizes unnötig ist – ein Plus für den Arbeitsschutz und für genaue und reproduzierbare Ergebnisse.

sprechend komplexe Feinsteuerung der Herstellung. Bei solchen Aufgaben wirken digitale, automatisierte und KI-Systeme im Sinne einer umweltverträglicheren Energiegewinnung zusammen – und es winkt eine spürbare «Umweltdividende», möglicherweise in Form eines autonom fahrenden Biokraftstoffautomobils.

ILMAC Basel 2019 Dauer Dienstag, 24. bis Freitag, 27. September 2019 Öffnungszeiten 9.00 bis 17.00 Uhr Ort Messe Basel, Halle 1.1 Veranstalter MCH Messe Schweiz (Basel) AG E-Mail info@ilmac.ch Internet www.ilmac.ch

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FIRMEN BERICHTEN

Viel Energie sparen

State of the Art der Kondensatableitung Viele Anwender vertrauen auf altbewährte Methoden und setzen bei der Kondensatableitung veraltete Technik ein oder setzen auf neue Wunder und verschwenden so viel Energie. Wer Dampfanwender ist, kann davon ein Liedchen singen. Doch was tun, wenn man die Prozesse nicht gefährden will?

Roger Fehr

Bilder: Valsteam ADCA, Por tugal

Eins vorneweg: Den perfekten Kondensatableiter gibt es nicht! Und dann kommt immer auch mal wieder die Frage auf, ob ein sogenannter Venturi-Ableiter funktioniert. Zu diesem Punkt kann gesagt werden, dass diese nicht funktionieren, zumindest nicht ausserhalb von Laborbedingungen, auch wenn die Verkäufer dieser Produkte gerne das Gegenteil behaupten, denn eine Stufendüse kann Dampf von Kondensat nicht unterscheiden.

Das oberste Ziel einer jeden Kondensat­ ableitung muss sein, dass der Kondensatfluss so kontinuierlich und gering wie möglich sein sollte. Nur so ist es möglich, Schläge aus dem Kondensatnetz fernzuhalten.

Weit verbreitet und mit dem Vorteil, dass ihnen Schläge nichts anhaben können, sind die Thermodynamischenableiter. Sie schalten sehr hart auf und zu, die Ventilscheibe im Innern hebt ab, wenn der Nachdampf auf der Austrittsseite kondensiert und schliesst, wenn Nachdampf die Scheibe wieder auf den Sitz drückt. Das ist der Grund, weshalb man sie auf keinen Fall isolieren darf und im Freien mit einer Regenhaube versehen muss. Ihre Lebensdauer ist durch das Funktionsprinzip sehr

Thermodynamischer Ableiter

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beschränkt und häufig verursachen sie in der Kondensatleitung Schläge durch das hart intermittierende Betriebsverhalten.

Diese Technik ist zwar billig aber nicht nachhaltig.

Folge des immerwährenden Öffnens und Schliessens. Das Problem der Schläge in der Kondensatleitung äussert sich nicht ganz so dramatisch wie beim thermodynamischen Ableiter.

Glockenschwimmerableiter

Thermische Ableiter

Die zweite Sorte intermittierender Kondensatableiter ist der Glockenschwimmerableiter, siehe Abbildung.

Die thermischen Ableiter leiten beide kontinuierlich ab, zumindest dann, wenn die Rohrleitung mindestens einen Meter davor nicht isoliert ist. Sie sind in der Lage, sich auf den Massenstrom modulierend einzustellen. Ist die Vorkühlstrecke zu kurz, beginnen sie auch intermittierend zu arbeiten. Während der Kapselableiter, siehe Abbildung,

Glockenschwimmerableiter

Er hat zwar auch den Vorteil, dass er wenig schlagempfindlich ist, aber er ist von allen Ableitern mit Abstand die ineffizienteste Lösung. Die Glocke im Inneren schwimmt auf, wenn Dampf diese füllt und schliesst so das Ventil, und öffnet, wenn der Dampf darin kondensiert. Kommen aber nicht kondensierbare Gase (NCG) in die Glocke, so würde er für immer geschlossen bleiben. Deshalb bohren die Hersteller Löcher in die Glocke, um die NCG dort entweichen zu lassen. Durch diese Bohrung entweicht jedoch auch Dampf. Die Undichtigkeit und damit der grosse Verlust sind quasi schon eingebaut. Diese Kondensat­ ableiter dürfen nicht isoliert werden, und ihre Hebelmechanismen halten in der Regel zwischen drei und vier Jahren, dies als

Kapselableiter

durch sein Bauprinzip sehr schlagempfindlich ist, ist er gleichzeitig wenig schmutz­ empfindlich. Der Bimetallableiter, siehe Abbildung,

Bimetallableiter

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FIRMEN BERICHTEN

ist dagegen sehr schmutzempfindlich, aber wenig schlaggefährdet. Beide arbeiten auf dem Prinzip, dass Druck sie öffnet aber Temperatur sie schliessen möchte. Mit dem Spiel aus diesen Eigenschaften kann man eine Unterkühlung des Kondensates einstellen, bei der sie ableiten (z. B. 5°K).

In der Regel werden Sie mit einem Filter verbaut. Beide darf man nicht isolieren und leider wird auch selten beachtet, dass man ihnen genügend Vorkühlstrecke (unisoliert) geben muss. Wenn die Einbauhinweise eingehalten sind, funktionieren sie gut und modulierend.

Der Kugelschwimmer gilt als König der Ableiter Der König der Kondensatableiter ist der Kugelschwimmerableiter, siehe Abbildung.

Er ist der einzige Ableiter, den man vollständig isolieren kann und auch soll. Er arbeitet nach dem Schwimmerprinzip und öffnet bei steigendem Niveau und schliesst

Kugelschwimmerableiter

auch so wieder. Dies auch noch mit sehr kleinen Bewegungen. Das Auslassventil ist immer mit einer Wasservorlage geschützt, weshalb im oberen Teil meist ein thermisches Element – wie oben beschrieben – als thermischer Entgaser eingebaut wird.

Ihr einziger Nachteil liegt darin, dass sie mehr oder weniger schlagempfindlich sind.

Bei Wasserschlägen kann es vorkommen, dass die Kugel ähnlich einem drucklosen Ball zusammengefaltet wird und sie deshalb nicht mehr öffnen. Bei einem Defekt durch einen Schlag bleiben sie geschlossen; bei Defekt werden sie so häufig auch schnell erkannt. Die Lebensdauer der Kugelschwimmer beträgt bis zu 20 Jahren. Ihr grösster Nachteil ist der höhere Preis gegenüber den anderen Typen.

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Kugelschwimmerableiter mit Konnektoranschluss (z.B. Valsteam UFS32).

Stand der Technik ist also der Kugelschwimmer-Kondensatableiter, der komplett isoliert werden soll. Nicht selten treffen wir auf Fälle, in denen man andere Typen Kondensatableiter verbaut hat, welchen man nicht isolieren darf. Beim Bau des Werks war dies noch bekannt, aber später kommt der Sicherheitsbeauftragte hinzu und verlangt eine Isolation als Verbrennungsschutz. Ab diesem Moment wird die Funktion beeinträchtigt.

Wenn man bedenkt, dass ein thermischer Ableiter mit der Vorkühlstrecke zusammen schnell mal 1 kW Leistung abgibt und schon ein kleines Netz schnell mal aus 10 Entwässerungen besteht, so ergibt dies einen Verlust von 80 000 kWh, die nicht nur dem Raumklima, sondern auch dem Budget und der CO2-Bilanz schaden. Bei nur fünf Rappen pro Kilowattstunde beträgt dieser rund 4000 Franken. Hätte man diesen Betrag schon beim Bau investiert, wäre er über die ganze Lebensdauer berechnet um ein Vielfaches amortisiert worden.

Der Einfachheit halber empfehlen wir deshalb heute Kugelschwimmerableiter mit Konnektoranschluss (z. B. Valsteam UFS32, siehe Foto). Sie können sowohl vertikal wie auch horizontal eingebaut werden. Die Ersatzteilhaltung reduziert sich daher bereits um 50 Prozent und der Wechsel ist mit nur zwei Schrauben in Kürze erledigt.

Kontakt Dampfexperte GmbH Häsiweg 33 CH-5018 Erlinsbach +41 62 544 80 90 info@dampfexperte.ch www.dampfexperte.ch

Systems.

Handling.

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FORSCHUNGSWELT

Schnelle Internetanschlüsse

Millimeterwellen für die letzte Meile ETH-Forscher haben einen Modulator entwickelt, mit dem durch Millimeterwellen übertragene Daten direkt in Lichtpulse für Glasfasern umgewandelt werden können. Dadurch könnte die Überbrückung der «letzten Meile» bis zum heimischen Internetanschluss deutlich schneller und billiger werden.

Lichtwellen eigenen sich wegen ihrer hohen Schwingungsfrequenz hervorragend zur schnellen Übertragung von Daten.

Durch Glasfasern geschickt, können sie problemlos hunderte Milliarden Bits (Gigabits) pro Sekunde transportieren. Die «letzte Meile» von einer zentralen Glasfaser zum heimischen Internetanschluss ist dabei die aufwendigste und kostspieligste.

Alternativen wie zum Beispiel 4/5G-Mobiltelefonie sind günstiger, können allerdings nicht allen Anwendern gleichzeitig die extrem hohen Übertragungsraten bieten, die heute von datenintensiven Anwendungen wie etwa Streaming-TV benötigt werden.

Jürg Leuthold, Professor am Institut für Elektromagnetische Felder der ETH Zürich, und seine Mitarbeiter haben nun mit Unterstützung von Kollegen der University of Washington in Seattle einen neuartigen Lichtmodulator entwickelt, mit dem die letzte Meile zukünftig kostengünstig und energiesparend mit hochfrequenten Mikrowellen – so genannten Millimeterwellen – und dadurch mit hohen Übertragungsraten zurückgelegt werden kann.

Um Daten, die auf Millimeterwellen kodiert sind, in Lichtpulse zur Übertragung in einer Glasfaser umzuwandeln, benötigt

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Bild: Salamin Y. et al. Nature Photonics 2018

Oliver Morsch, ETH Zürich

Die letzte Meile zum heimischen Internetanschluss ist zugleich die aufwendigste. Eine Alternative bietet ein neu entwickelter Modulator, mit dem sich durch Millimeterwellen übermittelte Daten (rote Pfeile) direkt in optische Pulse für die Glasfaser (gelb) umwandeln lassen.

man normalerweise sehr schnelle – und deshalb teure – elektronische Bauteile.

Die Millimeterwellen müssen zuerst von einer Antenne empfangen, dann verstärkt und schliesslich in einen Lichtmodulator gespeist werden, der die in den Millimeterwellen enthaltenen Daten wieder in Lichtpulse übersetzt.

Lichtmodulator ohne Elektronik Leuthold und seinen Kollegen ist es nun gelungen, einen Lichtmodulator zu bauen, der gänzlich ohne Elektronik und Batterien auskommt. «Dadurch ist unser Modulator vollkommen unabhängig von externer Stromversorgung und zudem extrem klein, so dass man ihn im Prinzip an jedem Laternenpfahl anbringen kann. Von dort aus kann er dann über Millimeterwellensignale Daten aus einzelnen Häusern empfangen und direkt in die zentrale Glasfaser speisen», erklärt Yannick Salamin, der als Doktorand den neuen Modulator massgeblich mitentwickelt hat.

Modulation durch Plasmonen Der Modulator der ETH-Forscher besteht aus einem weniger als einen Millimeter grossen Chip, der gleichzeitig die Millimeterwellenantenne enthält. Diese Antenne empfängt die Millimeterwellen und wandelt sie in eine elektrische Spannung um.

Die Spannung fällt dann in der Mitte des Chips über einem dünnen Spalt ab – dem eigentlichen Herzstück des Modulators.

Dort befindet sich ein nur wenige Mikrometer langer und weniger als hundert Nanometer enger Schlitz, der mit einem auf elektrische Felder besonders empfindlichen Material gefüllt ist. In diesen Schlitz wird der Lichtstrahl der Glasfaser eingespeist. Dort allerdings breitet sich das Licht – anders als in der Glasfaser oder in der Luft – nicht mehr als elektromagnetische Welle, sondern als so genanntes Plasmon aus. Plasmonen sind Zwitterwesen aus elektromagnetischen Feldern und Schwingungen elektrischer Ladung an der 3/2019

Bild: ETH Zürich/ Jürg Leuthold

FORSCHUNGSWELT

Im neuen Modulator der ETH-Forscher werden Millimeterwellensignale (blau) von einer Antenne empfangen und im winzigen Schlitz in der Mitte in optische Signale (rot) umgewandelt. Das Gerät braucht keine Stromversorgung und ist weniger als ein Millimeter gross.

Oberfläche eines Metalls. Dank dieser Eigenschaft kann man sie auf viel engerem Raum einschliessen als Lichtwellen.

Das elektrisch empfindliche («nichtlineare») Material im Schlitz sorgt dafür, dass auch kleinste von der Antenne erzeugte elektrische Felder die Ausbreitung der Plasmonen stark beeinflussen. Dieser Einfluss auf die Schwingungsphase der Wellen bleibt erhalten, wenn die Plasmonen am Ende des Schlitzes wieder in Lichtwellen umgewandelt werden. Auf diese Weise werden die in den Millimeterwellen enthaltenen Daten-Bits direkt auf die Lichtwellen übertragen – ohne Umwege über Elektronik und ohne Energiezufuhr von aussen. Im Laborexperiment mit 60 Gigahertz-Millimeterwellensignalen konnten die Forscher bereits Datenübertragungsraten von bis zu 10 Gigabit pro Sekunde über eine Entfernung von fünf Metern und 20 Gigabit pro Sekunde über einen Meter demonstrieren.

Billig und flexibel einsetzbar Ausser dem winzigen Format und dem geringen Energieverbrauch hat der neue Modulator aber noch einige andere Vorteile. «Die direkte Übertragung von Millimeterwellen auf Lichtwellen macht unseren

Modulator besonders flexibel, was die Frequenzen und das genaue Format der Datenkodierung angeht», betont Leuthold. So ist der Modulator schon jetzt sowohl mit der neuen 5G-Technologie kompatibel als auch mit zukünftigen Industriestandards, die Frequenzen von 300 Gigahertz und Übertragungsraten von bis zu 100 Gigabit pro Sekunde vorsehen. Zudem kann er mit herkömmlicher Silicium-Technologie und dadurch vergleichsweise billig hergestellt werden.

Schliesslich kann Leuthold auch Anwender beruhigen, denen die elektromagnetische Strahlung Sorge bereitet. Anders als die Radio- und Mikrowellen eines Wifi-­ Modems, die sich gleichmässig im Raum ausbreiten, können die Millimeterwellen für die Übertragung nach aussen nämlich stark gebündelt werden und breiten sich so in einem nur zwanzig Zentimeter breiten Strahl zwischen Hausantenne und ­L aternenpfahl aus. So kann die Sende­ leistung im Vergleich mit anderen Wireless-Technologien reduziert werden.

Dadurch fallen auch die üblichen Probleme von Wifi-Modems weg, deren Signale sich gegenseitig in die Quere kommen können.

Originalpublikation Salamin Y et al., «Microwave plasmonic mixer in a transparent fibre-wireless link», Nature Photonics (2018); DOI: 10.1038/ s41566-018-0281-6 Kontakt Oliver Morsch Hochschulkommunikation ETH Zürich Rämistrasse 101 CH-8092 Zürich +41 44 632 42 44 news@hk.ethz.ch www.ethz.ch/news

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FORSCHUNGSWELT

Energiesparende Datenspeicher

Unmögliches möglich machen Multiferroika gelten als Wundermaterial für künftige Datenspeicher – sofern man ihre besonderen Eigenschaften auch bei den Betriebstemperaturen von Computern erhalten kann. Diese Aufgabe haben Forschende am Paul Scherrer Institut PSI mit Kollegen von Institut Laue-Langevin ILL in Grenoble jetzt gelöst. Damit haben sie das Material einen weiteren Schritt Richtung Praxistauglichkeit gebracht.

Vom Einsatz multiferroischer Materialien verspricht man sich energiesparsamere Computer, weil für die magnetische Datenspeicherung ein elektrisches Feld ausreichen würde. Um das zu erzeugen, sind viel weniger Strom und Kühlung nötig als bei herkömmlichen Magnetspeichern.

Multiferroika vereinen in sich magnetische und elektrische Eigenschaften und bilden damit ein Material, das ausserordentlich selten ist. Die meisten derartigen Materialien zeigen diese beiden Eigenschaften nur bei Temperaturen weit unter dem Gefrierpunkt. Dass die magnetischen Eigenschaften jetzt auch bei einhundert Grad stabil sind, erreichen die Forschenden über einen Trick. Sie verwenden kleinere Atome als bisher, wodurch das Material im Inneren kompakter wird. Das reicht aus, um seine Struktur hitzeresistent zu machen und seine wichtigen magnetischen Eigenschaften zu erhalten.

Computer laufen oft im Dauerbetrieb und verbrauchen dabei viele Kilowattstunden Strom pro Jahr. Einen Grossteil davon verwenden sie zur Datensicherung. Die Daten werden als magnetische Bits im Zustand 0 oder 1 auf die Festplatten geschrieben, was einer ständigen Umpolung vom Plus zu Minus und umgekehrt entspricht. Diese magnetische Umpolung verbraucht sehr viel Energie und führt zu einer starken Wärmeentwicklung. Deshalb müssen Computer während ihres Betriebs intensiv gekühlt werden. Dies erfordert viel Strom, verursacht Kosten und ist wenig umweltfreundlich. Wissenschaftler suchen schon lange nach einem Material, das diesen Nachteil der herkömmlichen Speicherung beseitigt.

Seit einigen Jahren sind sogenannte magnetoelektrische Multiferroika als mögliche 50

Bilder: Paul Scherrer Institut / Markus Fischer

Sabine Goldhahn

Marisa Medarde und Tian Shang am Neutronendiffraktometer DMC. Mit diesem Gerät fand Shang heraus, an welchen Stellen im Kristallgitter die Atome liegen und wie weit sie jeweils voneinander entfernt sind.

Alternative ins Interesse der Forschenden gerückt. Bei ihnen erhält man die nötigen magnetischen Funktionen durch Anlegen eines elektrischen statt eines magnetischen Feldes, weil in dem Material beide physikalischen Eigenschaften miteinander gekoppelt sind. Dieser Zustand tritt normalerweise nur im Tieftemperaturbereich bei weniger als minus 173 Grad Celsius auf und verliert sich bei Alltagstemperaturen wieder.

Einer Arbeitsgruppe am PSI ist es bereits vor zwei Jahren gelungen, die Temperaturgrenze nach oben auf 37 Grad Celsius zu verschieben. Das war ein grosser Fortschritt, doch immer noch zu wenig, um an einen Einsatz in Laptops und anderen, sich stark erhitzenden Datenspeichern zu denken. Jetzt haben es die PSI-Forschenden Marisa Medarde und Tian Shang geschafft, ein magnetoelektrisches, multiferroisches Material so zu stabilisieren, dass es die wichtigen magnetischen Eigenschaften dauerhaft auch bei 100 Grad Celsius noch behält. Diese Temperatur ist mehr als 60 Grad Celsius höher als bisher möglich,

freut sich Medarde. Es ist zwar noch viel Forschungsarbeit erforderlich, doch wir haben uns einem möglichen Einsatz in Computern wieder ein Stück genähert.

Zwei in einem Die noch relativ junge Materialklasse der magnetoelektrischen Multiferroika besteht aus verschiedenen Gemischen von chemischen Elementen. Ihnen ist eines gemeinsam: Sie enthalten gleichzeitig kleine Magnete und eine Kombination aus positiven und negativen elektrischen Ladungen, einen sogenannten elektrischen Dipol. Elektrische Dipole lassen sich normalerweise durch Anlegen eines elektrischen Feldes beeinflussen, die kleinen Magnete durch Anlegen eines magnetischen Feldes. Bei einem multiferroischen Material genügt ein elektrisches Feld für beides. In der Praxis lassen sich elektrische Felder viel einfacher und kostengünstiger erzeugen. Sie verbrauchen viel weniger Strom. Das macht die magnetoelektrischen Multiferroika aus ökonomischer Perspektive so interessant. Doch 3/2019

FORSCHUNGSWELT

wie erreicht man das Unmögliche? In seinem Labor am PSI zeigt Physiker Shang auf verschiedene graue, weisse und gelbe Kristallpulver, die er für seine Versuche in einem Laborofen erhitzt: «Wir verwenden hier Barium, Kupfer, Eisen und Seltene Erden und erhitzen sie zwei Tage lang bis auf über 1100 Grad Celsius. Dann kühlen wir die Pulver langsam auf Raumtemperatur, pressen sie zu Pellets und erhitzen sie nochmals 50 Stunden. Anschliessend werden sie in flüssigem Stickstoff schlagartig abgekühlt.» Das mattgraue Pellet, welches bei dieser Prozedur entsteht, ist ein sogenannter geschichteter Kupfer-Eisen-Perowskit, ein Kristall. Er hat auf einer Fingerkuppe Platz und sieht rein äusserlich wenig spektakulär aus.

Frustrierte Magnete Das Besondere an dem Material spielt sich auf der nicht sichtbaren Ebene der Atome ab, genauer gesagt: in seiner Kristallgitterstruktur. Die muss man sich vorstellen wie mehrere aufeinandergestapelte Gitterkäfige, an deren Ecken Barium- und Yttrium-Atome sitzen. Die Lage der verschiedenen Atome ist durch die Gitterstruktur festgelegt. Im Inneren der Käfige befinden sich kleine Magnete aus Kupfer und Eisen.

Zwischen den einzelnen Magneten wirken elektromagnetische Kräfte, welche seine Orientierung festlegen. Normalerweise richten sich zwei Magnete parallel oder entgegengesetzt zueinander aus. Es kann aber passieren, dass die magnetischen Kräfte aus ganz verschiedenen Richtungen wirken. Dann pendeln die Magnete wie kleine Kompassnadeln. Diese nennt man in der Fachsprache frustrierte Magnete.

«Um diesen instabilen Zustand zu vermeiden und trotzdem den Magnetismus zu erhalten, ordnen sich die Kupfer-Eisen-Magnete in dem vielversprechenden Material zu einer Spirale. Vergrössert würde das aussehen wie viele übereinandergelegte Kompassnadeln, die jeweils in eine Richtung um ein kleines Stück verdreht sind.

Diese Spiralform kann eine elektrische Polarisation bewirken und damit für die ferroelektrischen Eigenschaften in dem Material verantwortlich sein», erklärt Medarde.

Wenn die Magnete also spiralförmig angeordnet sind, induzieren sie in dem Gitter elektrische Dipole und das Material be3/2019

Das mattgraue Pellet ist ein sogenannter geschichteter Kupfer-Eisen-Perowskit, ein Kristall. Es hat auf einer Fingerspitze Platz.

kommt beide, aneinander gekoppelte Eigenschaften – elektrische und magnetische. Bei Normaltemperaturen verlieren die Kompassnadeln ihre spiralförmige Anordnung, wodurch auch die gekoppelten multiferroischen Eigenschaften verschwinden. Dass man durch sehr schnelle Abkühlung die Magnetspiralen in dem Material einfrieren kann, hatten Medarde und ihre Gruppe bereits in einer früheren Arbeit gezeigt. In ihrer neuesten Forschung haben sich Medarde und Shang nun dem Feintuning des multiferroischen Kristallgitters angenommen. Mit mikroskopisch kleinen Anpassungen ist es ihnen gelungen, dessen Temperaturstabilität bis auf 100 Grad Celsius anzuheben.

Nähe schafft Stärke Dafür hat Shang das Material nicht nur extrem schnell abgekühlt, sondern zusätzlich zu einem Trick gegriffen, den Chemiker schon lange kennen: Er verkleinerte einfach die Abstände zwischen einigen Atomen in dem Kristallgitter, wodurch sie näher zueinander rückten. Infolge der nun kompakteren Bauweise änderten sich die elektromagnetischen Kräfte in dem Kristall derart, dass die Spiralstruktur des Kupfer-Eisen-Magneten auch bei höheren Temperaturen noch stabil blieb. Shang erreichte dies, indem er einige Bariumatome in dem Kristallgitter durch die kleineren Atome des Elements Strontium ersetzte.

Das Strontium gab er bei der Herstellung des Materials im Reaktionsofen mit dazu, bevor er es schliesslich auf die bewährte Weise wieder abkühlte. Nun wollte der Physiker wissen, ob die Kombination der zwei Verfahren wirklich den gewünschten Effekt hatte. Shang untersuchte das grauschwarze Material mittels verschiedener Messmethoden, unter anderem in der

Neutronenquelle SINQ, einer Grossforschungsanlage am PSI. Mithilfe spezieller Instrumente gelang es ihm, den Fingerabdruck der Magnetspiralen zu identifizieren.

Besonders wichtig war für den Forscher ein Instrument mit dem komplizierten Namen Neutronendiffraktometer. Mit diesem Gerät, welches Shang sowohl an der SINQ als auch am Institut Laue-Langevin ILL in Grenoble verwendete, fand er heraus, an welchen Stellen im Kristallgitter die Atome liegen und wie weit sie jeweils voneinander entfernt sind. Die schnelle Abkühlung des Materials zusammen mit der Abstandsänderung zwischen den Atomen hat den Effekt summiert. «Der Stabilitätsbereich der Magnetspirale liegt jetzt deutlich höher als vorher», sagt Shang. «Damit hat er den Temperaturbereich erreicht, den man für den Einsatz in Computern braucht.» Dennoch wird es den Physikern zufolge noch eine Weile dauern, bis das Material in den Datenspeichern der Zukunft verwendet werden kann. Hierfür muss es auch in Dünnschichtfilmen funktionieren, wo viel weniger Materialmenge benutzt wird. Medarde und Shang arbeiten bereits daran. Und sie versuchen, den Perowskitkristall noch weiter zusammenzuquetschen, indem sie noch kleinere Atome als Strontium einbauen.

Wenn ihnen beides gelingt, stehen die Chancen gut, dass das multiferroische Material einmal die Grundlage sein wird, um die Speichertechnologie zu revolutionieren.

Originalpublikation T. Shang et al., «Design of magnetic spirals in layered perovskites: Extending the stability range far beyond room temperature», Science Advances (2018); DOI: 10.1126/ sciadv.aau6386

Kontakte Dr. Tian Shang Labor für Multiskalen Materialien Experimente und Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS Paul Scherrer Institut Forschungsstrasse 111 CH-5232 Villigen PSI +41 56 310 56 65 tian.shang@psi.ch www.psi.ch

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UMWELT

Spurensuche in der Atmosphäre

Auf der Spur eines Ozonkillers 35 000 Tonnen nicht deklarierter Tetrachlorkohlenstoff (CCl4) werden jedes Jahr in unsere Atmosphäre entlassen – obwohl Anwendungen, bei denen dieser Stoff in die Umwelt gelangt, seit 2010 durch das Montreal-Protokoll offiziell verboten sind. Woher kommt also dieses Umweltgift? Forschende der Empa gingen der Sache nach und fanden mögliche Quellen.

«Es ist reine Detektivarbeit», sagt Empa-Forscher Stefan Reimann von der Abteilung «Luftfremdstoffe / Umwelttechnik», einer der Autoren verschiedener Studien zu Tetrachlorkohlenstoff. Tatsächlich ist seine Arbeit mit der eines Fahnders vergleichbar. CCl4 ist einer der Hauptverantwortlichen für den Abbau der Ozonschicht und wurde 2010 im Montreal-Protokoll offiziell verboten. Lediglich als Zwischenprodukt für chemische Synthesen ist das farblose Gas noch zugelassen; es darf jedoch nicht mehr in die Atmosphäre entlassen werden.

Daher sind alle Nationen gemäss dem Umweltprogramm der Vereinten Nationen (UNEP) dazu verpflichtet, keine Emissionen von CCl4 mehr zuzulassen beziehungsweise eventuell trotzdem auftretende Emissionen zu melden und zu quantifizieren. Die der UNEP gemeldeten, «offiziellen» Emissionen belaufen sich insgesamt auf gerade einmal 3000 Tonnen weltweit. In Wirklichkeit gelangen aber jährlich rund 35 000 Tonnen an CCl4 in die Atmosphäre, wie eine internationale Studie bereits 2016 herausgefunden hatte.

Die Studie ging damals davon aus, dass der Chemikalienausstoss vor allem auf Fab­ r iken zurückzuführen ist, in denen chlorierte Lösungsmittel hergestellt werden, die nach wie vor zugelassen sind. Vor allem bei der Herstellung von Dichlorme­ than (CH2Cl2), Chloroform (CHCl3) und Tetrachlorethen (C2Cl4) entsteht CCl4 als Nebenprodukt und entweicht dabei in die Atmosphäre. Weitere mögliche Quellen sind Emissionen aus der Produktion von Chlorgas oder aus alten Deponien. Diese Quellen sind nun tatsächlich durch zwei neue Studien von internationalen For52

Bild: Fotolia

Cornelia Zogg, Empa

Das Montreal-Protokoll verbietet seit 2010 die Verschmutzung der Atmosphäre mit Tetra­ chlorkohlenstoff, dennoch gelangen jährlich 35 000 Tonnen in die Luft.

Emissionen von Ethan und Propan massiv unterschätzt Eine Studie in «Nature Geoscience» hat aufgedeckt, dass die tatsächlichen globalen Emissionen von Ethan und Propan in Modellrechnungen bislang massiv unterschätzt wurden. Diese Berechnungen weichen um rund 50 Prozent von den tatsächlich in der Atmosphäre gemessenen Werten ab, wie ein internationales Forscherteam herausgefunden hat. Unter anderem haben Messwerte der Forschungsstation auf dem Jungfraujoch und Analysen von Empa-Forschern zu diesen Daten beigetragen. Theorien darüber, woher dieser bislang unbekannte Ausstoss der beiden Gase stammt, gibt es einige: Möglicherweise entweichen sie aus lecken Gasleitungen, oder sie werden beim Gewinn von Erdgas, etwa durch Fracking, freigesetzt. Selbst das Schmelzen des Permafrostes und das damit einhergehende Freisetzen der Gase aus gefrorenen Böden ist eine mögliche Quelle.

Originalpublikation S. B. Dalsøren et al., «Discrepancy between simulated and observed ethane and propane levels explained by underestimated fossil emissions», Nature Geoscience (2018); DOI: 10.1038/s41561-018-0073-02018

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UMWELT

scherteams mit Messungen in Südkorea bestätigt worden.

Keine illegalen Fabriken von Tetrachlorkohlenstoff Die 35 000 Tonnen CCl4 stammen mit grösster Wahrscheinlichkeit nicht aus illegalen Fabriken – zumindest nicht ganz.

Wie die Messungen in Südkorea zeigen, stammen zirka 20 000 Tonnen der undeklarierten CCl4-Emissionen aus China. Ein Grossteil des Gases lässt sich dabei tatsächlich auf die Produktion von chlorierten Lösungsmitteln zurückführen, welche erlaubt ist solange kein CCl4 in die Atmosphäre gelangt. Interessanterweise haben jedoch die chinesischen Emissionen auch nach dem offiziellen Verbot von CCl4 im Jahr 2010 nicht abgenommen, was auf eine andauernde Quelle aus dieser Produktion schliessen lässt. Die restlichen Emissionen stammen aus anderen Län-

dern in Asien, aber auch aus Europa und den USA. Um den Ausstoss von CCl4 auf Fabrik- und Prozessebene zu senken, ist es gemäss Empa-Forscher Reimann von entscheidender Bedeutung, technische Verbesserungen und bessere Regulierungsstrategien zu implementieren. Zudem müssten die kontinuierlichen globalen Messungen von Ozon-abbauenden Substanzen weitergeführt werden, um Quellen von Substanzen zu entdecken, die die Erholung der Ozonschicht gefährden.

Originalpublikationen D Sherry et al., «Current sources of carbon tetrachloride (CCl4) in our atmosphere», Environmental Research Letter (2018); DOI: 10.1088/1748-9326/ aa9c87 S. Li et al., «Toward resolving the budget discrepancy of ozone-depleting carbon tetrachloride (CCl4): an analysis of topdown emissions from China», Atmosphe-

ric Chemistry and Physics (2018); DOI: 10.5194/acp-18-11729-2018 M. F. Lunt, «Continued emissions of the ozone-depleting substance carbon tetrachloride from East Asia», Res. Lett., DOI: 10.1029/2018GL079500, 2018 SPARC Report No. 7 (2016) on the Mystery of Carbon Tetrachloride, Edited by Q. Liang, P. A . Newman, and S. Reimann, WCRP-13/2016; DOI: 10.3929/ethz-a010690647

Kontakt Dr. Stefan Reimann Luftfremdstoffe / Umwelttechnik Empa Überlandstrasse 129 CH-8600 Dübendorf +41 58 765 46 38 stefan.reimann@empa.ch www.empa.ch

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Artenreiche Wälder

Bessere Kompensation der Klimabelastungen

Bewaldete Ökosysteme sind elementar für das klimatische Gleichgewicht. Dies haben auch Länder wie China erkannt, die seit Jahren umfassende Aufforstungsprogramme durchführen, um ihre steigenden CO2-Emissionen zu kompensieren. Denn Wälder nehmen als Teil des globalen Kohlenstoffkreislaufes etwa 45 Prozent des Kohlenstoffs aus der Umwelt auf und binden es über lange Zeit in Form von Biomasse und im Boden. Gleichzeitig können Bäume auch kurzfristig Kohlenstoff aufnehmen oder freisetzen.

Bislang wenig untersucht ist jedoch die Frage, ob der Artenreichtum des Baumbestands einen Einfluss auf den Kohlenstoffkreislauf im Ökosystem hat oder nicht. Ein Forscherteam aus der Schweiz, Deutschland und China hat nun einen umfassenden Datensatz aus 27 Waldparzellen in der Provinz Zhejiang im subtropischen Südosten von China über sechs Jahre zusammengetragen. Die Forschenden – darunter auch von der UZH – untersuchten die Menge des langfristig eingelagerten Kohlenstoffes (C-Stock) wie auch den kurz fristigen Kohlenstof faustausch (C-Flux). Die Waldparzellen unterschieden sich in der jeweiligen Anzahl von 3 bis 20 Baumarten pro Parzelle sowie im Alter der Bäume (22 bis 116 Jahre).

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Um den CO2-Ausstoss zu kompensieren, forstet China auf. Würden statt Monokulturen artenreiche Wälder gepflanzt, könnte zusätzlich viel mehr Kohlenstoff gespeichert werden. Ein Team um Forschende der Universität Zürich (UZH) zeigt auf, dass artenreiche Baumbestände mehr CO2 aus der Atmosphäre aufnehmen und effektiver gegen die Klimaerwärmung sind.

Eine der 27 Waldparzellen in der Provinz Zhejiang im subtropischen Südosten von China.

Pro Baumart 6,4 Prozent mehr Kohlenstoffaustausch Die bisherigen Aufforstungen in China haben bereits einen wichtigen Beitrag zur Reduktion des Anstiegs von Kohlendioxid in der Atmosphäre geleistet. «Allerdings hat sich China in seinem Programm auf Monokulturen beschränkt. Wir wollten untersuchen, ob verschiedene Baumarten mehr Kohlenstoff kompensieren als nur eine einzige Baumart», erklärt Bernhard Schmid, Professor für Umweltwissenschaften an der Universität Zürich.

Die Forschenden fanden heraus, dass artenreiche Wälder im Vergleich zu artenarmen Beständen einen schnelleren Kohlenstoffkreislauf aufweisen. Bei zunehmender Artenvielfalt wird auch mehr Kohlenstoff ober- und unterirdisch in Stämmen, Wurzeln, Totholz, Moder und Boden gespei-

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Artenreiche Wälder weisen einen schnelleren Kohlenstoffkreislauf auf.

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UMWELT

300 Mio. Dollar pro Jahr in der Atmosphäre verpufft

Ältere Bäume akkumulierten mehr Kohlenstoff als jüngere.

chert. Hochrechnungen des Forscherteams ergaben, dass mit jeder zusätzlichen Baumart auf einer Parzelle 6,4 Prozent mehr Kohlenstoff kompensiert werden kann. Ältere Bäume akkumulierten zudem mehr Kohlenstoff als jüngere.

«Hochgerechnet auf ganz China hätten mit artenreichen Aufforstungen von 10 verschiedenen Baumarten anstelle der bisherigen Monokulturen in der Zeitspanne von 1977 bis 2008 zusätzlicher Kohlenstoff im Wert von 300 Millionen Dollar pro Jahr aus der Atmosphäre gebunden werden können, erklärt Schmid.

Um die atmosphärische CO2-Belastung zu verringern, regt das Forscherteam daher an, bei globalen Aufforstungsprogrammen in subtropischen Wäldern statt auf Monokulturen möglichst auf Mehrartenpflanzungen zu setzen. Damit würde der Beitrag zur Bekämpfung der globalen Erwärmung gesteigert und gleichzeitig zur Erhaltung der biologischen Vielfalt der Wälder beigetragen.

Originalpublikation Xiaojuan Liu et al., «Tree species richness increases ecosystem carbon storage in subtropicalforests», Proceedings of the Royal Society B (2018); DOI: 10.1098/ rspb.2018.1240

Kontakt Dr. Bernhard Schmid Professor für Umweltwissenschaften Geographisches Institut Universität Zürich Rämistrasse 71 CH-8006 Zürich +41 44 635 52 05 bernhard.schmid@uzh.ch www.uzh.ch

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VERFAHRENSTECHNIK

Hohe Integration aller Bereiche

Pulverlackspezialist chargiert mobil Die Schweizer IGP Pulvertechnik AG ist führender Pulverlackspezialist für hochwertige Systemlösungen in der Architektur und Transportindustrie. Die Branchensoftware von CSB-System verbindet die Standorte in der Schweiz, in Deutschland und Frankreich miteinander. Insellösungen und Schnittstellenprobleme gibt es bei IGP nicht, alle Prozesse werden integriert abgebildet.

Bild: CSB System AG

«Unsere IT-Lösung ist wie aus einem Guss und lässt sich bei Bedarf immer wieder erweitern. Unser globales Wachstum wird durch die Mehrsprachen-, Mehrmandanten- und Mehrwährungsfähigkeit des CSB-Systems optimal unterstützt. Auch die internationale Ausrichtung der CSB-Unternehmensgruppe kommt uns dabei zugute», sagt IT-Leiter Roger Küng.

Mobile Chargierung sorgt für Rückverfolgbarkeit Um die Abläufe in der Chargierung zu vereinfachen und genauer abzuwickeln, setzt IGP auf eine mobile CSB-Lösung. Per Funk werden die Daten der Enterprise-Resource-Planning-Software, kurz ERP-Software, auf mobile Datenerfassungsgeräte gesendet. Insgesamt sind 21 Geräte im permanenten Einsatz, zehn Access-Points mit 20 Antennen garantieren tadellose Verbindungen zwischen ERP-Software und den Mobile-Datenerfassung-Geräten, kurz MDE-Geräten. Auf deren Displays sehen die Mitarbeiter alle Informationen, die sie zur korrekten Verwiegung der Komponenten für die jeweilige Produktionscharge benötigen.

Der Ablauf ist einfach und fest definiert: Mit den MDE-Geräten wird zuerst der jeweilige Rohstoff gescannt und erfasst. Weil das System zur Absicherung automatisch prüft, ob der Rohstoff auch tatsächlich Bestandteil der Rezeptur ist, ist die Zugabe von falschen Komponenten ausgeschlossen. Der Wiegebereich der Waagen wird überprüft. Durch Scannen meldet sich der Mitarbeiter mit seinem MDE-Gerät an der Waage an. Beim Verwiegen sorgen automatische Toleranzprüfungen dafür, dass exakt die richtige Menge verwogen wird.

Die fertige Charge geht schliesslich in die Produktion. Leo D´Anna: «Durch die mobi3/2019

Führender Pulverlackspezialist für hochwertige Systemlösungen in der Architektur und Transportindustrie nutzt Branchensoftware von CSB-System für die Produktion und verbindet damit integral alle seine internationalen Standorte.

le Chargierung können wir die Verwiegeprozesse softwaregestützt abwickeln und überwachen. So minimieren wir Fehleinwaagen und erhöhen die Qualität unserer Erzeugnisse. Rezepturen auf Papier gibt es bei uns nicht mehr. Alle Daten werden an Ort und Stelle erfasst und verarbeitet. Das steigert die Effizienz und ermöglicht eine durchgängige Rückverfolgbarkeit bis zur Rohstoffcharge.»

Rezepturen werden IT-gestützt entwickelt IGP produziert jährlich 12 000 Tonnen in 18 000 Chargen und verarbeitet zirka 75 000 aktive Rezepturen zu gut 173 000 Artikeln. Die Entwicklung der Pulverlacke erfolgt IT-gestützt. So ist gewährleistet, dass alle Rezepturen sowohl dem Labor als auch dem Entwicklungsleiter jederzeit als Historie und als Grundlage für die Weiterentwicklung zur Verfügung stehen. Zusätzlich sind die Module Gefahrstoffmanagement und Gefahrgutmanagement integriert. Damit werden die Etiketten für

die Gefahrstoffe verwaltet, redigiert und ausgedruckt. Die Zertifizierungen wie ISO 9001 und ISO 14 001 werden mit dem integrierten Laborinformations- und -managementsystem (QLS/LIMS) in vollem Umfang unterstützt. Durch die hohe Integration aller Bereiche profitiert IGP von effizienten und schnellen Prozessen. «Wir können unseren Kunden ab Lager den gewünschten Pulverlack innerhalb von 24 Stunden liefern. Ab Produktion ist die Ware innerhalb von fünf bis acht Tagen am Zielort. Für uns ist das CSB-System ein Lebensnerv», so Leo D’Anna, Betriebsleiter und Geschäftsleitungsmitglied von IGP.

Kontakt CSB System AG Schweiz Gäustrasse 52 Postfach 35 CH-4703 Kestenholz +41 62 389 89 89 info.ch@csb.com www.csb.com

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VERFAHRENSTECHNIK

Rühren, Mischen und Trocknen

Emaillierter Rührbehälter mit beheizbarem Rührer Mittels eines Spezialapparates der Grösse 630 Liter löste Thaletec eine ganz spezielle Aufgabenstellung eines Kunden: In dem Rührbehälter soll zunächst ein leichter Feststoff in Pulverform vorgelegt werden. Nachdem ein Füllgrad von über 80 Prozent erreicht ist, wird eine starke Säure hinzugegeben, die mit weiteren flüssigen Additiven versetzt ist. Das Rührwerk hat dann die Aufgabe, die Flüssigkeit homogen im Feststoff zu verteilen.

Dabei entsteht zunächst eine breiartige, fliessfähige Feststoffsuspension. Schliesslich absorbiert der Feststoff die Flüssigkeit nahezu vollständig, sodass der Behälterinhalt eine schlammartige Konsistenz mit hoher Viskosität annimmt. Im letzten Verfahrensschritt muss der nicht absorbierte, freie Flüssigkeitsanteil aus dem Feststoff entfernt und der Feststoff getrocknet werden.

Bilder: Thaletec GmbH

Thaletec löste diese komplexe Rühr- und Mischaufgabe für den Kunden mittels eines emaillierten Spezialapparates auf der Basis eines AE 630 Rührbehälters mit einem emaillierten, beheizbaren Unterkessel.

Dieser wurde mit einem beheizbaren Balkenrührer mit dreieckigem Rührflügelprofil ausgerüstet.

Um das Rühr- und Mischwerkzeug richtig zu dimensionieren, wurden in einem ersten Schritt Vorversuche mit dem vom Kunden bereitgestellten Feststoff und Wasser als flüssiger Phase durchgeführt. Durch Erfassung des Drehmomentes an der Rührwelle – in Abhängigkeit vom ProzessBlick ins Innere des verschleissfest emaillierten Reaktors mit achtstufigem beheizbarem Rührorgan.

Rühr-Misch-Trocknungs-Reaktor.

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schritt – war eine sichere Dimensionierung des Antriebs hinsichtlich Leistung, Drehzahl und Drehmoment möglich.

In einem zweiten Schritt erfolgte die detaillierte Konzeption des gesamten Apparates hinsichtlich der Hauptabmessungen, des Stutzenbildes und der Gestaltung des achtstufigen Rührorganes. Aus weiteren Vorversuchen war bekannt, dass ein ausschliessliches Beheizen des Behälters über den Doppelmantel zu keinem befriedigenden Trocknungsergebnis führen würde.

Denn die Feststoffe würden nur sehr langsam umgewälzt werden und somit nicht hinreichend mit der Wandung des Apparates in Berührung kommen.

Daher sah das Konzept von Anfang an einen beheizbaren Rührer vor. Der Rührer

Konzept des Apparates.

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VERFAHRENSTECHNIK

Drehdurchführung für das Ein- und Ausleiten des Wärmeträgeröls an der emaillierten Rührwelle.

verfügt über eine Drehdurchführung am oberen Wellenende sowie ein Röhrensystem im Inneren der Rührwelle, welches das Wärmeträgeröl gezielt in die Rührerflügel leitet. Die Rührflügel an sich wurden als emailtechnisch optimierte Dreiecksprofile gestaltet, welche eine ausreichende Förderwirkung für den Feststoff im Rührbehälter aufweisen.

Des Weiteren ist der Apparat mit einem konischen unteren Boden ausgeführt, um das Austragen des getrockneten Feststoffes zu erleichtern. Zudem ist der Bodenauslauf im Vergleich zu der DIN-genormten Ausführung der Apparategrösse 630 Liter zwei Nennweiten grösser gefertigt. Auch dieses Merkmal erleichtert den Austrag des fertigen Produktes.

Der Rührapparat ist bei dem Kunden nunmehr seit über drei Jahren erfolgreich in Betrieb. Im Vergleich zu einem vorher ein-

gesetzten Doppelkonustrockner konnte die Trocknungsleistung beinahe verdoppelt werden. Darüber hinaus konnte der Apparat optimal in ein neues, hoch automatisiertes Anlagenkonzept integriert werden.

Dies wäre mit dem Doppelkonustrockner nicht möglich gewesen.

Kontakt Dr.-Ing. Jürgen Reinemuth Thaletec GmbH Steinbachstrasse 3 D-06502 Thale +49 3947 778 102 juergen.reinemuth@thaletec.com www.thaletec.com

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VERBANDSSEITE

■■ Infostelle SCV Schweizerischer Chemieund Pharmaberufe Verband Postfach 509 CH-4005 Basel info@cp-technologe.ch www.cp-technologe.ch

■■ Präsident ■■ Höhere Fachprüfung ■■ Termine Kurt Bächtold Chemietechnologe Alle Termine online Siegfried AG, Daniel Müller anschauen: Bodenackerstrasse 15F Untere Brühlstrasse 4 www.cp-technologe.ch CH-4334 Sisseln CH-4800 Zofingen +41 79 688 08 91 +41 62 746 10 71 praesident@cp-technologe.ch weiterbildung@cp-technologe.ch

SEKTION OBERWALLIS Kurzprotokoll der Generalversammlung 2019 1. Begrüssung Der Präsident Stephan Zenklusen begrüsst pünktlich um 18.30 Uhr alle anwesenden Berufskollegen der Sektion Oberwallis zu der 48. Generalversammlung. Der Präsident liest die Traktanden vor und weist die Anwesenden darauf hin, dass diese auf dem Tisch aufliegen. Schriftliche Anträge an die Generalversammlung gingen keine ein.

2. Erstellen der Präsenzliste An der 48. Generalversammlung vom 25. Januar 2019 nahmen 29 Mitglieder der SCV Sektion Oberwallis teil. Diese tragen sich in die Präsenzliste ein.

Für die GV haben sich 15 Mitglieder im Vorfeld entschuldigt.

Zudem entschuldigt hat sich Kurt Bächtold (Präsident ZV).

3. Wahl der Stimmenzähler Nach dem eintragen in die Präsenzliste werden Michel Zenger, Daniel Rosenkranz und Norbert Hildbrand als Stimmenzähler vorgeschlagen und einstimmig gewählt.

4. Protokoll GV 2018 Das Protokoll der letztjährigen GV 2018 wird von der Ver60

sammlung einstimmig angenommen. Für 2019 wird ein Kurzprotokoll für das Verbandsmagazin erstellt. Die vollständige Fassung ohne Finanzzahlen wird auf der Verbandswebseite dann veröffentlicht.

5. Jahresrückblick Zenklusen Stephan liest den Jahresbericht des Präsidenten vor. Die GV verdankt diesen Rückblick mit einem grossen Applaus. Zudem werden die Mitglieder der GV informiert, dass in diesem Jahr der Jahresbericht separat auf der Verbandswebseite und im Verbandsmagazin veröffentlicht wird.

6. Statuten Nach Änderung der Statuten im Januar 2011, gibt es bei den Aktivmitgliedern innerhalb der Sektion Oberwallis keine Unterscheidung zwischen SCV-Sek­ tionsmitglieder und ehemaligen CVO-Mitgliedern.

Damit es beim Führen der Kassabücher, Mitgliederlisten und Protokollen keine Missverständnisse gibt, werden die noch 43 verbleibenden ehemaligen «CVO»-Mitglieder unter dem Begriff «Aktivmitglieder – ohne SCV-Anbindung» geführt.

Dieses Traktandum wird von der Generalversammlung einstimmig angenommen.

7. Mutationen Fredy erstattet in Vertretung von Michael der Generalversammlung Bericht über die Vereinsmutationen.

Im Vereinsjahr 2018 konnten wiederum Neumitglieder gewonnen werden doch mussten auch ein paar Mutationen entgegengenommen werden.

Zum Zeitpunkt der Generalversammlung zählt unsere Sek­ tion 209 Mitglieder. Dies entspricht einer Zunahme von 11 Mitgliedern.

Aktive: 153 davon, 40 (Aktivmitlgieder ohne SCV-Anbindung), Passive: 0, Freimitglieder: 56, davon 44 (Lernende), 9 (Pensionierte), 3 (Pensionierte ohne SCV-Anbindung).

Die Generalversammlung hat die oben genannten Punkte bezüglich Mutation einstimmig angenommen.

8. Kassa- und Revisorenbericht In Vertretung des Kassiers Wyer Michael liest den Kassabericht zum Vereinsjahr 2018 Fredy Salzmann vor. Die Vereinskasse schliesst am 14. Januar 2019 mit einer kleinen Vermögenszunahme ab.

Die beiden Revisoren Leander Stoffel und Daniel Rosenkranz kontrollierten die tadellos geführte Buchführung und empfehlen 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.

9. Festsetzung der Mitgliederbeiträge Die Festsetzung der Mitgliederbeiträge wurde von der Versammlung unverändert einstimmig angenommen. Somit gilt nach wie vor: aktive Mitgliedschaft CHF 70.–, aktive Mitglied3/2019

VERBANDSSEITE

schaft – ohne SCV-Anbindung CHF 50.–, passive Mitgliedschaft CHF 50.–, Freimitgliedschaft (Lernende/Pensionierte) gratis.

10. Wahlen Gsponer Rinaldo tritt aus dem Vorstand zurück. Zudem hat Williner Martin für sein Amt als Delegierter die Demission eingereicht. Diese Vakanten Posi­ tionen mussten deshalb neu besetzt werden. Alle anderen vier Vorstandsmitglieder, auch beide Revisoren und die drei Delegierten, stellen sich für weiter zwei Jahre zur Verfügung.

Für das Amt im Vorstand gestellt hat sich Bojan Pavlovic und Stephan Zenklusen für das Amt als Delegierter. Mit Abgottspon Silvio wurde ein neuer Beisitzer im Vorstand gefunden. Die beiden Revisoren Stoffel Leander und Daniel Rosenkranz stellen sich für weitere zwei Jahre zur Verfügung.

Alle anwesenden Mitglieder der Generalversammlung haben die Wahl der beiden Ämter sowie die Wiederwahl aller anderen oben erwähnten Ämter mit Applaus und ohne Einwände zugestimmt.

11. Verschiedenes Das Jahresprogramm wird wiederum im März 2019 mit den Einzahlungsscheinen zusammen an die Mitglieder verschickt. Zudem wird wiederum das Jahresprogram auf der SCV-Webseite veröffentlicht.

Familientag wird am Samstag, 10. August 2019, im Waldhaus Alba stattfinden. Der diesjährige Sportanlass findet am Samstag, 23. Februar 2019, als Skitag in Zermatt statt. Die Exkursion wird am Freitag, 17. Mai 2019, stattfinden. Geplant ist ein Besuch bei Victorinox. Das Datum für die interne Besichtigung wird noch bekannt gegeben. Besichtig wird das neue IBEX Gebäude der Lonza. Das Datum für die 49. Generalversammlung wurde auf den 24. Januar 2020 bereits eingeplant. Alle Vorschläge sowie die bereits geplanten Daten, wurden von allen Anwesenden der Generalversammlung einstimmig angenommen.

Ehrungen Im Traktandum «Ehrungen», werden die Namen der Preisträger der Abschlussklasse 2018 vorgelesen. Hierbei wur-

den Michel Zenger im 1. Rang, sowie Daniel Haldimann und Charles Labaya im 2. Rang als beste Chemie- und Pharmatechnologen geehrt.

Rinaldo Gsponer wird für seine Dienste im Vorstand mit einem geschnitzten Holzteller sowie einer Flasche Wein verdankt.

Mit ein paar Worten bedankt sich Rinaldo für die Unterstützung und die kostbaren Momente, welche er in seinem Amt erleben durfte.

Fernando Holzer und Adrian Imwinkelried können auf 35 Jahre Mitgliedschaft zurückblicken. Die beiden haben sich jedoch für die GV entschuldigt.

Bei den sonstigen Ehrungen wird Patrick Merkhofer, Erwin Venetz, Leander Stoffel, Daniel Rosenkranz, Marco Schwery und Adolf Schmidthalter für ihren würdigen Einsatz eine Flasche Wein überreicht.

zung des Verbands durch ihre Mitgliedschaft. Im Anschluss übergibt Patrick das Wort an Erwin Venetz.

Erwin erwähnt kurz, dass sich Kurt Bächtold für die GV leider entschuldigen musste, jedoch ein paar Worte an ihn geschrieben hat. Zusammengefasst verkündet Erwin kurz die Zeilen von Kurt und informiert über die folgenden Themen, die im Zentralvorstand besprochen wurden: Acht Termine im 2018 – 3-mal CPP, 3-mal ERFA und 2-mal halbjährliche Sitzungen.

Die GV verdankt bedankt sich mit einem grossen Applaus auch bei Patrick und Erwin für die Wortmeldung.

Der Präsident schliesst die Generalversammlung 2018 um 19:55 Uhr und wünscht allen Anwesenden einen guten Appetit.

Wortmeldungen Stefan übergibt das Wort an Patrick Merkhofer, der ein paar Worte an die GV richtet. Er bedankt sich beim Vorstand für die sehr gute Arbeit und den Mitgliedern für die Unterstüt-

(Die vollständige Fassung unter www.cp-technologe.ch)

Tunnelportalen Nord und Süd.

Im Anschluss fand ein Mittagessen mit anschliessender Weinverköstigung im schön hergerichteten Carnozette bei Leuker-Sonne geniessen.

Am 10. März gingen unsere vier Delegierten an die Delegiertenversammlung nach Bern. Nebst den Traktanden fand auch sonst ein reger Austausch statt.

Folgenden Punkte aus dem Protokoll der Delegiertenversammlung möchte ich nochmals erwähnen:

Mit der Arbeit des Zentralvorstands waren die Delegierten

Der Aktuar Fredy Salzmann, Januar 2019

Jahresbericht des Präsidenten Es war spannend, es war kurzweilig, es war vielseitig; das Sektionsjahr 2018. Eine kurze Revue: Am 26. Januar 2018 begann das Jahr mit der 47. Generalversammlung. Nach dem protokollarischen Teil genossen alle 31 Anwesenden das gemeinsame Nachtessen. Wir durften zehn neue Aktivmitglieder sowie elf Freimitglieder als Lernende aufnehmen. Leider hatten wir auch einige Austritte zu verschmerzen.

3/2019

Die Exkursion im März führte uns zuerst nach Visp. Dort wurde uns während einer Stunde das Gesamtkonzept des Tunnel Visp vorgestellt. Wir konnten die verschiedenen Bauabschnitte im Tunnel besichtigen.

Vom Schalen, Armieren, Betonieren bis hin zur grossen Ausbruchmaschinen wurde uns alles erklärt. Bevor es dann wieder zurück zum Bauplanungsplatz ging konnten, besuchten wir noch die Wasseraufbereitungsanlagen an den

61

Bild: Adobe Stock

VERBANDSSEITE

sehr zufrieden. Für die geleistete Arbeit und für die Rechnung wurde Entlastung seitens der Delegierten gewährt. Venetz Erwin hat mit Stolz mitgeteilt, dass die Bildungsverordnung «Chemie- und Pharmapraktiker EBA» in Rekordzeit erstellt wurde. Keller Patrick stellte der neuen Onlineauftritt des SCV vor. Patrick Merkhofer trat nach 18 Jahren im Vorstand zurück.

Er hatte 10 Jahre das Amt als Präsident inne, die DV verdankte sein Engagement. Zur Wahl als Präsident standen das bestehende Vorstandsmitglied Kurt Bächtold und Sektionspräsident Andras Schläpfer zur Wahl. Mit knapper Mehrheit wurde Kurt als Präsident gewählt. Daniel Müller übernimmt weiterhin das Amt als Vizepräsident und das Ressort Weiterbildung.

Im April ging es auf die Skier nach Zermatt. Eingeladen waren Mitglieder mit Partner. Mit guter Laune ging es die Lifte hoch und die Pisten runter. Bei der Alphütte unseres Mitgliedes Stoffel Leander durften wir ein feines Apero geniessen.

Der Traditionelle Familientag fand wieder im Forsthaus Alba unterhalb Bürchen statt. Juon Orlando verwöhnte die 16 Gäste den ganzen Tag mit Leckereien: Von Grilladen bis hin zum Dessertbüffet war für gross und klein etwas dabei.

Rinaldo unterhielt am Nachmit62

tag die Kinder und Kind-Geblieben mit Ballonfigurenknüpfen.

Ein Raclett bildete den Abschluss.

Am 19. September fand die interne Besichtigung der IBEX Baustelle statt. Mit über 20 Teilnehmern ging es in den Westteil des Lonza-Areals. Es gab viele Informationen zum Bau und den damit verbundenen Projekten. Es ist jetzt noch kaum vorstellbar, dass dort in naher Zukunft ein Biopark endstehen wird. Ein weiterer Baustellenbesuch 2019 ist angedacht, um einen Einblick in das Gebäude vor dessen Inbetriebnahme zu bekommen.

Im November durfte ich an die Klausur nach Bern reisen. Auch wir von den Sektionen konnten wieder einige Themen einbringen. Hier eine kurze Zusammenfassung der Informationen des Zentralvorstands (ZV): Die bisherige Hotline Telefonnummer des SCV wird infolge steigender Abopreise und geringer Nutzung abgeschafft.

Kosten für Werbeflyer und/ oder Jahresprogramm Faltprospekte werden von den Sektionen selbst bezahlt. QR-CodeKleber für Smartphones zur Abgabe an Mitglieder und Lernende können beim ZV bestellt werden. Änderungen der Richtlinien zum Veröffentlichen der Artikel im Verbandsmagazin wurden kommuniziert. Handlungsbedarf besteht bei den

Kostenbeiträgen von Firmenmitgliedern. Wünschenswert wäre es, wenn die Sektionen ihre Daten für das kommende Vereinsjahr im November bekannt geben könnten.

Der Abschluss des Jahres bildete das Vorstands Nachtessen.

In diesem Jahr wurden nebst den Vorstandsmitgliedern auch dessen Partnerinnen eingeladen. Am 14. Dezember trafen wir uns in Brigerbad. Es war ein gemütliches Zusammensein und ebenfalls ein Dankeschön an unsere Partner.

Das Sektionsjahr 2019 – es wir arbeitsintensiv, es wird interessant, es gibt Veränderungen – eine kurze Vorschau: Wir werden folgenden Aktivi­ täten durchführen: Am 23. Fe­ bruar einen Skitag in Zermatt mit Partner unter der Führung von Juon Orlando, am 17. Mai die Exkursion zur Victorinox Fabrik und das Victorinox Geschichtsmuseum, am 10. August der Familientag im Forsthaus Alba unterhalb von Bürchen, Besichtigung IBEX vor der Inbetriebnahme das Datum wird folgen, die 49. Generalversammlung findet am 24. Januar 2020.

Neu wird das Protokoll (ohne Finanzzahlen) ohne den Jahresbericht des Präsidenten in der ChemieXtra veröffentlicht.

Wir bestrebt das Jahresprogramm im November schon herauszugeben und die Daten der Anlässe im ChemieXtra zu

publizieren. Zudem läuft die Planung und die Budgetierung für das Jubiläums Jahr 2020 und die Jubiläums GV im Ja­ nuar 2021. Was es wird, bleibt eine Überraschung.

Wir haben die Vorstands-SharePoint-Seite, die uns Lonza zur Verfügung stellt, bereits teilweise überarbeitet. Es wurde eine informative Übersichtseite, die uns im Lonza-Netzwerk repräsentieren soll. Sie wird zeitnah aufgeschaltet. Zudem arbeiten wir im Hintergrund an einem Member-Bereich. Dort soll es möglich werden: sich für Anlässe anzumelden, Informationen und Einladungen einzusehen oder auch Stammdatenänderungen zu melden. Auch die Gewinnung neuer aktiver Mitglieder wird weiter vorangetrieben.

Wir haben in diesem Jahr zum ersten Mal den abgehenden Lernenden nochmals unsere Sektion sowie den Sinn und Zweck unseres Verbands vorgestellt. Dies, wie auch die Usanz Beisitzer aktiv an die Vorstandsitzungen einzuladen, wird weiterverfolgt. Auch für die Ver­ jüngung des Vorstandes ist gesorgt, wir können in diesem Jahr wieder einen guten Kandidaten als Beisitzer im Vorstand gewinnen und werden ihn in die Tätigkeiten mit einbinden.

Der Präsident, Zenklusen Stephan 3/2019

PRODUKTE

Learning Center für alle Ingenieure ab sofort verfügbar Die Comsol Multiphysics GmbH freut sich bekannt zu geben, dass das Comsol Learning Center ab sofort allen Simulationsingenieuren zur Verfügung steht.

«Diese Sammlung an Anleitungsvideos dient als zentrale Anlaufstelle, um das Arbeiten mit der Software zu erlernen», sagt Amelia Halliday, Projektmanager bei Comsol. «Das Comsol Learning Center bietet eine Lerntiefe und Bandbreite, die Comsol-Anwender mit dem nötigen Rüstzeug ausstattet, um jedwede Simulationsanwendung zu meistern.»

Es gibt über 30 eigenständig durchführbare Tutorials für das

Selbststudium, die Videos und andere Quellen umfassen, wie zum Beispiel Übungsmodelldaten und Blogposts für eine interaktive, pra-

Alter Partner, neuer Name in der chemischen Prozessindustrie

Ipco wird auf der diesjährigen Powtech ein neuer Name sein, aber ein Geschäftspartner für industrielle Prozesstechnik mit dem viele in der chemischen Industrie bereits vertraut sind.

Früher tätig als Sandvik Process Systems, und bekannt für unser weltbekanntes Rotoform Pastillierungsverfahren, sind wir jetzt ein unabhängiges Unternehmen innerhalb der schwedischen Wallenberg Gruppe mit 600 Beschäftigten, mehr als 35 Vertriebs- und Serviceniederlassungen und einem geschätzten Jahresumsatz von 200 Millionen Euro.

Wir entwickeln weiterhin kundenspezifische Lösungen für die chemische Industrie mit demselben Team und denselben Kompetenzen aber unter einem neuen Namen und einer neuen Marke – Ipco.

3/2019

Wir bieten unseren Kunden eine leistungsfähige Schmelzeverfestigung von mehr als 1200 verschiedenen Produkten aus der Schwefel-, Chemie-, Düngemittel-, Schokoladen- und Lebensmittelindustrie.

Zu unser Produktportfolio gehören zudem – Doppelbandpressen mit Stahlund Teflon-Bändern, einschliess­lich Up- und Downstream-Anlagen – Präzisionsstreusysteme – sowie Stahlbänder (auch perforiert), die für die Verarbeitung von unterschiedlichen Produkten wie zum Beispiel Holzwerkstoffen, Fussböden, Papier, Film eingesetzt werden.

Ipco arbeitet bereits viele Jahre erfolgreich mit Lohnpastillierern in Europa und Amerika zusammen und steht in permanentem Expertenaustausch mit den Unternehmen.

Ipco Germany GmbH Salierstrasse 35 D-70736 Fellbach +49 711 5105 148 melanie.wandres@ipco.com www.ipco.com

xisorientierte Lernerfahrung. Die Inhalte basieren auf den grundlegenden Schritten des Arbeits­ ablaufes bei Modellierung und Simulation, einschliesslich des Erstellens einer Geometrie, dem Hinzufügen physikalischer Phänomene, des Lösens und des anschliessenden Postprocessings der Ergebnisse.

«Das Comsol Learning Center steht jedem Ingenieur, der die multiphysikalische Modellierung nutzen möchte, zur Verfügung», fügt Andrew Griesmer, Projektmanager bei Comsol, hinzu. «Wir wollen sicherstellen, dass unsere Kunden Comsol Multiphysics op-

timal nutzen, und diese Online-Ressource bietet genau das, indem sie einen geleiteten Lernprozess für alle Benutzertypen in ihrem jeweils eigenen Tempo ermöglicht – jederzeit und überall.»

Das Comsol Learning Center erfordert lediglich eine Internetverbindung.

Comsol Multiphysics GmbH Technoparkstrasse 1 CH-8005 Zürich +41 44 515 78 00 info@comsol.ch www.comsol.ch/learning-center

Direct-printing onto the surface of plastic laboratory tubes

The TubeMarker 2 allows printing directly onto the surface of plastic laboratory tubes between 6 mm – 30 mm in diameter.

There is no need for using labels or marker pens. Marking is resistant to ethanol, isopropanol, water, DMSO, liquid nitrogen and mechanical abrasion. The prints are also stable over a wide temperature range (–196 °C to 100 °C).

Markings do not transfer when touching the tubes.

Several lines of text can be printed, for example: sample name, sampling site, your name, date and time etc. All TrueType fonts available on the connected computer can be printed in a range of different sizes, which determines the maximum printable content. Bold and italic type is also available.

The instrument can also print linear barcodes, datamatrix (2D) codes and graphic files (monochrome .bmp, .gif or .tiff) such as logos.

Print orientation can be vertical or horizontal (except for barcodes which print vertically only).

The TubeMarker 2 includes an Automatic Printing Delay feature, where the instrument can detect the presence of a tube and automatically prints the next label entry in the software. This feature makes printing to the tube surface much easier and faster than marking by hand.

No more smudged, illegible writing on tubes. No more disappearing labels after each ethanol wash step. No more fiddling with tiny labels. Clean, fuss-free and durable labelling of all common tube formats with the TubeMarker 2.

Life Systems Design AG Pilatusstrasse 41 CH-5630 Muri +41 56 664 59 80 mail@lifesystemsdesign.ch www.lifesystemsdesign.ch www.starlab.ch www.4ti.co.uk

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PRODUKTE

Analyse von elektrolytischen Ätzlösungen

Die Analyse von elektrolytischen Ätzlösungen ist für viele Labore eine Herausforderung. Komplexe Matrices aus konzentrierten Säuren und spektrale Interferenzen erschweren die Untersuchung von möglichen Verunreinigungen erheblich. Die regelmässige Kontrolle

der Lösungen ist jedoch entscheidend für die Qualität von Folgeprozessen in der Produktion. Schon geringste Verunreinigungen können schwerwiegende Folgen haben.

Die Automobil- und Luftfahrtindustrie sowie der Maschinenbau setzen elektrolytische Ätzlösungen etwa für die Oberflächenbehandlung von Metallen ein. Eine konsistente Qualität der Lösungen ist der Schlüssel für qualitativ hochwertige Bauteile und Materialien. Die regelmässige Bestimmung von Spuren­ elementen und Matrix-Elementen spielt daher eine entscheidende Rolle in der Qualitätssicherung. Ver-

Neuer Edelstahl-Katalog «Instrumentation/Vacuum»

In dem neuen Edelstahl-Katalog «Instrumentation/Vacuum IT5» von Schwer Fittings sind alle Informa­ tionen rund um die Themen Klemm-Keilringverschraubungen, Orbitalschweiss Fittings und VC-­ Verbinder, Aseptik-Verbindungen, Ecotube-Verschraubungen sowie IC-Adapter-Gewindefittings in einem Katalog vereint.

Der knapp 400 Seiten starke Katalog ist prall gefüllt mit Produktvarianten, technischen Massen und den zugehörigen Informationen zur Montage oder Anwendung. Neben Abbildungen und technischen Zeichnungen bietet der Katalog zahlreiche Varianten innerhalb eines Artikels und eignet sich daher sehr gut als Nachschlagewerk für Anwender, Einkäufer, Konstrukteu-

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re und Fachkräfte. Die Verbindungen finden ihren Einsatz in der Lebensmittel-, Bio-, Pharma-, Fluid-, Halbleiter- und Chemieindustrie sowie in zahlreichen High-Tech-Anwendungen.

Der neue High-Tech-Katalog «In­ strumentation/Vacuum» IT5 ergänzt den ebenfalls neuen, fast 1000-seitigen Hauptkatalog «Hydraulic/Pneumatic» H11 und kann kostenlos unter www.schwer.com angefordert werden.

Titon AG Römerstrasse 201 CH-8404 Winterthur +41 43 834 57 00 info@titon.ch www.titon.ch

unreinigte oder minderwertige Ätzlösungen resultieren in mangelhaften Oberflächeneigenschaften von Bauteilen, wodurch die Qualität der Endprodukte leidet. Etwas, das sich keine Industrie leisten kann.

Mit der PlasmaQuant PQ 9000-Serie bietet Analytik Jena Lösungen für die zuverlässige und effiziente Analyse von elektrolytischen Ätzlösungen. Die ICP-OES-Reihe verbindet höchste analytische Standards, Hochleistungstechnologien und leistungsstarke Datenverarbeitung zu einem Gesamtpaket, das in Sachen Sensitivität, Interferenzfreiheit und Präzision seinesgleichen sucht.

Die Untersuchung komplexer Proben-Matrices wird so zu einer Routineaufgabe.

Der PlasmaQuant PQ 9000 und PQ 9000 Elite zeichnen sich bei der Analyse schwieriger Matrices besonders aus. Die ICP-OES-Geräte der Serie sind ideale Lösungen für Labore, die tagtäglich mit derartig komplexen Proben arbeiten.

Analytik Jena AG Konrad-Zuse-Strasse 1 D-07745 Jena +49 36 41 77 70 info@analytik-jena.de www.analytik-jena.de

Eins, zwei oder drei?

Binder hat sich mit dem neuen Proben-Schnellzugriff bei CO2-Inkubatoren etwas ganz Besonderes für den Anwender einfallen lassen.

Das Tuttlinger Unternehmen für Simulationsschränke möchte den Wissenschaftlern mit der neuen Ausstattungsmöglichkeit noch bessere Bedingungen für ein erfolgreiches Arbeiten im Labor bieten.

Zellkulturen brüten oft Wochen oder sogar Monate in einem Inkubator. Sie brauchen eine entsprechende Wachstumsatmosphäre, die sich aus Temperatur (37°), Feuchte (über 90 %) und CO2-Gehalt (5 %) zusammensetzt. Bei jeder Türöffnung wird die Umgebung allerdings gestört.

Mit dem Probenschnellzugriff besitzen die Mitarbeiter im Labor nun neue Möglichkeiten. Sie können beispielsweise Zellen brüten und an der Stelle des Schnellzugriffes Kurztests durchführen, ohne die Bebrütung der restlichen Zellen zu beeinflussen oder zu unterbrechen. Das Fenster ist gross genug, um Proben hinzuzufügen oder entnehmen zu können, und klein genug, sodass von der geschaffenen Atmosphäre nur wenig entweichen kann. Die neue Option optimiert die schon jetzt erfolgreiche Arbeit im Labor mit Binder.

Eine weitere neue Möglichkeit hat Binder mit gleich sechs Schnellzugriffen geschaffen. Labormitarbeiter, die viele verschiedene Tests zur gleichen Zeit ablaufen lassen, soll-

ten von dieser Option profitieren.

Die Nutzer, die viele Zellen brüten, sprich, bei denen es hauptsächlich um die Herstellung neuer und vieler Zellkulturen geht, könnten auf den CB 170 mit Glastür ohne Schnellzugriff zurückgreifen.

Für jede Anwendung den passenden Schrank – das kann Binder mit den neuen Möglichkeiten bieten.

Binder Central Services GmbH & Co. KG Im Mittleren Ösch 5 D-78532 Tuttlingen +49 7462 20 05 632 www.binder-world.com

3/2019

PRODUKTE

Filterpatronen Membranventile für Schweizer Biologika-Grossanlage

für Chemie, Pharma und Lebensmittel

• Chemie

Halle 1 523

Stand 1-

• Lebensmittel

• Pharma iFIL AG Industriestrasse 16 CH-4703 Kestenholz +41 62 206 90 90 info@ifil.eu.com www.ifil.eu.com Im Oktober 2018 hat die zur KSB-Gruppe gehörende luxemburgische SISTO Armaturen S.A. damit begonnen, mehrere tausend Membranventile für eine neue Produktionsanlage in der Schweiz zu fertigen.

Die Armaturen der Baureihe SISTO-C sind für den Bau des Bioparks IbexTM bei der Lonza AG bestimmt, der in Visp (Wallis) entstehen wird. Die neuen Anlagen werden therapeutische Wirkstoffe auf biotechnologischer Basis von sehr hoher Qualität produzieren.

Geliefert werden diese Armaturen an Lonza AG, aber auch an diverse Anlagenbauer aus Europa und China. Zur Herstellung der Ventile und Ventilblöcke aus Echternach kommt Schmiedestahl der Qualitäten 1.4435 (316L) und 1.4539 (AISI 904L) zum Einsatz.

Um den hohen Anforderungen biopharmazeutischer Produktionsprozesse gerecht zu werden, fertigt man die Membranen aus EPDM oder aus TFM mit einer EPDM-Stützmembrane. Die benötigten Nennweiten reichen von DN 8 bis DN 200. Dank einer metallischen Spirale, welche die Membran von der Rückseite her abstützt, sind die verbauten SISTO-C-Ventile auch bei grossen Nennweiten für einen maximalen Betriebsdruck von 16 bar zugelassen. Diese Konstruktion sorgt auch

3/2019

bei höheren Temperaturen über einen langen Zeitraum für eine hohe Betriebssicherheit. Mehr als 95 Prozent der Ventile sind mit pneumatischen Kolbenantrieb ausgerüstet, wobei die neue Antriebsgeneration von SISTO zum Einsatz kommt. Diese zeichnet sich besonders durch ihre kompakten Abmessungen und ein geringes Gewicht aus. Dank ihrer robusten Bauweise erreichen diese Antriebe sehr hohe Schaltspielzahlen und damit eine lange Standzeit. Der luxemburgische Hersteller erhielt den Auftrag unter anderem, weil das Schweizer Unternehmen bereits in ähnlichen Produktionsanlagen gute Erfahrungen mit der Qualität und der langen Lebensdauer des Dichtsystems mit gekammerter Membrane und Abstützspirale gemacht hat. Die Lieferung wird voraussichtlich 2019 abgeschlossen sein.

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PRODUKTE

Bewährte Schneidmühle p-19 mit variabler Drehzahl

Eine der erfolgreichsten Mühlen hat ein signifikantes Upgrade erhalten.

Die Universal-Schneidmühle Pulverisette p-19 von Fritsch ist neu mit einer variablen Rotordrehzahl-Regelung von 300–3000 UPM über Folientastatur ausgestattet. Mit einem Drehmoment bis zu 30 Nm zerkleinert sie trockenes, weiches bis mittelhartes Mahlgut sowie fa-

serige Materialien und Kunststoffe mit sicher reproduzierbaren Ergebnissen bei einer maximalen Aufgabegrösse von 70 × 80 mm und einer Durchsatzmenge von bis zu 60 l/h. Ein besonderer Vorteil: neben gut rieselfähigen Schüttgütern lassen sich auch Langgüter wie Stroh, Folien und ähnliche Materialien zeit- und arbeitssparend ohne

Sicherheit beim Umgang mit Gefahrstoffen

Der Tychem 6000 F FaceSeal erfüllt einen umfangreichen Katalog von Anforderungen, die das Unternehmen zur Bedingung für dessen Einsatz gemacht hatte. Dazu gehören ein geringes Gewicht – der Anzug wiegt weniger als 500 Gramm – sowie die Herstellung aus einem Material, das trotz der hohen Schutzwirkung einen guten Tragekomfort bietet. Darüber hinaus bietet er mit seiner Einstufung als Typ 3-B Chemikalienschutzkleidung die erforderliche Barrierewirkung gegen flüssige Chemikalien, und er ist auf der Innenseite antistatisch ausgerüstet. Auf der besonders beanspruchten Vorderseite ist er vollständig geschlossen, die chemikalienbeständigen Handschuhe sind nahtlos angearbeitet. Trotz aller erforderlichen Vorsichtsmassnah-

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men lässt er sich leicht an- und ausziehen, weil er weder im Handnoch im Gesichtsbereich das unbeliebte und dadurch oft unzureichende Abkleben erfordert, und die um die Gesichtsöffnung befindlichen Gummimanschette lässt sich dank ihrer Weichheit leicht über die Maske ziehen.

Der Tychem 6000 F FaceSeal kommt überall dort zum Einsatz, wo der Anwenderschutz gegenüber organischen sowie auch hoch konzentrierten anorganischen Chemikalien in Kombination mit einer Atemschutzmaske erforderlich ist.

Zudem eignet er sich aufgrund der antistatischen Ausrüstung auf der Innenseite sowie der in die Socken eingearbeiteten Ableitstreifen in Verbindung mit ableitfähigen Schutzstiefeln auch für explosionsgefährdete Bereiche.

Weitere Informationen auf ipp.dupont.com oder www.safespec.dupont.de.

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Vorzerkleinerung einfüllen. Für die Pharma- und Lebensmittel-Indus­ trie ist eine korrosionsbeständige, rostfreie Stahlausführung 316L lieferbar.

Und auch für RoHS-Analysen ist die Pulverisette 19 ideal geeignet.

Dank Clean Design lässt sich die Pulverisette 19 schnell und einfach reinigen und bietet einen sicheren

Schutz vor Kreuzkontamination. Mit dem optionalen Zyklon (z. B. komplett aus rostfreiem Stahl 304) lassen sich die Resultate noch einmal verbessern: Sein starker Luftstrom macht die Befüllung einfacher, beschleunigt den Durchsatz und hält die thermische Belastung Ihrer Proben gering. Der starke Luftstrom der Fritsch-Zyklone macht gleichzeitig den Einsatz feinerer Siebkassetten für höhere Endfeinheiten möglich – und das auch bei Materialien, die sonst nur schwer fein zerkleinerbar sind.

Tracomme AG Dorfstrasse 8 CH-8906 Bonstetten +41 44 709 07 07 tracomme@tracomme.ch www.tracomme.ch

Leistung in neuen Dimensionen

Immer mehr Anwendungen in den Bereichen Robotik, Prothetik, Laborautomatisierung, Medizintechnik, Pumpen und bei der Ausstattung von Flugzeugkabinen erfordern ein hohes Drehmoment bei sehr kurzer Baulänge. Faulhaber setzt mit der Markteinführung der flachen bürstenlosen DC-Motorenfamilie Faulhaber BXT neue Massstäbe im Bereich der Aussenläufer-Hochleistungsantriebe mit genuteter Wicklung. Dank innovativer Wickeltechnik und optimierter Auslegung sind die Motoren nur 14-, 16- und 21-mm-lang, liefern aber Drehmomente bis 134 mNm bei einem Durchmesser von 22 mm, 32 mm beziehungsweise 42 mm.

Sie sind für eine Dauerausgangsleistung von bis zu 100 W ausgelegt und übertreffen damit die Massstäbe dieser Antriebsklasse

deutlich, insbesondere im Hinblick auf das Verhältnis von Drehmoment zu Länge, Volumen und Gewicht, was Anwendungen bei beengten Platzverhältnissen zugutekommt.

Die neue Baureihe ist standardmässig mit digitalen Hallsensoren ausgestattet. Sie ist ausgelegt für Drehzahlen bis 10 000 U/min und lässt sich mit verschiedenen Getrieben, Encodern, Bremsen und Steuerungen aus dem Faulhaber Programm kombinieren. Faulhaber ist auf Modifikationen an den mechanischen und elektrischen Schnittstellen der Motoren spezialisiert und kann so Lösungen anbieten, die für jede Anwendung individuell konfiguriert sind. Die Motoren verfügen standardmässig über Einzellitzen und bieten damit eine flexible elektrische Schnittstelle mit mehreren Industriesteckverbindern.

Faulhaber Minimotor SA CH-6980 Croglio +41 91 61 13 239 marketing@faulhaber.ch www.faulhaber.ch

3/2019

PRODUKTE

Innovative Mikropipetten

Die Acura manual Familie garantiert sowohl bei Routinearbeiten als auch bei komplizierten Pipettierprozessen Komfort und zuverlässige Resultate.

Anwenderfreundliche Ergonomie und extrem sanfte Betätigung aller Funktionen mindern die Belastungen der Hand. Ein grosszügiges Anzeigefenster auf der Frontseite aller Pipetten ermöglicht jederzeit eine einfache und exakte Volumenablesung.

Alle Modelle sind mit einem patentierten System für den effizienten Abwurf von Pipettenspitzen ausgestattet. Die Justierung der Schafthöhe garantiert die optimale Anpassung und den reibungslosen Abwurf der Spitzen. Dadurch resultiert eine weitaus breitere Kompatibilität mit Fremdspitzen.

Dank dem Kalibrationssystem mit integriertem Schlüssel und Stopmechanismus gehören komplizierte Justierungs-Verfahren der Vergangenheit an. Die Pipetten sind voll montiert bei 121 °C autoklavierbar.

Jedes Instrument ist mit einer Seriennummer gekennzeichnet und wird mit einem individuellen Kontrollzertifikat geliefert. Der Garantieanspruch aller Acura manual ­Pipetten beträgt drei Jahre.

Socorex Isba SA Chemin de Champ-Colomb 7a CH-1024 Ecublens +41 21 651 60 00 socorex@socorex.com www.socorex.com

Verpackung als zentraler Erfolgsfaktor

Haver & Boecker greift Markttrends auf und sensibilisiert für neue Ansprüche an Gebinde zur Schonung von Ressourcen Haver & Boecker Maschinenfabrik stellt seinen Messeauftritt auf der diesjährigen Powtech vom 9. bis 11. April unter das Motto «Perfect Flow für unseren blauen Planeten». Im Fokus steht dabei die Frage der Nachhaltigkeit und der Ressourcenschonung.

Der Oelder Verpackungsspezialist präsentiert sich gemeinsam mit Haver & Boecker Drahtweberei und Behn + Bates, den Experten für das Verpacken von Nahrungsmitteln (Halle 1, Stand 535).

Das im letzten Jahr mit Windmöller + Hölscher gegründete Gemeinschaftsunternehmen Aventus, der Spezialist für Anlagen zur Verpackung von freifliessenden Schüttgütern bis zur fertigen

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Palette, ist auf der Powtech mit einem eigenen Stand (Halle 1, Stand 518) vertreten und informiert über modernste Fülltechnik für vorgefertigte offene Säcke, FFS (FormFillSeal) Systeme sowie Palettiertechnik und Ladungssicherung.

Die Drahtweberei stellt Neues und Bewährtes aus ihrem Programm zur Partikelanalyse, Absiebung und Filtration vor. Zu den Neuheiten für den Laborbereich zählt die Haver CSA Auswertesoftware mit Sieberkennungsfunktion und weiterem Zubehör.

Haver & Boecker beschäftigt sich intensiv mit der Frage, welche Verpackung hilft, unsere Ressourcen möglichst schonend einzusetzen? Welche Einflüsse hat sie auf die verpackten Produkte? Kann möglicherweise die Verpackung auch dazu beitragen, den CO2 -Fussabdruck zu reduzieren? Das Unternehmen lädt auf seinen Messestand ein, um diese Themen gemeinsam zu diskutieren.

Haver & Boecker Drahtweberei und Maschinenfabrik Carl-Haver-Platz 3 D-59302 Oelde +49 2522 30 0 mf@haverboecker.com www.haverboecker.com

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