ChemieXtra 12/2020 by SIGWERB GmbH

12 / 2020

Dezember 2020

Offizielles Organ des Schweizerischen Chemie- und Pharmaberufe Verbandes

DIE FACHZEITSCHRIFT FÜR DIE CHEMIE- UND LABORBRANCHE

Extra

2021 Verlag und Redaktion wĂźnschen allen Lesern und Kunden frohe Festtage, Zeit zur Entspannung und viele Lichtblicke im kommenden Jahr!

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EDITORIAL GESCHWINDIGKEIT IST DAS

Fluch und Segen von Viren und Bakterien Das menschliche Leben ist eingebettet in eine riesige Zahl anderer Lebewesen. Einen wesentlichen Teil davon bilden die Mikroorganismen und Viren, die in und um uns existieren. Manche sind ein wahrer Segen, ohne die wir gar nicht existieren können. Andere wiederum bringen Schmerz und Elend zu uns und bedrohen gar das Leben überhaupt. Die Covid-19-Pandemie zeigt uns viele Grenzen auf, die wir längst überwunden wähnten oder die das kollektive Gedächtnis einfach vergass. Doch zeigt sich dabei eine überlebenswichtige Grundhaltung des Menschen. Ohne

FÜR IHR LABOR.

zynisch sein zu wollen, aber Covid-19 fördert auch den Forscherdrang, um die Menschheit vor dieser Lebensgefahr zu retten. Aller Orten wird nach Wirk- und Impfstoffen gesucht und die Erfolgsmeldungen überschlagen sich. Man weiss aber immer noch nicht, ob es überhaupt möglich ist, in nützlicher Zeit ein Vakzin zu entwickeln. Denn nur eins ist sicher, ein potenzieller Impfstoff muss auf Herz und Nieren geprüft werden, und dies könnte noch sehr lange dauern. Aber Schwarzmalen gilt nicht, die Menschheit wird auch diese Gefahr abwenden. Zur Forschung gehört auch der Nachweis des Virus oder dessen Abwesenheit. Darum ist der Bedarf an Alltagsgegenständen mit antiviralen Oberflächen sehr gross. Bekannt ist, dass die Materialbeschaffenheit einen Einfluss auf die Überlebens fähigkeit von Viren auf Oberflächen hat. In interdisziplinären Forschungsprojekten wird bei unterschiedlichen Materialien die Wirkung auf die Überlebenszeit von Viren mittels Real-Time-PCR-Tests bewertet.

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Die Pandemie hat zusätzlich den Blick auf Umweltverträglichkeit geschärft. Die Forschung bietet für die Produktion von Konsumgütern immer wieder überraschende Ergebnisse, die aus der Welt der Mikroorganismen kommen: Bakterien als Katalysatoren zu nutzen ist das Ziel der sogenannten «Weissen Biotechnologie». Dabei geht es darum, die Herstellungsprozesse verschiedener Substanzen vom vielfach genutzten Erdöl auf nachwachsende Rohstoffe umzustellen. Idealerweise soll dabei ein Prozess entstehen, bei dem alles wiederverwertet wird. Wir wünschen beim Lesen viel Vergnügen und bleiben Sie gesund.

Alexander Jegge

Zusammen durchstarten. #zusammenstark carlroth.ch

a.jegge@sigwerb.com

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

FOKUS

Impfstoffkandidaten auf dem Prüfstand

Das Erste vorweg: Ob überhaupt – geschweige denn wann – ein sicherer und wirksamer Covid-19-Impfstoff auf den Markt kommt, weiss niemand. Alle Vakzine müssen aber gründlich überprüft werden: ein Überblick.

CHEMIE

Die künstliche Zelle auf einem Chip

Neue Kreuzkupplung bei Raumtemperatur

BIOWISSENSCHAFTEN Ultraschall aktiviert Medikament

IMPRESSUM

Die Fachzeitschrift für die Chemie- und Laborbranche

Erscheinungsweise 10 × jährlich

MEDIZIN Neue Behandlung bei Leukämie

Die beiden wichtigen Reagenzien der Arylhalogenide und Alkyllithiumverbindungen liessen sich noch nie durch Palladiumkatalyse miteinander verknüpfen – bis jetzt.

LABOR

ERNÄHRUNG Ein Werkzeug für die Lebensmittelforschung

Ein Forschungslabor am Kompetenzzentrum für landwirtschaftliche Forschung Agroscope hat im Plasma und Urin von gesunden Personen spezifische Biomarker bestimmt, die nach dem Konsum von pasteurisierter Milch, Käse Gruyère AOP oder eines Sojagetränks auftraten.

IN KÜRZE

NEWS

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Redaktion Roger Bieri Unter Altstadt 10, Postfach CH-6302 Zug +41 41 711 61 11 redaktion@sigwerb.com

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Alexander Jegge a.jegge@sigwerb.com

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

Geschäftsleiter Andreas A. Keller

Redaktionelle Mitarbeit Dr. Kurt Hermann

Jahrgang 10. Jahrgang (2020) Druckauflage 9 099 Exemplare WEMF / SW-Beglaubigung 2020 9 219 Exemplare Total verbreitete Auflage 2 221 Exemplare davon verkauft

12/2020

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

VERANSTALTUNGEN

Was tun mit dem Sonderabfall?

Gegenwärtiger CO2-Anstieg ist einzigartig

Antworten auf diese Frage lieferten Experten am 17. Schweizer Sonderabfalltag. 130 Fachpersonen aus Gewerbe, Industrie, Verbänden und Behörden trafen sich am 9. Oktober 2020 im Hotel Arte in Olten.

FIRMEN BERICHTEN

Die kleinen Helfer der grossen Industrie

FORSCHUNGSWELT Physiker transportieren gespeichertes Licht

LITERATUR

VERBANDSSEITEN SCV-Informationen

Physikern ist es gelungen, Licht in einem Quantenspeicher über eine Strecke von 1,2 Millimeter kontrolliert zu transportieren, wobei der Transportprozess und seine Dynamik erfreulich geringe Auswirkungen auf die Eigenschaften des gespeicherten Lichts hatten.

ZUM TITELBILD 12 / 2020

Offizielles Organ des Schweizerischen Chemie- und Pharmaberufe Verbandes

PRODUKTE

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Dezember 2020

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Bakterien als Katalysatoren zu nutzen, ist das Ziel der sogenannten «Weissen Biotechnologie». Dabei geht es darum, die Herstellungsprozesse verschiedener Substanzen vom vielfach genutzten Erdöl auf nachwachsende Rohstoffe umzustellen.

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Bild: Adpic

FOKUS

Immer mehr Impfstoffkandidaten werden klinisch untersucht. Swissmedic überprüft bereits Zulassungsgesuche.

Covid-19 und die Schweiz

Impfstoffkandidaten auf dem Prüfstand Das Erste vorweg: Ob überhaupt – geschweige denn wann – ein sicherer und wirksamer Covid-19-Impfstoff auf den Markt kommt, weiss niemand. Vielleicht ist einer schon unterwegs, wenn diese Zeilen gedruckt werden, wer weiss? Sicher ist nur, dass seit Monaten an Impfstoffen weltweit geforscht wird. Inwiefern ein möglicher Impfstoff die gegenwärtige Situation ändern würde, lässt sich nicht ohne Spekulationen vorhersagen. So oder so: Ein potenzielles Vakzin muss auf Herz und Nieren geprüft werden.

Roger Bieri Laut der Weltgesundheitsorganisation (WHO) befinden sich derzeit 48 Impfstoffkandidaten in einer klinischen Studienphase (Bild 2). Das heisst, die Präparate werden bereits an Menschen getestet. 164 potenzielle Vakzine werden noch in vorklinischen Studien untersucht (Stand: 12.11.2020).

Eine Minderheit lässt sich sofort impfen Gemäss einer repräsentativen Umfrage von Sotomo im Auftrag der Schweizerischen Radio- und Fernsehgesellschaft (SRG) liessen sich in der Schweiz gerade einmal 16 Prozent bedingungslos und sofort mit einem neuen Covid-19-Impfstoff impfen. 28 Prozent würden eine Covid-19-Impfung konsequent ablehnen. 29 Prozent würden sich nur impfen lassen, «wenn belegt ist, dass es keine Nebenwirkungen haben kann.» Etwa 18 Prozent der Befragten würden erst einmal abwarten, bevor sie eine Entscheidung treffen.

Auch wenn diese Zahlen Eindruck schinden: Ob es tatsächlich zu einem sicheren und wirksamen Impfstoff kommen wird, der dann auch bei der Bevölkerung sinnvoll zum Einsatz kommt, wissen nur die Sterne hoch am Himmelszelt. Die Pharmafirmen und Biotechunternehmen führen unzählige Studien durch. Sobald die vorklinischen Studien «in vitro» sowie «in vivo» (an Versuchstieren) abgeschlossen sind, beginnen die klinischen Studien an Menschen. Diese lassen sich grob in drei Phasen unterteilen.

Die klinischen Studienphasen I – III In der ersten Phase soll zuerst geprüft werden, wie gesunde Menschen auf den verabreichten Impfstoff reagieren. Erste Nebenwirkungen können erfasst werden und es wird geklärt, mit welcher Dosierung geimpft werden soll. An einer Studie in dieser Phase nehmen nur wenige Probanden teil. Je nachdem wie die Resultate der Phase I waren, geht es zu einer grösseren Teilnehmerzahl über. Mehrere hundert Testpersonen lassen sich hierzu freiwillig impfen.

Schweregrade und Häufigkeit von möglichen Nebenwirkungen werden besser ersichtlich. Auch lassen sich nun genauere Vorhersagen bezüglich der Wirkung je nach Dosierung des Präparats machen. Eine der wichtigsten Hürden vor einer möglichen Vermarktung ist die dritte und letzte Studienphase. Während dieser Phase zeigt sich deutlich, ob seltene, schwerwiegende Nebenwirkungen auftreten, da nun mehrere Tausend Personen an der Studie teilnehmen. Des Weiteren wird die tatsächliche Wirkung, die der Impfstoff haben könnte, erst bei einer grossen Teilnehmerzahl offenbart. Während der gesamten Entwicklung – von der vorklinischen Phase bis zur Vermarktung – vergehen bei einem Impfstoff oft über zehn Jahre (siehe Bild 3). Nur im absoluten Notfall sollten die Studienphasen zeitlich gestaucht werden. Vor allem die zeitliche Verkürzung der dritten klinischen Studienphase ist kritisch zu betrachten. Doch mindestens ein bis eineinhalb Jahre dauert eine Prüfung aller Phasen bis zur Zulassung immer. Dies betont auch die Expertengruppe der Informationsplattform für Impffragen (Infovac), die von der Universität Genf mit Unterstützung vom Bun12 / 2 0 2 0

FOKUS

desamt für Gesundheit (BAG) bereits vor zwanzig Jahren gegründet wurde.

Bild 1: 164 potenzielle Vakzine werden noch in vorklinischen Studien untersucht (Stand: 12.11.2020).

leistet sein. Ein trauriges Beispiel hierzu liefert bereits die jüngere Vergangenheit.

Aus der Vergangenheit lernen 2009 brach die Schweinegrippe aus: Die WHO verkündete eine Pandemie. Die Be-

hörden und Pharmafirmen bereiteten sich auf das Schlimmste vor. Es kam innert kürzester Zeit zu mehreren Impfstoffkandidaten gegen das H1N1-Virus. Unter den zugelassenen Impfstoffen gehörte auch Pandemrix aus dem Hause der britischen Firma GlaxoSmithKline (GSK). Das aus

Grafik: WHO, bearbeitet von Roger Bieri

Die Arzneimittelbehörde Swissmedic prüft die Resultate aller klinischen Studien der potenziellen Vakzine, die für die Schweiz in Frage kommen. Sie kann dann in enger Zusammenarbeit mit der Eidgenössischen Kommission für Impffragen (Ekif), die administrativ dem BAG angegliedert ist, Impfempfehlungen aussprechen. Besonders wichtig dabei ist, dass die Mitglieder der Ekif unabhängig sind und nicht nach bestimmten Interessen – speziell von Pharmafirmen – entscheiden. Die unerwünschten Folgen der zu bekämpfenden Krankheit müssen dabei die möglichen unerwünschten Folgen eines Impfstoffs bei weitem übertreffen. Dies könnte beispielsweise für bestimmte Personengruppen – wie Schwangere oder Kinder – nicht gewähr-

Bild: Adpic

Zulassung und Empfehlung

Bild 2: Entwickler und Produzenten mit den fortgeschrittensten Impfstoffkandidaten. Hier aufgelistet nach Phase der klinischen Studien: zwischen Phase I und II (blau), Phase II (grün), Phase III (gelb) (Stand: 12.11.2020).

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FOKUS

Gewicht für bestimmte Bevölkerungsgruppen ganz klar auf die falsche Waagschale gelegt worden.

Grafik: Roger Bieri

Die wichtige Phase IV

Bild 3: Die vorklinischen Studien dauern normalerweise zwei bis fünf Jahre und die klinischen vier bis sieben Jahre. Für die Produktion und Vertrieb verstreichen dann gemäss Interpharma noch mindestens sieben Monate.

Hühnereiern hergestellte Vakzin wurde damals von der Schweiz neben zwei weiteren Novartis-Impfstoffen gekauft. Die Regierung war aufgrund eines älteren Impfstoff-Vertrags gegen die Vogelgrippe (H5N1-Virus) bereits rechtlich an den Impfstoffhersteller GSK gebunden. Obschon GSK bei Vertragsabschluss die Wirksamkeit des Impfstoffes noch nicht garantieren konnte, beschloss der Bund, 8 Millionen Impfstoffdosen nun neu für das Schweinegrippe-Virus zu erwerben. Aus taktischen Gründen bezog er aber auch zwei Präparate von Novartis. Dies war unter anderem auch eine Vorsichtsmassnahme. Tatsächlich stufte dann die schweizerische Arzneimittelbehörde Swissmedic den Impfstoff Pandemrix hinsichtlich der Sicherheit anders ein als die anderen beiden erworbenen Vakzine: Pandemrix erhielt keine Zulassung für Schwangere und Personen unter 18 Jahren. Ganz anders bewertete die Europäische ArzneimittelAgentur (EMA) die Sachlage. Sie empfahl auch die Impfung von Schwangeren und Minderjährigen mit Pandemrix. In einem Schlussbericht von Ernst & Young, der im Auftrag des Departements des Innern im April 2010 veröffentlicht wurde, kritisierten die Autorinnen und Autoren allerdings das Vorgehen von Swissmedic. So hielten sie fest, dass im Falle einer Pandemiekrise Swissmedic in der Lage sein solle, die EMA-Zulassung zu übernehmen, wenn das BAG entschieden habe, Impfungen anzubieten. Heute wissen wir aber, dass der Entscheid der schweizerischen Arzneimittelbehörde, 6

den Impfstoff für Schwangere und Minderjährige zu verbieten, richtig war. Die Schweinegrippe hat sich als eine eher harmlose Erkrankung entpuppt. Leider wissen wir heute auch, dass der Impfstoff Pandemrix gerade bei jungen Menschen eine zwar seltene aber äusserst schwerwiegende Nebenwirkung verursacht hat. Ende 2009 und Anfangs 2010 erkrankten überdurchschnittlich viele Kinder und Jugendliche an der Schlafkrankheit (Narkolepsie) in Schweden und Finnland. Sie entwickelten nach einer Immunisierung mit dem besagten Impfstoff diese Erkrankung. Das Risiko, nach dieser Impfung an Narkolepsie zu erkranken, war in diesen Ländern um sechs- bis dreizehnfach erhöht. Das heisst, dass damals drei bis sieben Menschen der 100 000 geimpften Personen zusätzlich an Narkolepsie litten. Ein Zusammenhang mit dem Impfstoff in diesen Ländern war in Studien mehrfach gezeigt worden. Jeder Impfstoff birgt sowohl Risiken als auch ein grosses Potenzial, den Menschen zu helfen. Im Falle von Pandemrix war das

Neben den drei klinischen Phasen vor der Zulassung eines Arzneimittels ist daher auch die vierte Phase, die nach der Zulassung während des Impfstoff-Einsatzes erfolgt, von grosser Aussagekraft. In dieser Phase wird weiterhin beobachtet und unerwünschte Nebenwirkungen, die zuvor nicht erkannt worden sind, registriert. So geschah es dann auch, dass just ein Jahr nach der Kritik an der Behörde Swissmedic im Schlussbericht von Ernst & Young auch die EMA die Zulassungsempfehlung des H1N1-Vakzins für Personen unter zwanzig Jahren aufhob. Die Daten zeigten bereits früh den Verdacht, dass der Impfstoff in manchen Fällen, gerade bei jungen Menschen, die Schlafkrankheit auslöste.

Die Schweiz kauft mögliche Covid-19-Impfstoffe ein Auch im Falle von Covid-19 fährt der Bund mehrgleisig. Er ist darum bemüht, frühzeitig Millionen Dosen unterschiedlicher Vakzine im Voraus zu erwerben, so dass beizeiten genügend Präparate zur Auswahl stünden, auch wenn Lieferengpässe oder andere Probleme auftauchten. Noch im Sommer 2020 kaufte der Bund 4,5 Millionen Dosen des Impfstoffkandidaten der Firma Moderna ein. Damit könnten 2,25 Millionen Menschen geimpft werden, da für dieses Präparat voraussichtlich zwei Impfdosen pro Person nötig wären. Im Oktober machte das BAG einen weiteren Kauf des Bundes publik. Er sicherte sich 5,3 Millionen Impfdosen des Konkurren-

Kein Pardon für Fehler bei der Impfstoffproduktion Leider können auch während der Produktion eines klinisch einwandfreien Impfstoffs Fehler auftauchen. Genau dies geschah 1955 bei der Herstellung des eigentlich sicheren Polio-Impfstoffs gegen Kinderlähmung. Dem US-amerikanischen Familienunternehmen Cutter Laboratories unterlief ein Produktionsfehler, der von den Inspektoren unbemerkt blieb. 200 000 Kinder wurden geimpft, 40 000 (20 %) davon infizierten sich nachweislich mit dem Poliovirus, 200 entwickelten eine typische Lähmung und 10 Kinder starben. Das Vertrauen der Bevölkerung nach solch einem gravierenden Unglück wieder für sich zu gewinnen war ein äusserst schwieriges Unterfangen für die Behörden.

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FOKUS

Swissmedic prüft neuartige Impfstoffe Unabhängig von den Einkäufen des Bundes erhält die Heilmittelbehörde Swissmedic bereits Anträge zur Prüfung bestimmter Vakzine: Dossiers der Impfstoffkandidaten der Firmen AstraZeneca (06.10.2020), Moderna (13.11.2020) und BioNTech (19.10.2020) liegen bereits auf dem Tisch der Behörde. Diese Prüfungen laufen ausnahmsweise parallel zu den klinischen Studien. In diesem sogenannten «rollenden Verfahren» evaluiert die Behörde zuerst die vorklinischen Studien zu den Impfstoffkandidaten, während sich die Pharmaunternehmen noch mit den klinischen Studien beschäftigen. Ziel ist es, die Wartezeit zu verkürzen: Sobald die Daten zu den klinischen Studien vorliegen, sollten diese sofort kontrolliert werden können, da die Überprüfung der vorklinischen Ergebnisse bereits abgeschlossen ist. Ein Zulassungsentscheid könne aber erst gefällt werden, wenn «alle notwendigen Daten zur Prüfung der Sicherheit, Qualität und Wirksamkeit eines Impfstoffs» vorlägen, schreibt Swissmedic in einem Communiqué. Die Unterlagen müssten aufzeigen, wie sicher und wirksam der Impfstoff die Menschen vor dem neuen Coronavirus SarsCoV-2 schütze, betont die Heilmittelbehörde. Auch wird sie die Dossiers nach eigenen Angaben unabhängig begutachten – tauscht sich aber für die wissenschaftliche Evaluation eng mit ausländischen Partnerbehörden aus. Die Beurteilung der wissenschaftlichen Daten treffe sie «trotz der hohen 12 / 2 0 2 0

Entwickler

Impfstoff

Technologie Vertrag mit Bund

Gesuch an Swissmedic

University of OxChAdOx1-S ford/AstraZeneca

VektorImpfstoff

5,3 Millionen Dosen 06.10.2020

BioNTech/Pfizer

BNT162b2

mRNAImpfstoff

–

Moderna

mRNA1273

mRNAImpfstoff

4,5 Millionen Dosen 13.11.2020

Quelle: BAG, Swissmedic, WHO

ten AstraZeneca (siehe Tabelle 1). Zusätzlich beteiligt sich die Regierung an der Covid-19-Vaccine-Global-Access-FacilityInitiative (kurz: Covax-Initiative). Diese Initiative ist ein «global angelegtes Einkaufsprogramm» für Covid-19-Impfstoffe. Damit sollen bis Ende 2021 weltweit etwa zwei Milliarden Impfstoffdosen von unterschiedlichen Herstellern beschaffen werden. Alle Nationalstaaten der Covax-Initiative erhalten dann eine bestimmte Anzahl Impfdosen. Die Schweiz beteiligt sich an dieser Idee mit 20 Millionen Franken. Insgesamt stehen der Eidgenossenschaft 400 Millionen Franken für die Beschaffung eines Impfstoffs zur Verfügung (Stand: 13.11.2020).

19.10.2020

Tabelle 1: Diese Unternehmen haben zurzeit einen Vertrag mit dem Bund oder haben ein Zulassungsgesuch bei Swissmedic eingereicht (Stand: 13.11.2020).

Dringlichkeit» gemäss den üblichen Standards: Die Arzneimittelsicherheit und die Sicherheit der Empfängerinnen und Empfänger hätten höchste Priorität, so Swissmedic weiter. Wie aus der Tabelle 1 hervorgeht, sind alle zur Prüfung stehenden Kandidaten entweder Vektor- oder mRNA-Impfstoffe. Solche Impfstoffklassen sind ziemlich neu. VektorImpfstoffe wurden beispielsweise experimentell gegen die Ebola-Krankheit eingesetzt. Messenger-RNA-Impfstoffe zur Vorbeugung von Infektionskrankheiten haben bis jetzt noch nie eine Zulassung erhalten. Erfahrungswerte vor allem über mögliche negative Spätfolgen oder ihre Schutzwirkung über längere Zeit sind faktisch nicht vorhanden. Angesichts dieser Tatsache stellt sich die Frage: Muss es denn wirklich so schnell wie möglich zu einem Impfstoff kommen?

Muss es ein Impfstoff sein? Ein Impfstoff soll in kürzester Zeit auf den Markt, aber er sollte maximal sicher und wirksam sein: gezwungenermassen ein Widerspruch. Die Mehrheit der Schweizerinnen und Schweizer steht einem solchen Vorgehen wohl eher kritisch gegenüber, denn nur eine Minderheit (16 %) liesse sich sofort impfen. (siehe Kasten «Eine Minderheit lässt sich sofort impfen»). Auch der politische Druck auf die Behörden und Forschenden ist gross. Oft erhält man den Eindruck, die Schweiz setze alles auf eine Karte: «Covid-19-Impfstoff». Aber auch andere wirksame Therapien zur Behandlung der Covid-19-Erkrankung könnten nach Ansicht der Covid-19-Taskforce die Situation verbessern. So schreibt diese Forschungsgruppe, die die Behörden hierzulande berät: «Es gibt eine klare Strategie, um die Sars-CoV-2-Epidemie zu kontrollie-

ren und Schäden an Gesundheit und Wirtschaft minimal zu halten. Wir müssen eine Strategie finden […], die über längere Zeit aufrechterhalten werden kann, bis eine Impfung oder effektive Behandlungsmöglichkeiten vorliegen.» Zudem hat der Bund bereits einen Vertrag für ein Covid-19-Medikament des Zürcher Unternehmens Molecular Partners unterzeichnet. Damit sichert er sich die ersten 200 000 Dosen eines Medikaments zur Behandlung von Covid-19, welches aber auch als Prophylaktikum dienen könnte. Der Staat hat Anspruch auf bis zu drei Millionen Dosen. Ende Oktober 2020 hat Novartis eine Lizenzvereinbarung mit Molecular Partners bekannt gegeben: Der Pharmariese kann die Medikamente von Molecular Partners mitentwickeln. Sie haben Rechte in der Entwicklung, Vermarktung und Produktion erhalten. Es gibt keinen Königsweg für die Bewältigung der Coronakrise. Die Behörden und auch die Taskforce müssen ihre Strategien immer wieder von neuem überdenken und diese neuen Erkenntnissen anpassen. Für die Taskforce kommt aber eine Durchseuchungsstrategie aufgrund der «ungesicherten Grundlagen» über das Virus und die Erkrankung nicht in Frage. Eine solche Taktik würde «Wirtschaft und Gesellschaft sowie dem Gesundheitswesen massive Kosten verursachen», schreibt sie nach einer Analyse Mitte September 2020. Die breite Bevölkerung mit einem neuartigen Vakzin im Schnellverfahren impfen zu wollen, wäre allerdings auch ethisch fragwürdig. Denn eine Kürzung der dritten klinischen Phase führt de facto zu einer Verlagerung der fehlenden Beobachtungszeit in die vierte Phase. In diesem Artikel konnten relevante Ereignisse nach dem 13.11.2020 nicht mehr berücksichtigt werden. 7

Bild: Shutterstock

CHEMIE

Bild 1: Neue Wege, Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbindungen zu synthetisieren, sind in der organischen Chemie sehr gefragt.

Mit Palladium

Neue Kreuzkupplung bei Raumtemperatur Schlüsselchemikalien werden in vielen Industriezweigen durch Palladiumkatalyse hergestellt. Die beiden wichtigen Reagenzien der Arylhalogenide und Alkyllithiumverbindungen liessen sich auf diese Weise jedoch noch nie direkt miteinander verknüpfen. Chemiker haben herausgefunden, wie die Reaktion unter gewissen Bedingungen sogar bei Raumtemperatur läuft. Die Studie wurde in der Zeitschrift «Angewandte Chemie» veröffentlicht.

Prof. Viktoria H. Däschlein-Gessner ¹ Die Palladiumkatalyse ist ein sehr hilfreiches chemisches Verfahren für die organische Synthesechemie. Palladiumkatalysatoren helfen bei der Verknüpfung von einfachen kohlenstoffhaltigen Verbindungen zu komplizierteren Substanzen. Bislang noch nicht möglich war jedoch die Verknüpfung von Arylhalogeniden (bzw. Halogenarene) und Alkyllithiumverbindungen, obwohl beides gängige Synthesereagenzien sind. Insbesondere die Arylchloride (Bild 3, Edukt) sind breit verfügbar und daher sehr wichtige Reagenzien. Für eine

¹ Ruhr-Universität Bochum

sinnvolle Anwendung entstanden bei der Reaktion bislang jedoch zu viele Nebenprodukte.

Das Problem mit den Nebenprodukten Um Arylhalogenide mit Alkyllithiumverbindungen zu verknüpfen, nehmen Chemiker daher meist einen «Umweg» über weitere Zwischenschritte. Leider erzeugt jeder zusätzliche Syntheseschritt auch chemischen Abfall und verursacht zusätzliche Kosten. Dieses Problem veranlasste Viktoria Gessner und ihr Team von der Ruhr-Universität Bochum, nach neuen Palladiumkatalysatoren zu suchen, die diese schwierige Reaktion durchführen können. «Die Verknüpfung von

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–

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Bild 2: Struktur von joYPhos.

Arylchlorid und Organolithium-Reagenzien ist eine der schwierigsten Reaktionen, die bei Erfolg eine breite Anwendbarkeit versprechen», erklären die Autoren. 12 / 2 0 2 0

CHEMIE

Konzepte zu entwickeln, welche die Leistungsfähigkeit, Produktivität und Rentabilität Ihrer Anlage steigern, ist für Sie wichtig.

AlkylLi Pd (Kat.)

Alkyl

joYPhos (Ligand) RT

Bild 3: Reaktionsgleichung der neuen Kreuzkupplung.

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Wichtigster Schritt der Aktivierung Als aussichtsreicher Kandidat erwies sich nach eingehender Prüfung vieler bekannter Katalysatoren ein Katalysator mit der Ligandenklasse der Ylid-substituierten Phosphine (kurz: YPhos). YPhos-haltige Palladium-Katalysatoren sind bekannt für gute Leistung bei schwierigen Umsetzungen. YPhos-Liganden enthalten ein negativ geladenes Kohlenstoffatom mit einer positiv geladenen Phosphoniumgruppe (dem Ylid) und ein Phosphan (siehe Bild 2). Phosphane sind eher typische Liganden bei Palladiumkatalysatoren. Dieser Ylid-Phosphan-Aufbau, so die Autoren, fördere durch seine besondere Elektronik die Aktivierung von Arylhalogeniden, den wichtigsten Schritt bei der Kopplungsreaktion. Eine besonders günstige Kombination aus Elektronik und Struktur besass demnach ein joYPhos genannter Ligand (Bild 2). Diese Kombination unterdrücke die vielen sonst beobachteten Nebenreaktionen, schreiben die Wissenschaftler.

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Wie Zweikomponentenkleber Auch als Präkatalysator war das System nützlich: Präkatalysatoren haben – ähnlich wie Zweikomponentenkleber – die beiden Komponenten aus Palladiumquelle und Ligand vorarrangiert und bilden erst in der Mischung die aktive Verbindung. Der Präkatalysator sei stabil, leichter zu handhaben und generiere problemlos den aktiven Katalysator, heisst es in der Studie.

Umwege vermeiden Die Wissenschaftler stellten einen Baustein des Gichtmedikaments Lesinurad sogar im Grammmassstab her. Auch für viele weitere Arylhalogenide und Organolithium-Reagenzien funktioniert der Katalysator. Die Reaktion sollte also allgemein einsetzbar sein, so die Autoren. Der neue Palladium-Katalysator kann somit dazu beitragen, kostspielige «Umwege» bei organischen Synthesen künftig zu vermeiden. Originalpublikation Thorsten Scherpf, Henning Steinert, Angela Grossjohann, Katharina Dilchert, Jens Tappen, Ilja Rodstein, Viktoria H. Gessner, «Efficient Pd-Catalyzed Direct Coupling of Aryl Chlorides with Alkyllithium Reagents», Angewandte Chemie (2020); https://doi. org/10.1002/ange.202008866

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Medienmitteilung Angewandte Chemie www.angewandte.de 12 / 2 0 2 0

CHEMIE

Ein Radikal in der Blackbox

Betriebsgeheimnis eines Katalysators Forschende am Rostocker Leibniz-Institut für Katalyse (Likat) konnten bei einer Redoxreaktion die molekulare Arbeitsweise des Katalysators beobachten und wichtige Zwischenschritte aufklären. Zu diesem Zweck koppelten sie vier hochmoderne Messmethoden miteinander, die in unterschiedlichen Bereichen von Wellenlängen arbeiten. Sie deckten auf diese Weise den kompletten katalytischen Mechanismus für die selektive Oxidation von Benzylalkohol zu Benzaldehyd auf.

Wie so oft in der Chemie läuft auch diese Reaktion quasi in einer Blackbox ab. Ausgangsstoffe, Katalysator und Lösungsmittel kommen in ein Reaktionsgefäss und reagieren dort zum gewünschten Produkt, dem Benzaldehyd. So viel ist klar: Der Katalysator ermöglicht durch seine Anwesenheit diesen Prozess oder beschleunigt ihn zumindest. Doch welche seiner Komponenten in welcher Reihenfolge die Ausgangsstoffe aktivieren, welche reaktiven Zwischenprodukte dabei entstehen und in welcher Weise sie die Reaktion beeinflussen – das bleibt im Dunkeln.

Diese Informationen sind jedoch für ein gezieltes Katalysatordesign essenziell. Für die Oxidation zu Benzaldehyd verwendet die Industrie üblicherweise Oxidationsmittel, wie Chromat oder Hypochlorid, die für die Umwelt problematisch und aufwendig zu entsorgen sind. Im Labor experimentieren Forscher deshalb weltweit mit Sauerstoff als eleganterem Oxidationsmittel, bekommen allerdings, was etwa die Ausbeute betrifft, nur unzureichende Resultate. Ziel ist es also, den Katalysator zu verbessern, wozu es am besten ist, ihn bei der Arbeit genauestens zu beobachten. Das ist die Spezialität von Prof. Dr. Angelika Brückner, Leiterin des Forschungsbereichs «Katalytische In-situ-Studien» und ihres Themenleiters Dr. Jabor Rabeah. Sie regen dazu Proben mit Strahlung unterschiedlicher Energie und Wellenlänge an. Durch spezifische Absorptionen aller beteiligten Spezies lassen sich Rückschlüsse auf ihre Eigenschaften, wie Oxidationsstufen oder Bindungssituationen, und somit 10

Bild: Jabor Rabeah

Umweltfreundliches Oxidationsmittel

Laurent Barthe am Synchrotron Soleil. Der gesamte Versuchsaufbau wurde so modifiziert, dass er in den Röntgenstrahl am Synchrotron in Saint-Aubin (Frankreich) eingebracht werden konnte.

auch auf ihre Funktion und Rolle im chemischen Prozess ziehen.

Hochkomplex und simultan Herzstück der untersuchten Redoxreaktion ist ein Kupferkomplex, der von einem organischen Liganden, gewissermassen der Rüstung des Katalysators, stabilisiert wird. Zum Katalysator gehört ebenfalls ein Hilfsstoff, in diesem Falle ein Radikal namens «Tempo», eine Bezeichnung, die sich aus dem Akronym seiner chemischen Struktur ableitet: TEtramethylPiperidinylOxyl. Der Katalysator besteht also aus drei Komponenten, hinzu kommen der Ausgangsstoff und das Oxidationsmittel O2. Solch

einem «komplexen System», wie Brückner und Rabeah sagen, nähern sie sich am besten mit mehreren unterschiedlichen Methoden. Die Hürde dabei war, dass diese Messungen im selben Reaktionsgefäss, im selben Experiment, d. h. simultan, erfolgen müssen. Brückner: «Nur so können wir identische Versuchsbedingungen garantieren. Die Analysen einzeln und nacheinander vorzunehmen, ist immer mit gewissen Unterschieden in den Reaktionsbedingungen verbunden, was die Vergleichbarkeit der Ergebnisse erschweren würde.» Die Forschenden wählten für die parallelen Messungen zunächst Infrarot- und etwas energiereichere UV-Strahlen sowie die Elektronen-Paramagnetische-Resonanz 12 / 2 0 2 0

CHEMIE

konstruktiv für die Versuchsanordnung am Synchrotron an. Mit vier derart ultrascharfen Sehhilfen bewaffnet konnten die Likat-Forscher und -Forscherinnen am Soleil in Paris erstmals ein und denselben Prozess aus mehreren Perspektiven simultan beobachten. «Und wir konnten endlich aufklären, was in der Fachliteratur bisher kontrovers diskutiert wurde», sagt Rabeah.

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Bild: Likat/Nordlicht

Modellreaktion für künftige Analysen

Blick in ein EPR-Spektroskop im Forschungsbereich «Katalytische In-situ-Studien» von Prof. Angelika Brückner.

(EPR-Spektroskopie), die ungepaarte Elektronen erfasst. Zu klären war zum Beispiel die Rolle des Hilfsstoffs Tempo, der solch ein ungepaartes Elektron aufweist – was ihn zum einen hochreaktiv macht und zum anderen die Bezeichnung als «Radikal» einbringt. Tatsächlich konnten die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen bei ihren ersten Messungen erkennen, dass Tempo in die Reaktion eingreift. Doch auf welche Weise? Wenn die Reaktion startet, verändert ein Teil der Kupferpartikel seine Wertigkeit von Cu(I) in Cu(II). Bisher ging die Fachwelt zumeist davon aus, dass die Cu-IISpezies während der Reaktion eine Verbindung als sogenanntes Dimer eingeht und dass Tempo vor allem für Oxidation des Cu(I )zu Cu(II) verantwortlich ist. Um diese Vermutungen aufzuklären, benötigten die Rostocker Chemiker und Chemikerinnen einen präziseren Blick auf die Kupfer-Komponenten, und zwar mit einem hochenergetischen Röntgenstrahl. Dazu kooperierten sie mit dem Synchrotron Soleil in Paris. Zunächst erwarben sie ein kompaktes EPR-Spektrometer, das sie durch geschickte Modifizierung der Messzelle mit einer IR- und einer UV-Sonde komplettierten. Zudem passten sie es 12 / 2 0 2 0

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TT- dabei gar Sie entdeckten, dass Tempo 18 8_ ren de nicht selbst oxidiert wird, wie bisher r_1 an-2 genommen. Stattdessen aktiviert es das Oxidationsmittel Sauerstoff. Ausserdem konnten sie zwar das vieldiskutierte Dimer tatsächlich nachweisen. Sie fanden aber, dass es sich im Laufe der Reaktion wieder in Monomere spaltet. Brückner: «Das aber hat keinerlei Einfluss auf die Reaktivität des Systems. Demzufolge spielt dieses Dimer für die Reaktion keine Rolle.» Mit den Erkenntnissen kann die Fachwelt nun die Oxidation von Benzylalkohol mittels Sauerstoff weitertreiben und vor allem optimieren. Langfristig laufen diese Arbeiten darauf hinaus, den industriellen Prozess durch einen umweltfreundlichen zu ersetzen. Und wie Rabeah betont, lässt sich die neue Kopplungstechnik auch für mechanistische Analysen anderer Reaktionen nutzen – bis hin zu Stoffwechselvorgängen in lebenden Organismen. T

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Originalpublikation Jabor Rabeah, Valérie Briois, Sven Adomeit, Camille La Fontaine, Ursula Bentrup, Angelika Brückner, «Multivariate Analysis of Coupled Operando EPR/XANES/EXAFS/ UV–Vis/ATR-IR Spectroscopy: A New Dimension for Mechanistic Studies of Catalytic Gas-Liquid Phase Reactions», Chemistry Europe (2020); https://doi.org/10. 1002/chem.202000436

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Kontakt Leibniz-Institut für Katalyse e. V. Albert-Einstein-Strasse 29a D-18059 Rostock +49 381 12810 info@catalysis.de www.catalysis.de

BIOWISSENSCHAFTEN

Nur im Gehirn wirksam

Ultraschall aktiviert Medikament Forschende der ETH Zürich haben eine Methode entwickelt, mit der Medikamente im Hirn punktgenau freigesetzt werden können. Damit könnte es in Zukunft möglich werden, Psychopharmaka, Chemotherapeutika und andere Medikamente nur in jene Hirnregionen zu bringen, wo das aus medizinischen Gründen gewünscht ist. Die Methode soll künftig psychiatrische, neurologische und onkologische Behandlungen mit weniger Nebenwirkungen ermöglichen.

Fabio Bergamin ¹ Heute ist das praktisch nicht möglich – Medikamente gelangen über das Blut in das ganze Gehirn und den ganzen Körper, was in einigen Fällen die Ursache für Nebenwirkungen ist. Die neue Methode ist nicht-invasiv – die präzise Medikamentenfreisetzung im Gehirn wird von ausserhalb des Kopfs mit Ultraschall gesteuert. Dies berichten die Wissenschaftler unter der Leitung von Mehmet Fatih Yanik, Professor für Neurotechnologie, in der Fachzeitschrift «Nature Communications». Um zu verhindern, dass ein Wirkstoff seine Aktivität im ganzen Körper und im ganzen

Bild: Adobe Stock

¹ ETH Zürich

Wenn Medikamente nur in von Krankheit betroffene Hirnarealen verabreicht werden, lassen sich unerwünschte Nebenwirkungen verhindern.

Gehirn entfalten kann, werden bei der neuen Methode spezielle Träger eingesetzt, die den Wirkstoff in kugelförmige Lipidbläschen einpacken, die an gashaltigen, ultraschallempfindlichen Mikrobläschen befestigt sind. Diese werden ins Blut injiziert und gelangen so ins Gehirn.

Fokussierter Ultraschall In einem zweistufigen Prozess nutzen die Wissenschaftler anschliessend fokussierten Ultraschall. Fokussierter Ultraschall kommt bereits heute in der Krebsmedizin zum Einsatz, um Krebsgewebe an genau definierten Punkten im Gewebe zu zerstören. Bei der neuen Anwendung arbeiten 12

die Wissenschaftler allerdings mit weit geringerer Energie, welche das Gewebe nicht schädigt.

Medikamente mit Ultraschall anreichern In einem ersten Schritt reichern die Wissenschaftler mit Ultraschallwellen niedriger Energie am gewünschten Ort im Gehirn die Wirkstoffträger an. «Man kann sich das so vorstellen, dass wir mit Ultraschallpulsen am gewünschten Ort eine Art virtuellen Schallwellen-Käfigs erstellen. Von der Blutzirkulation angetrieben werden die Wirkstoffträger durch das ganze Gehirn gespült. Jene, die in den Käfig gelangen, fin12 / 2 0 2 0

BIOWISSENSCHAFTEN

Psychiatrische Behandlungen sind komplex Nicht für jedes Krankheitsbild gibt es ein geeignetes Medikament. Beispielsweise sind gegenwärtig Depressionen mit Antidepressiva oft nicht ausreichend behandelbar. Persönlichkeitsstörungen lassen sich medikamentös gar nicht erst behandeln.

den dort aber nicht mehr hinaus», erklärt ETH-Professor Yanik. In einem zweiten Schritt bringen die Forschenden an diesem Ort die Wirkstoffträger mit höherer Ultraschall-Energie zum Vibrieren. Reibungskräfte zerstören die Aussenmembran der Behälter, der Wirkstoff wird freigesetzt und an dieser Stelle vom Nervengewebe aufgenommen.

Wirkstoffe gut verpackt Die Forschenden haben die Wirksamkeit der neuen Methode in Versuchen bei Ratten gezeigt. Sie kapselten dazu einen Neurohemmstoff in den Wirkstoffträgern ein. Damit ist es ihnen gelungen, ein spezifisches neuronales Netzwerk zu blockieren, das zwei Hirnareale miteinander ver-

bindet. Die Wissenschaftler konnten in den Versuchen zeigen, dass nur spezifisch dieser eine Teil des Netzwerks blockiert wurde und das Medikament nicht im ganzen Gehirn wirkte. «Weil wir mit unserer Methode Medikamente dort im Körper anreichern können, wo ihre Wirkung erwünscht ist, reicht eine sehr viel geringere Dosis aus», sagt Yanik. Für ihr Experiment in Ratten benötigten sie beispielsweise 1300-mal weniger Wirkstoff als es herkömmlicherweise nötig wäre.

Gewebe bleibt intakt Schon früher haben andere Wissenschaftler versucht, mit fokussiertem Ultraschall die Zufuhr von Medikamenten in bestimmte Hirnregionen zu verbessern. In jenen Ansätzen wurden die Wirkstoffe jedoch nicht lokal angereichert, sondern man schädigte die Blutgefässe lokal, um damit den Wirkstofftransport vom Blut ins Nervengewebe zu erhöhen. Dieser Ansatz kann langfristig jedoch schädliche Folgen haben. «In unserem Ansatz bleibt die physiologische Barriere von Blutkreislauf und Nervengewebe hingegen intakt», sagt Yanik. Die Wissenschaftler sind zurzeit daran, die Wirksamkeit ihrer Methode in Tiermodellen psychischer Erkrankungen und neuro-

logischer Störungen zu testen, zum Beispiel um Angststörungen zu behandeln, sowie zur Behandlung von Hirntumoren an chirurgisch unzugänglichen Stellen. Erst wenn sich die Wirksamkeit und Vorteile der Methode bei Tieren bestätigt, können die Forschenden den Einsatz der Methode bei Menschen vorantreiben. Dieses Forschungsprojekt wurde vom EUFörderprogramm «Horizon 2020» finanziert. Originalpublikation M.S. Ozdas et al., «Non-invasive molecularly-specific millimeterresolution manipulation of brain circuits by ultrasound-mediated aggregation and uncaging of drug carriers», Nature Communications (2020); DOI: 10.1038/s41467-020-18059-7

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

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BIOWISSENSCHAFTEN

Evolution in Echtzeit

Wie sich Erreger an ihre Wirte anpassen

Im Labor des Zentrums für Mikrobiologie und Umweltsystemwissenschaften der Universität Wien wurden über 14 Monate hinweg so genannte Parachlamydien bei ihrer Evolution beobachtet, eine Gattung der Umweltchlamydien, wie sie in Wasser oder Erde vorkommen. Im Gegensatz zu ihren humanpathogenen Verwandten sind sie für den Menschen nicht infektiös. Sie leben in Einzellern und sind auf Nährstoffe ihrer Wirte angewiesen. Daher haben sie im Laufe der Zeit Mechanismen perfektio niert, um in Wirtszellen einzudringen und sich dort vermehren zu können.

Theoretische Vorhersagen im Labor bestätigt Die Parachlamydien dienen den Forschen den als Modellsystem, um die Anpas sungen wirtsabhängiger Bakterien zu un tersuchen. Das dafür durchgeführte Evolutionsexperiment umfasste 500 Bak teriengenerationen, was einer Zeitspanne von etwa 15 000 Jahren beim Menschen entspricht. Um theoretische Vorhersagen zur Entwicklung von Infektiosität zu über prüfen, wurden die Bakterien unter zwei verschiedenen experimentellen Bedingun gen im Labor gehalten. In einem Teil des Experiments waren die Bakterien auf eine häufige Infektion neuer Wirtszellen ange wiesen, um zu überleben. Im anderen konnten sie sich auch dauerhaft innerhalb ein und derselben Wirtszelle vermehren. Die Ergebnisse zeigen: Können die Bakte rien innerhalb einer Wirtszelle bleiben und dafür sorgen, dass sie bei der Zellteilung des Wirts auch in den Tochterzellen der Wirte weiterleben, verändert sich ihre In fektiosität nicht. Bakterien werden jedoch zunehmend infektiöser, wenn sie von 14

Bild: Patrick Ar thofer

Bakterien, die in tierische Zellen eindringen, um sich dort zu vermehren, sind in der Natur weit verbreitet. Wir kennen sie als Krankheitserreger von Menschen und Tieren. In der Umwelt findet man sie häufig innerhalb von Einzellern. Ein Forschungsteam um Matthias Horn am Zentrum für Mikrobiologie und Umweltsystemwissen schaften der Universität Wien konnte nun im Labor nachvollziehen, wie sich diese Bakterien im Laufe der Zeit an ihre Wirtszelle anpassen und immer infektiöser werden.

Parachlamydien sind in der Umwelt weit ver breitet, wo sie in Amöben leben. Die für den Menschen harmlosen Bakterien dienen als Modellsystem zur Untersuchung der Evolu tion von Infektiosität. Das fluoreszenzmikro skopische Bild zeigt zwei Amöbenzellen in Rosarot, die mit Parachlamydien (gelb/blau) infiziert sind.

Wirtszelle zu Wirtszelle wechseln müssen, um zu überleben.

Anpassungen der Bakterien auf molekularer Ebene Die Forschenden um Matthias Horn und den Erstautor der Studie, Paul Herrera, gin gen einen Schritt weiter in ihren Experi menten. Sie untersuchten die Gene der Bakterien zu Beginn des Evolutionsprozes ses und verglichen diese mit den Genen nach 500 Bakterien-Generationen. Dabei zeigte sich, dass sich die Gene der beiden Bakteriengruppen an 1161 Stellen deutlich unterscheiden. Diese genetischen Informationen alleine waren jedoch noch nicht ausreichend, um die Unterschiede in der Infektiosität zu er klären. Erst die anschliessende Analyse der Genexpression – also der Verwendung der knapp 2500 Gene während der Infektion

– ergab: Die infektiösen Bakterien, die zwischen Wirtszellen wechseln müssen, zeigten Veränderungen bei der Expression von Genen für den Infektionsmechanis mus und für bestimmte Stoffwechselwe ge, die für das Überleben ausserhalb der Wirtszellen wichtig sind. «Der Übertragungsweg spielt eine ent scheidende Rolle bei der Entwicklung von Infektiosität wirtsabhängiger Bakterien. Der beobachtete Anstieg der Infektiosität be ruht auf einer Vielzahl genetischer Unter schiede und starken Veränderungen in der Genexpression. Sie führen dazu, dass die Wirtszellen leichter infiziert werden und die Bakterien ausserhalb der Wirtszelle besser überleben können», resümiert Mat thias Horn. Originalpublikation Paul Herrera, Lisa Schuster, Cecilia Wen trup, Lena König, Thomas Kempinger, Hyunsoo Naa, Jasmin Schwarz, Stephan Köstlbacher, Florian Wascher, Markus Zo jer, Thomas Rattei, Matthias Horn, «Mole cular causes of an evolutionary shift along the parasitism-mutualism continuum in a bacterial symbiont», Pnas (2020); DOI: 10.1073/pnas.2005536117

Kontakt Univ.-Prof. Dr. Matthias Horn Department für Mikrobielle Ökologie Universität Wien Althanstrasse 14 A-1090 Wien +43 1 4277 543 93 matthias.horn@univie.ac.at www.univie.ac.at

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LABOR

Für die Entwicklung neuer Synthesewege

Die künstliche Zelle auf einem Chip

Um zu überleben, zu wachsen und sich zu teilen, sind Zellen auf eine Vielzahl verschiedener Enzyme angewiesen, die zahlreiche aufeinander folgende Reaktionen katalysieren. Wann bestimmte Enzyme in welchen Konzentrationen vorliegen und welches das optimale Mengenverhältnis zwischen ihnen ist, lässt sich aufgrund der Komplexität der Vorgänge in lebenden Zellen nicht bestimmen. Stattdessen dienen einfachere, synthetische Systeme als Modelle für die Untersuchung dieser Prozesse. Die synthetischen Systeme simulieren dabei die Unterteilung lebender Zellen in Kompartimente, also voneinander abgegrenzte Bereiche.

Grosse Ähnlichkeit mit natürlichen Zellen Das Team von Prof. Dr. Cornelia Palivan und Prof. Dr. Wolfgang Meier vom Departement Chemie der Universität Basel hat nun eine neue Strategie zur Herstellung derartiger synthetischer Systeme entwickelt. Sie produzieren dazu verschiedene synthetische Mini-Reaktionscontainer, Vesikel genannt, die in ihrer Gesamtheit als Zellmodelle dienen. Davon berichten sie im Fachjournal «Advanced Materials». «Wir stützen uns hierbei nicht wie früher auf die Selbstorganisation der Vesikel, sondern haben eine effiziente Mikrofluid-Technik entwickelt, um enzymbeladene Vesikel kontrolliert zu produzieren», erläutert Wolfgang Meier. Die Grösse und die Zusammensetzung der Vesikel lassen sich mit der neuen Methode gezielt steuern, so dass in den unterschiedlichen Vesikeln dann – ähnlich wie in unterschiedlichen Kompartimenten einer Zelle – verschiedene biochemische Reaktionen ablaufen können, ohne sich gegenseitig zu beeinflussen. 12 / 2 0 2 0

Für die Herstellung füllen die Forscher die verschiedenen Komponenten der gewünschten Vesikel in winzige Kanäle auf einem Silizium-Glas-Chip. Auf dem Chip treffen sich alle Mikrokanäle an einer Kreuzung. Unter den richtigen, einstellbaren Bedingungen bilden sich am Kreuzungspunkt der Kanäle gleichgrosse Polymertropfen, die in einer wässrigen Emulsion schwimmen.

Präzise kontrollierbar Die Vesikel bestehen aus einer Polymermembran als Hülle und einer wässrigen Lösung im Inneren. Gleich bei der Herstellung werden die Vesikel gezielt mit unterschiedlichen Enzymkombinationen befüllt. «Mit dieser neu entwickelten Methode können wir massgeschneiderte Vesikel herstellen und die gewünschte Konzentration der enthaltenen Enzyme genau einstellen», fasst Dr. Elena C. dos Santos, Erstautorin der Studie, die entscheidenden Vorteile zusammen. In die Membran integrierte Proteine fungieren als Poren und ermöglichen den spezifischen Ein- und Austritt von Verbindungen in und aus den Polymervesikeln. Die Porengrössen sind dabei so bemessen, dass sie nur die Passage spezifischer Moleküle oder Ionen erlauben. Prozesse, die in der Natur eng nebeneinander in einer Zelle ablaufen, lassen sich so getrennt untersuchen. «Wir konnten zeigen, dass das neue System eine gute Grundlage bietet, um enzymatische Reaktionsprozesse zu untersuchen», erklärt Palivan. «Sie lassen sich optimieren, um die Produktion eines gewünschten Endprodukts zu erhöhen. Zudem sind wir mit der Technik in der Lage, spezifische Mechanismen genau zu unter-

Bild: Unibas, Depar tement Chemie

Forschende der Universität Basel haben ein System entwickelt, um biochemische Reaktionskaskaden in Zellen nachzuahmen. Sie nutzen die Mikrofluid-Technik, um Mini-Reaktionscontainer aus Polymeren herzustellen. Nützlich ist diese «Zelle auf einem Chip» nicht nur für die Erforschung von Prozessen in Zellen, sondern auch für die Entwicklung neuer Synthesewege für chemische Anwendungen oder für biologische Wirkstoffe in der Medizin.

Mithilfe einer neuen Methode stellten die Forschenden drei unterschiedliche Vesikeltypen her, die zwar eine einheitliche Grösse haben, aber eine unterschiedliche enzymatische Fracht tragen.

suchen, welche bei Stoffwechselkrankheiten eine Rolle spielen oder welche die Umsetzung bestimmter Medikamente im Körper betreffen.» Die Arbeiten wurden vom Swiss Nano science Institute der Universität Basel, dem Schweizerischen Nationalfonds und dem Nationalen Forschungsschwerpunkt «Molecular Systems Engineering» unterstützt. Originalpublikation E. C. dos Santos, A. Belluati, D. Necula, D. Scherrer, C. E. Meyer, R. P. Wehr, C. G. Palivan, W. Meier, «Combinatorial strategy for studying biochemical pathways in double emulsion templated cell-sized compartment», Advanced Materials (2020); DOI: 10.1002/adma.202004804 Kontakt Prof. Dr. Cornelia G. Palivan Universität Basel Petersplatz 1 CH-4001 Basel +41 61 207 38 39 cornelia.palivan@unibas.ch www.unibas.ch

LABOR

Analysesystem prüft antivirale Oberflächen

Viren bleiben länger auf Kunststoff sitzen

Die Dauer, die Viren auch ohne Wirtszelle überlebensfähig sind, hängt von vielen Faktoren ab. Hierauf haben vor allem die Umgebungstemperatur, die Luftfeuchtigkeit, UV-Strahlung sowie die Materialzusammensetzung und Eigenschaften einer Oberfläche einen signifikanten Einfluss. Zwar nimmt die Menge nachweisbarer Viren unter allen experimentellen Bedingungen ab, aber Untersuchungen zeigen auch, dass die Materialien sehr unterschiedlich lange infektiös bleiben. Während die Viren auf Kunststoff bis zu 72 Stunden und auf Edelstahl bis zu 48 Stunden überlebten, konnten auf Kupfer nach vier und auf Karton nach 24 Stunden keine Viren mehr nachgewiesen werden [1]. Das Ziel der Forschungsvorhaben am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (Ifam) ist es, das Ansteckungsrisiko durch Kontaktinfektionen von Alltagsmaterialien zu verringern. Zur Prävention werden antivirale Beschichtungen, Behandlungsverfahren oder Oberflächenmodifikationen eingesetzt. Interessierte Unternehmen können die Entwicklungsarbeiten begleiten oder auch ihre eigenen Materialentwicklungen testen lassen.

Einsatz der EchtzeitPolymerase-Kettenreaktion Neue Lösungswege erfordern eine sichere Methode zur Prüfung der Wirksamkeit. Zu-

Bilder: Fraunhofer Ifam

Der Bedarf an Alltagsgegenständen mit antiviralen Oberflächen ist aufgrund der Covid-19-Pandemie gross. Bekannt ist, dass die Materialbeschaffenheit einen Einfluss auf die Überlebensfähigkeit von Viren auf Oberflächen hat. Hier knüpfen die Arbeiten des Fraunhofer-Instituts Ifam an: In interdisziplinären Forschungsprojekten wird die Wirkung bestimmter Oberflächen und Behandlungsverfahren bei Materialen auf die Überlebenszeit von Viren mittels Real-Time-PCR-Tests bewertet.

Projektleiterin Linda Gätjen bereitet die Proben zur Bewertung von antiviralen Oberflächen auf.

Projektleiter Tim Heusinger von Waldegge prüft die Wirksamkeit antiviraler Oberflächen mittels quantitativer Real-Time-PCR-Analytik (qPCR) am Fraunhofer Ifam.

verlässige, schnelle und präzise Testverfahren sind daher wesentlich für die Entwicklung von antimikrobiellen Oberflächen. Das Fraunhofer Ifam setzt hierbei eine quantitative Echtzeit-PCR oder englisch «real-time PCR analysis» (qPCR) ein. Die qPCR ist eine Vervielfältigungsmethode für

Nukleinsäuren, die auf dem Prinzip der herkömmlichen Polymerase-Kettenreaktion (PCR) beruht und zusätzlich eine Quantifizierung der gewonnenen Nukleinsäuren ermöglicht. Die Quantifizierung der untersuchten Proben wird mittels Fluoreszenzmessungen durchgeführt, die während eines PCR-Zyklus in Echtzeit erfasst werden. Die Fluoreszenz nimmt proportional mit der Menge der PCR-Produkte zu. Dies erlaubt es, die Effizienz der getesteten Oberflächen absolut und relativ zu vergleichen. Für die Laborarbeit mit Viren existieren aus gutem Grund strenge Sicherheitsbestimmungen. Eingesetzt werden daher Modellviren, welche aufgrund ihrer Struktur, Umweltstabilität und Desinfizierbarkeit vergleichbar, aber nicht humanpathogen sind. Zur Durchführung der Arbeiten verfügt das Institut über ein biologisches Labor der Sicherheitsstufe 2. Originalpublikation [1] N. Van Doremalen et al., «Aerosol and surface stability of SARS-CoV-2 as compared with SARS-CoV-1», The New England Journal of Medicine (2020)

Medienmitteilung Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung Ifam www.ifam.fraunhofer.de

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MEDIZIN

Aufgrund des hohen Alters oder bestimmter Vorerkrankungen kommen intensive Chemotherapien oft gar nicht erst in Frage.

Erfolgreiche klinische Studie

Neue Behandlung bei Leukämie Die akute myeloische Leukämie (AML) ist eine Leukämieform, die meist bei älteren Patientinnen und Patienten auftritt. Betroffene sprechen oft nur begrenzt auf die bisherigen Standardtherapien an. Die internationale Studie «Viale-A» mit Beteiligung der Ulmer Universitätsmedizin zeigt nun, dass eine Behandlung mit dem neuen Medikament Venetoclax zu einem signifikant verbesserten Therapieansprechen und einer Verlängerung des Überlebens von älteren Patienten führt.

Nina Schnürer ¹

¹ Universitätsklinikum Ulm

Bild: Shutterstock

Co-Autor der Studie, die im renommierten New England Journal of Medicine veröffentlicht wurde, ist Professor Dr. Hartmut Döhner vom Universitätsklinikum Ulm. An der Studie nahmen zwischen 2017 und 2019 431 international rekrutierte Patienten teil, die an einer AML erkrankt waren und die aufgrund ihres hohen Alters oder bestimmter Vorerkrankungen für eine intensive Chemotherapie nicht in Frage kamen. Die Studienteilnehmer erhielten entweder die derzeitige Standardbehandlung mit dem Medikament Azacitidin oder die Kombination aus Azacitidin plus Venetoclax. Bei Venetoclax handelt es sich um einen selekti-

Personen, die an Leukämie leiden, sind für Infektionskrankheiten besonders anfällig.

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MEDIZIN

Leukämie Hierzulande erhalten Jahr für Jahr über 1000 Personen die Diagnose Leukämie. Männer sind mit rund 60 Prozent häufiger betroffen als Frauen. Die grosse Mehrheit ist bereits 70 Jahre alt oder älter. Wenn ein Kind allerdings die Diagnose Krebs erhält, so ist es meistens Leukämie. Ein Drittel der von Krebs betroffenen Kinder leidet an Blutkrebs. Quelle: Krebsliga

ven Hemmstoff des BCL-2-Proteins, welches im programmierten Zelltod, der Apoptose, eine wichtige Rolle spielt. Zellen vieler Krebsarten, so auch der AML, zeigen eine verstärkte Expression des Proteins, was zum Überleben der entarteten Zellen beiträgt.

Zulassung wird für nächstes Jahr erwartet Venetoclax hemmt BCL-2 und begünstigt so das Absterben der Krebszellen. Bei Patienten, die sowohl Azacitidin als auch Venetoclax erhielten, konnte nun eine deutlich verbesserte Gesamtüberlebenszeit sowie ein signifikant verbessertes Therapieansprechen festgestellt werden. So betrug die mediane Lebenserwartung 14,7 Monate gegenüber der Kontrollgruppe mit 9,7 Monaten. Das heisst, die Hälfte

der Venetoclax-Patienten überlebte länger als 14,7 Monate. Zusätzlich stieg die Häufigkeit des Therapieansprechens von 28 auf 66 Prozent durch die zusätzliche Gabe von Venetoclax, das heisst, die Rate an Remissionen der Erkrankung erhöhte sich um mehr als das Doppelte. Die Kombination der beiden Medikamente stellt so einen neuen Behandlungsstandard für ältere Patienten mit AML dar. Die Zulassung dieser neuen Kombinationsbehandlung durch die Europäische Zulassungsbehörde European Medicines Agency (EMA) wird für nächstes Jahr erwartet. «Seit vielen Jahren gibt es nur sehr wenige Möglichkeiten für die Behandlung von älteren Patienten mit akuter Leukämie. Die Ergebnisse mit dem BCL-2-Inhibitor Venetoclax aus der internationalen Viale-A-Studie stellen einen Meilenstein in der Leu kämiebehandlung dar und werden den Therapiestandard für ältere Patienten neu definieren», erläutert Professor Hartmut Döhner, ärztlicher Direktor der Klinik für Innere Medizin III am Universitätsklinikum Ulm und Co-Autor der Studie. «Die Ergebnisse sind so eindrucksvoll, dass wir mit unserer Studiengruppe jetzt auch eine Studie mit Venetoclax bei jüngeren Patienten mit AML in Planung haben», ergänzt Professor Döhner. Die Erforschung der zellulären und molekularen Grundlagen der Leukämieentstehung sowie die Entwicklung neuer Medikamente für eine personalisierte Behandlung von Leu-

kämien-Patienten ist seit vielen Jahren ein Schwerpunkt der Ulmer Universitätsmedizin. Erst vor etwa zwei Jahren waren es Wissenschaftler der Klinik für Innere Medizin III, die massgeblich zur erfolgreichen Entwicklung von Venetoclax bei einer anderen Form der Leukämie, der chronischen lymphatischen Leukämie (CLL), beigetragen haben. «Die klinische Forschung ist integraler Bestandteil der universitären Krankenversorgung. Nur mit Durchführung von kontrollierten klinischen Studien ist Fortschritt in der Krebsmedizin möglich. Wieder einmal haben wir gezeigt, dass wir an dieser Entwicklung eng beteiligt sind und unseren Patientinnen und Patienten derartige innovative Medikamente auch sehr früh anbieten können», ergänzt Professor Udo X. Kaisers, leitender ärztlicher Direktor und Vorstandsvorsitzender des Universitätsklinikums Ulm. Die Ergebnisse der Studie, an der Institutionen aus 27 Ländern beteiligt waren, wurden in einer Ausgabe der Zeitschrift «New England Journal of Medicine» veröffentlicht. Originalpublikation C.D. DiNardo et al., «Azacitidine and Venetoclax in Previously Untreated Acute Myeloid Leukemia», The new england journal of medicine ( 2020); DOI: 10.1056/NEJMoa2012971 Medienmitteilung Universitätsklinikum Ulm www.uniklinik-ulm.de

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MEDIZIN

Une juste récompense assure une bonne mémoire

Comment fonctionne notre mémoire ?

Comment fonctionne notre mémoire et comment, au quotidien, en optimiser les mécanismes ? Cette question est au centre des préoccupations de nombreuses recherches en neurosciences. Ainsi, parmi les structures cérébrales examinées pour mieux comprendre les mécanismes mné siques, le système de la récompense fi gure aujourd’hui au centre des investiga tions. Au travers de l’examen de l’activité cérébrale de sujets humains sains, des scientifiques de l’Université de Genève (UNIGE) ont mis en lumière l’effet positif durable d’une récompense – monétaire, en l’occurrence – sur la capacité des indi vidus à retenir des informations variées. De plus, et de manière beaucoup plus sur prenante, l’équipe de recherche a démon tré que, pour être efficace, la moyenne des récompenses reçues ne devait être ni trop petite, ni trop importante. En assurant un dialogue neuronal efficace entre le cir cuit de la récompense et celui de la mé moire, ce délicat équilibre permet la bonne consolidation des souvenirs dans notre cerveau. Ces résultats sont à décou vrir dans « Nature Communications ». Empiriquement, il semble assez logique que l’obtention d’une récompense per mette d’améliorer les souvenirs qui lui sont associés. Mais quels sont les méca nismes cérébraux à l’oeuvre, et comment les exploiter afin d’optimiser notre capacité mnésique ? « L’influence positive d’une ré compense sur la mémoire est un phéno mène connu », indique Sophie Schwartz, professeure au Département des neuro sciences fondamentales de la Faculté de médecine de l’UNIGE, qui a dirigé ces tra vaux. « Notre expérience visait cependant à faire un pas de plus dans la compréhen sion de ce mécanisme en nous penchant sur deux aspects importants : l’effet per dure-t-il dans le temps et l’accumulation 20

Figures : UNIGE

Un dialogue neuronal efficace entre le circuit de la récompense et celui de la mémoire permet une bonne consolidation des souvenirs dans notre cerveau. Une découverte qui pourrait être appliquée à de nombreuses situations d’apprentissage.

L’optimisation de la consolidation des souvenirs est le produit d’un dialogue neuronal entre le circuit de la récompense (à gauche) et celui de la mémoire (à droite).

de récompense a-t-elle une influence sur la formation des souvenirs ? »

Un défi mesuré pour motiver le cerveau Afin de répondre à ces questions, les scientifiques ont développé une expé rience faisant appel à l’imagerie par réson nance magnétique fonctionnelle qui per met d’observer en temps réel le cerveau en action. Une trentaine de sujets sains devaient se souvenir d’associations entre des objets et des personnes. Chaque bonne réponse était associée à des points gagnés et chaque mauvaise réponse à des points perdus (les points étaient ensuite convertis en argent). Vingt minutes plus tard, les sujets devaient à nouveau se sou venir des mêmes associations pour en granger des points supplémentaires. Par

Kristoff Aberg, anciennement au laboratoire de Sophie Schwartz, maintenant chercheur au Département de neurobiologie du Weizmann Institute of Science, Israël.

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MEDIZIN

contre, la quantité de points accumulés à différents moments de l’expérience variait. « Contrairement à ce que l’on aurait pu penser, les meilleurs résultats n’étaient pas associés aux récompenses les plus fortes, ce qui aurait dû motiver plus fortement nos sujets », explique Kristoffer Aberg, chercheur actuellement basé au Weiz mann Institute of Science et premier au teur de ces travaux. Le plus efficace ? Lorsque la récompense accumulée n’est ni trop grande ni trop petite. « Notre cer veau a besoin de récompense pour se motiver mais aussi de défis, poursuit So phie Schwartz. Si la tâche est trop facile ou trop difficile, la motivation diminue rapide ment et cela influe sur notre capacité à encoder les informations. Imaginons une cueillette de baies en forêt : s’il y en a par tout, inutile de se souvenir où en trouver. S’il n’y en a que très peu, l’effort à fournir pour aller les ramasser est trop grand par rapport au gain possible – quelques baies qui ne nous nourriront pas.

En revanche, si les baies sont réparties en groupes dans la forêt, se souvenir de leur emplacement exact permettra d’en ramas ser plus en peu de temps. »

Un dialogue entre les aires cérébrales Dans le cerveau, la mémoire est essentiel lement gérée par l’hippocampe, une ré gion cérébrale chargée du codage et du stockage des souvenirs. Cependant, lors qu’une récompense est impliquée, une autre région s’active, l’aire tegmentale ven trale, impliquée dans le système de la ré compense et responsable de la libération de dopamine liée à la satisfaction d’obte nir une récompense. « C’est le dialogue entre ces deux aires cérébrales qui permet de maintenir une motivation importante, d’améliorer l’apprentissage et de consoli der les souvenirs, y compris dans la du rée », souligne Kristoff Aberg. Cette expé rience montre l’importance de la

Sophie Schwartz.

motivation dans la mémoire et les appren tissages mais aussi de l’équilibre subtil, et vraisemblablement propre à chaque indi vidu, qu’il faudrait instituer. Ces enseigne ments sont particulièrement utiles dans le milieu scolaire, dans l’idée de créer des contextes d’apprentissage qui favorise raient cette motivation selon les besoins des enfants. Communiqué Université de Genève www.unige.ch

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ERNÄHRUNG

Die Nutrivolatilomik – wissenschaftliche Reise (Teil 2)

Ein Werkzeug für die Lebensmittelforschung Im ersten Teil 1 dieses Artikels stand das Joghurt als Forschungsmodell im Mittelpunkt. Nun rückt der Konsument ins Zentrum. Das Forschungslabor Aroma-Analytik am Kompetenzzentrum für landwirtschaftliche Forschung Agroscope hat im Plasma und Urin von gesunden Personen potenzielle spezifische Biomarker bestimmt, die nach dem Konsum von pasteurisierter Milch, Käse Gruyère AOP oder eines Sojagetränks auftraten.

Die Zusammensetzung von biologischen Flüssigkeiten wie Blut oder Urin tragen zu einem besseren Verständnis der gesund heitlichen Auswirkungen der Ernährung bei, da diese eine wichtige Quelle für Bio marker unseres Metabolismus sein kön nen. In diesen Flüssigkeiten befinden sich zahlreiche Moleküle, die je nach Konzen tration sowohl positive als auch negative Auswirkungen auf unsere Gesundheit ha ben können, weshalb sich deren Messung und Identifikation lohnt. Mit einer gezielten Analyse wird in der untersuchten Matrix nach bekannten Mo lekülen gesucht, um diese quantitativ zu bestimmen. Diese Strategie gibt nicht ein umfassendes Bild von den Auswirkungen eines Lebensmittels auf den Stoffwech sel, sondern erlaubt es anhand einer be grenzten Anzahl von Verbindungen die z. B. spezifisch für Diabetes oder Allergien sind, weitere Erkenntnisse über bekannte Mechanismen zu gewinnen. Die ungeziel te Analyse hingegen ermöglicht die Quan tifizierung aller mit der verwendeten Me thodik nachweisbaren Verbindungen. Dieser Ansatz bietet daher einen sehr breiten Überblick über die gemessene Matrix mittels der analytischen «Omik»Technik, wie Genomik, Proteomik, Meta bolomik oder Transkriptomik. Die Nutri volatilomik ist eine neue, von der Metabolomik abgeleitete Methode zur Analyse von Flüssigkeiten Matrices (z. B. Blut, Urin usw.). Dabei werden alle Arten flüchtiger Verbindungen des menschli ¹ G. Vergères und P. Fuchsmann, «Ein Modell für die Lebensmittelforschung», S. 17 (Ausgabe 11/2020) ² Agroscope, Bern

Bilder: Agroscope aus [1]

Pascal Fuchsmann ², Guy Vergères ²

Bild 1: Das Design der randomisierten, kontrollierten Crossover-Studie. Testprodukte: Milch A, Käse B und Sojagetränk C.

chen Metabolismus erfasst, die aus Le bensmitteln stammen.

Untersuchung des Volatiloms von Plasma und Urin Das Konzept der Nutrivolatilomik wurde kürzlich publiziert (siehe Originalpublika tion am Ende des Artikels). In Urin bzw. Blutplasma wurden flüchtige Stoffe identi fiziert, die als Biomarker für den Verzehr von bestimmten Lebensmitteln in Frage kommen. In dieser Studie konsumierten elf gesunde Freiwillige alternierend (Cross over) als Frühstück drei Testprodukte (600 ml pasteurisierte Milch, 100 g Gruy ère AOP zusammen mit 500 ml Wasser bzw. 600 ml eines Sojagetränks). Die Teil nehmenden verzehrten die einzelnen Pro dukte im Abstand von jeweils einer Wo che. Die Teilnehmenden verzichteten zwei Tage vor der Testphase auf alle fermentier ten sowie Milch- und Sojaprodukte und am Vorabend konsumierten sie eine Stan dardmahlzeit. Die Urin- und Plasmaproben wurden in regelmässigen Intervallen ge sammelt (0, 1, 2, 4, 6 und 24 h). Die Pro ben wurden anschliessend nach einem spezifischen Laborverfahren verpackt und gelagert, um unverfälschte Analyseergeb nisse sicherzustellen. Um die flüchtigen Verbindungen zu extrahieren und zu mes sen, wurde die innovative Messmethode

«Dynamic Headspace Vacuum Transfer Intrap Extraction» (DHS-VTT) eingesetzt. Wie der Name der Methode vermuten lässt, werden dabei die flüchtigen Verbin dungen unter reduziertem Druck dyna misch aus dem Kopfraum des Probegefäs ses über eine Nadel und ein spezifisches absorbierendes Polymer extrahiert. Diese Methode wurde sowohl bei allen biologi schen Humanproben als auch bei den ge testeten Lebensmitteln angewendet. Bei den Urinproben war eine Normalisierung erforderlich, um die unterschiedlichen Vo lumina bei der Probenahme auszuglei chen. Durch die Festphasenextraktion mit einer Polymersäule (Solid Phase Extrac tion, SPE) konnten die Urinproben weiter konzentriert werden, um die Extraktion mittels DHS-VTT zu optimieren. Die Plas maproben konnten ohne vorherige Pro benvorbereitung direkt mit DHS-VTT extra hiert werden. Die extrahierten Stoffe wurden anschliessend durch Gaschroma tographie gekoppelt mit Massenspektro metrie (GC-MS) getrennt und gemessen, um die nachgewiesenen Analyten zu iden tifizieren und zu quantifizieren.

Tierische versus pflanzliche Metaboliten Die Ergebnisse belegten die Effizienz der verwendeten Methode für den Nachweis 12 / 2 0 2 0

ERNÄHRUNG

grösstenteils um Naphtalinderivate. Diese Verbindungen können vom menschlichen Organismus nur schwer verstoffwechselt werden und werden vermutlich in einer wasserlöslichen Form direkt mit dem Urin ausgeschieden.

Schlussfolgerung

Bild 2: Die Kinetik von Biomarkern in Plasmaproben (Milch: orange, Käse: blau und Sojagetränk: grün).

mehrerer tausend flüchtiger Stoffe in Urinund Plasmaproben. Mit univariaten und multivariaten statistischen Methoden konnten insgesamt vier spezifische Verbin dungen bestimmt werden, die in den Plas maproben nach dem Verzehr eines der drei untersuchten Lebensmittel auftreten. Drei Ketone (Heptan-2-on, 3,5-Dimethyl octan-2-on, Undecan-2-on) wurden als potenzielle Marker in Plasmaproben für den Verzehr fermentierter und nicht-fer mentierter Milchprodukte identifiziert. Eine einzige, nicht identifizierte Verbindung wurde in den Plasmaproben nach dem Konsum des Sojagetränks festgestellt. Nach 24 Stunden waren die Konzentratio nen bei diesen Verbindungen wieder auf dem Ausgangszustand (0 h) (siehe Bild 2). Im Vergleich zum Plasma zeigten die Urin proben eine grössere Vielfalt von Verbin dungen, die als potenzielle Lebensmittel biomarker in Frage kommen. In diesen Proben konnten insgesamt mehr als 30 Verbindungen identifiziert werden, die spezifisch mit den getesteten Lebensmit teln auftraten. Der überwiegende Teil die

ser Moleküle stammt von der Einnahme des Sojagetränks (22 Verbindungen). Die se Beobachtung lässt sich damit erklären, dass eine pflanzenbasierte Ernährung eine Vielzahl von Verbindungen aufweist, die sich deutlich von einer Ernährung mit Milchprodukten unterscheidet, deren Stof fe näher am Humanstoffwechsel sind. In den Urinproben wurden neun Moleküle nachgewiesen, welche für den Verzehr von Milchprodukten spezifisch sind. Bei diesen Molekülen handelte es sich im We sentlichen um Ketone und freie Fettsäuren mit mittlerer Kettenlänge sowie um Phe nolsäuren. Nur eine spezifische Verbin dung für die Milchaufnahme, 3-Ethylphe nol, wurde im Urin identifiziert. Dieses Molekül lässt sich zwar auch nach dem Verzehr von Käse nachweisen, aber in ge ringerem Ausmass. Die Mehrheit der Ver bindungen war bereits in den konsumier ten Lebensmitteln vorhanden, was darauf hindeutet, dass sie nicht verstoffwechselt, sondern direkt mit dem Urin ausgeschie den werden. Bei den für das Sojagetränk spezifischen Metaboliten handelte es sich

Mit der DHS-VTT-Methode lässt sich schnell und kostengünstig eine Analyse flüchtiger Verbindungen durchführen, weil keine aufwendige Vorbereitung der Pro ben erforderlich ist. Die Analyse flüchtiger Verbindungen mit tels DHS-VTT ist eine effiziente Ergänzung der klassischen Metabolomik für ein um fassenderes Verständnis des menschli chen Stoffwechsels beim Verzehr tieri scher oder pflanzlicher Lebensmittel. Originalpublikation [1] P. Fuchsmann et al., «Nutrivolatilomics of Urinary and Plasma Samples to Identify Candidate Biomarkers after Cheese, Milk and Soy-Based Drink Intake in Healthy Hu mans», J. Proteome res. (2020); DOI: 10.1021/acs.jproteome.0c00324 Kontakt Pascal Fuchsmann Leiter Aroma-Analytik Mikrobielle Systeme von Lebensmitteln Agroscope Schwarzenburgstrasse 161 CH-3003 Bern +41 58 463 82 60 pascal.fuchsmann@agroscope.admin.ch www.agroscope.ch

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ERNÄHRUNG

Guter Wein hängt von vielen Faktoren ab

Sie tummeln sich in und auf den Trauben Weltweit wird Wein für seine aromatische Komplexität und Variationsbreite geschätzt. Nur wenigen Menschen dürfte jedoch bekannt sein, dass Qualität, Geschmack und Aroma des fertigen Weins auch auf die Beteiligung von Bakterien am Gärungsprozess zurückzuführen sind. Ein Team an der Universität Hohenheim in Stuttgart hat sich nun mit den Faktoren beschäftigt, die für das Wachstum der Bakterien im gärenden Traubenmost verantwortlich sind.

Dass Wein wesentlich mehr ist als nur vergorener Traubenmost, dürfte den meisten Menschen bekannt sein. Rebsorte, Boden, Klima- und Wetterbedingungen, die verwendete Hefe und der Prozess der Weinherstellung selbst sind nur einige von vielen Faktoren, die ausschlaggebend für Qualität, Geschmack und Aroma des fertigen Weins sein können. Weit weniger bekannt ist jedoch, dass die aromatische Komplexität und Variation von Weinen auch auf Bakterien zurückzuführen sind, die – neben der Hefe – am Gärungs- oder Fermentationsprozess beteiligt sind. Dabei hat wohl jeder schon mal die Erfahrung gemacht, dass die lange, für besondere Momente aufgehobene Flasche «umgekippt», der Wein ungeniessbar wird. Essigsäure-Bakterien haben ihn in eine schlecht riechende und schmeckende Flüssigkeit verwandelt.

Auch Bakterien tragen zum Weinaroma bei «Interessanterweise muss der Einfluss von Bakterien aber nicht nur negativ sein und zum Verderb des Weines führen, sondern kann auch positive Effekte auf die Qualität und Aromen-Vielfalt des fertigen Weines haben», erklärt Prof. Dr. Fricke, der die Studie leitete. Natürliche Quellen für diese Mikroben sind unter anderem die Pflanzenblätter und -wurzeln, der Boden sowie die Trauben an sich. Da Weinfarbe, Aroma und Geschmack durch die mikrobielle Fermentation des

¹ Universität Hohenheim

Bild: Adpic

Ursel Stuhlemmer ¹

Selbst Trauben haben ihr eigenes Mikrobiom.

Traubenmosts wesentlich beeinflusst werden, sind die Zusammensetzung und Funktion der Weinmikroben sowie ihre Abhängigkeit von Umwelteinflüssen von grossem Interesse. Bislang ist allerdings nur wenig über die einzelnen Bakterienarten bekannt, beispielsweise wie sie in den Wein gelangen, ob sie sich dort vermehren und welche aromatischen Unterschiede sie bewirken.

Selbst Trauben haben ein Mikrobiom Anlass für das Forschungsteam, mit der Doktorandin und Erstautorin der Veröffentlichung Alena M. Bubeck dieser Frage nachzugehen. «Neue Methoden ermöglichen den Nachweis eines Mikrobioms dort, wo man es vorher nicht erwartet hat», erläutert Prof. Dr. Fricke. Dabei ist hier mit Mikrobiom die Gesamtheit aller

Bakterien gemeint, die in oder auf den Trauben bzw. im daraus hergestellten Saft oder Most enthalten sind. Ein Ergebnis, das Prof. Dr. Fricke besonders freut: «Unsere Daten geben ausserdem Einblicke in die absolute Bakterienzahl im Wein. Frühere Studien haben meist nur die Verhältnisse der einzelnen Arten zueinander in Form von prozentualen Angaben beschrieben. Das erlaubt aber keine Rückschlüsse auf die Gesamtmenge an Bakterien im Wein und deren Veränderung im Laufe der Gärung.»

Versuchsmaterial aus dem Hohenheimer Weinberg Die Forschenden um Prof. Dr. Fricke kooperierten mit Prof. Dr. Christian Zörb und Dr. Nikolaus Merkt vom Fachgebiet Qualität pflanzlicher Erzeugnisse. Die Trauben und der Most stammen vom universitäts12/2020

ERNÄHRUNG

eigenen Weinberg: «Wir untersuchten den Most von insgesamt sechs verschiedenen Chargen, zwei Rot- und vier Weissweinen, während der ersten Fermentationswoche», berichtet Dr. Merkt.

Rotweinmost enthält deutlich mehr Bakterien Zwar fanden die Forscher in allen Weinen komplexe und variable Bakteriengemeinschaften, aber die beiden Rotweine wiesen eine deutlich höhere Bakterienvielfalt auf, die vor allem aus Milch- und Essigsäurebakterien sowie Bakterien aus der Umgebung bestand. Auch die absolute Anzahl an Bakterien erreichte dabei in den Rotweinen bis zu 10fach höhere Werte als in den Weissweinen. Prof. Dr. Fricke führt diese Unterschiede auf den Herstellungsprozess zurück: «Für die Weissweinherstellung werden rote oder weisse Trauben zerkleinert und gepresst, und nur der geklärte Saft wird zur Gärung

verwendet. Für die Rotweinfermentation dagegen wird der Saft aus zerkleinerten roten Trauben gemeinsam mit Haut und Kernen eingesetzt.» Aber selbst beim Weisswein gibt es zwischen den einzelnen Sorten erhebliche Unterschiede. Und nicht nur dies: Eine Rebsorte stammte aus zwei verschiedenen Hohenheimer Anbaubereichen, von denen einer mit der Kirschessigfliege (Drosophila suzukii) befallen war. Hier zeigte sich, dass die befallenen Reben eine weit höhere Bakterienvielfalt aufwiesen als die gesunden. Vermutlich sei die Schädigung der Traubenschale verantwortlich für das verstärkte Bakterienvorkommen, so der Experte. Ganz offensichtlich hängt also die mikrobielle Ökologie der Trauben weitgehend von ihrem Gesundheitszustand ab. So fanden die Forschenden die grösste Bakterienvielfalt vor allem im Most aus Trauben, die vor der Ernte Stress ausgesetzt waren. Auslöser dafür war zum einen der Befall

mit dem Pilz Botrytis cinerea, der unter anderen Umständen auch für die sogenannte Edelfäule verantwortlich sein kann, und zum anderen der Befall mit der Kirschessigfliege, die die Traubenschale ansticht, um im Inneren der Trauben ihre Eier abzulegen. «Wenn es gelänge, diese Umwelteinflüsse besser zu verstehen und sogar zu steuern, hätten diese Bakterien möglicherweise das Potenzial, die aromatische Vielfalt des Weines gezielt zu modifizieren und zu erweitern», spekuliert Prof. Dr. Fricke. Originalpublikation A.M Bubeck et al., «Bacterial microbiota diversity and composition in red and white wines correlate with plant-derived DNA contributions and botrytis infection», Sci Rep 10, 13828 (2020); https://doi.org/10.1038/ s41598-020-70535-8 Medienmitteilung Universität Hohenheim www.uni-hohenheim.de

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12/2020

NEWS

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

Forschung Ruhr-Universität Bochum Einen durchschnittlichen pHWert für grössere Flüssigkeitsmengen zu bestimmen, ist heutzutage leicht. Schaut man auf einen eng umgrenzten Bereich einer Lösung, ist es jedoch eine Herausforderung. Forscher der Ruhr-Universität Bochum haben eine neue Methode entwickelt, um den pHWert in einem eng umgrenzten Flüssigkeitsvolumen zu bestimmen. Das neue Verfahren, das auf der Terahertz-Spektroskopie basiert, beschreibt das Team vom Exzellenzcluster Ruhr Explores Solvation, kurz Resolv, in der Zeitschrift «Angewandte Chemie». Helmholtz-Zentrum Berlin Wasserstoff lässt sich klimaneutral mit Sonnenlicht produzieren. Aber auf dem Weg vom Labormassstab zu einer grosstechnischen Umsetzung gibt es noch Hürden. Nun hat ein Team am HZB eine Methode vorgestellt, um Strömungsprozesse im Elektrolyten sichtbar zu machen und mit einem Modell vorab zuverlässig zu simulieren. Eine Option ist die Nutzung von Sonnenlicht zur elektrolytischen Wasserspaltung, entweder indirekt durch Kopplung einer Solarzelle mit einem Elektrolyseur oder direkt in einer photoelektrochemischen (PEC) Zelle. Als Photoelektroden dienen lichtabsorbierende Halbleiter. Sie werden in eine Elektrolytlösung aus Wasser eingetaucht, das mit starken Säuren oder Basen vermischt ist.

ETH Zürich Die Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff ist eine wichtige chemische Reaktion, auch im Hinblick auf die vermehrte Nutzung von Wasserstoff als Energieträger in nachhaltiger Mobilität. Ein internationales Forscherteam hat nun die Wirkungsweise eines Katalysators entschlüsselt. Wasserstoff, insbesondere solcher, der «grün» durch die Spaltung von Wasser mit erneuerbarem Strom hergestellt wurde, gilt als Schlüsselelement einer zukünftigen nachhaltigen Mobilität. Einerseits kann Wasserstoff in Brennstoffzellen chemisch reagieren und zur Gewinnung elektrischer Energie benutzt werden. Damit können Elektromotoren angetrieben werden. Andererseits kommt er bei der Herstellung von synthetischen Flüssigtreibstoffen zum Einsatz. Friedrich-Schiller-Universität Jena Verbundstoffe aus organischen und anorganischen Materialien sind in der Natur häufig zu finden. Bei der Herstellung von Hybridmaterialien mit besonderen Eigenschaften ist die Natur der technologischen Materialentwicklung aber noch weit überlegen; ähnlich funktionale Hybridmaterialien künstlich herzustellen, ist noch immer eine grosse Herausforderung. Forschenden der Universitäten Jena und Cambridge ist es nun jedoch gelungen, eine neue Klasse hybrider Glaswerkstoffe herzustellen, die ebenfalls organische und anorganische Komponenten vereint und den Werkstoffen

ganz besondere mechanische Eigenschaften verleiht. Die Wissenschaftler nutzen dafür Materialkombinationen, in denen metallorganische und anorganische Gläser chemisch verbunden sind. FAU Die Zukunftsvision der Miniaturisierung hat inzwischen eine Reihe von synthetisch molekularen Motoren hervorgebracht, die von unterschiedlichen Energiequellen angetrieben werden und verschiedene Bewegungen ausführen können. Einer Forschungsgruppe an der Friedrich- Alexander- Univer sität Erlangen-Nürnberg (FAU), ist es gelungen, über einen lichtgesteuerten Motor eine Katalysereaktion zu steuern. Damit rückt die Vision einer Nanofabrik näher, in der – analog zur biologischen Zelle – verschiedene, frei kombinierbare Maschinen zusammenarbeiten.

Auszeichnung Clariant Das Spezialchemieunternehmen ist mit renommierten Preisen im Bereich Nachhaltigkeit und Innovation ausgezeichnet worden. Von Henkel Adhesive Technologies erhielt Clariant den Sustainability Award 2020. Bei den ICIS Innovation Awards 2020 gewann darüber hinaus das aus Reiskleiewachs hergestelltes Mehrzweck-Additiv Licocare RBW Vita von Clariant den Preis für das «beste Produkt», und der gemeinsam mit Casale SA entwickelte Katalysator AmoMax-Casale für die Ammoniaksynthese erhielt die

Auszeichnung für den «besten nachhaltigen Prozess».

Zulassungen Roche Das Schweizerische Heilmittelinstitut (Swissmedic) hat Tecentriq (Atezolizumab) in Kombination mit Avastin (Bevacizumab) zur Behandlung von Patienten mit inoperablem oder metastasierendem hepatozellulärem Karzinom (HCC) zugelassen. Diese Patienten haben zuvor noch keine systemische Therapie erhalten. «In unserer Gesellschaft nimmt die Häufigkeit von Leberkrebs zu, der schwierig zu behandeln ist, speziell in fortgeschrittenen Stadien», so Dr. med. JeanMarc C. Häusler, Country Medical Director, Roche Pharma Schweiz.

Zahlen Merck Das Wissenschaftsund Technologieunternehmen ist im dritten Quartal deutlich gewachsen. Der Konzernumsatz stieg gegenüber dem Vorjahresquartal um 9,7 Prozent auf 4,4 Milliarden Euro. Der Anstieg beruht insbesondere auf einem prozentual zweistelligen organischen Wachstum im Unternehmensbereich Life Science und akquisitionsbedingten Zuwächsen im Unternehmensbereich Performance Materials. Das Ebitda pre, die wichtigste Steuerungskennzahl des Konzerns, verbesserte sich gegenüber dem dritten Quartal 2019 um 53,0 Prozent und erreichte einen Wert von 1,7 Milliarden Euro.

12/2020

NEWS

Bild: F.Mur f AG

LKW mit Wasserstoffantrieb auf Schweizer Strassen

Dieser LKW spart bis zu 80 Tonnen CO2 -Emissionen pro Jahr ein.

Anfang Oktober 2020 hat Hyundai die Schlüssel der weltweit ersten serienmässig produzierten Wasserstoff-Trucks an sieben Unternehmen überreicht. Eines von diesen sieben Schweizer Firmen ist der Familienbetrieb F. Murpf AG. Ab dem 11. November 2020

fährt das Unternehmen einen LKW mit klimafreundlichem Wasserstoffantrieb. Die Aktion ist eine Zusammenarbeit von Hyundai und dem Förderverein «H2 Mobilität», mit dem Ziel, eine nachhaltigere Ära für den Schwerverkehr einzuläuten.

Der Wasserstoff im neuen Truck ist nachhaltig. Er entsteht in der Schweiz mit Strom aus erneuerbaren Energien und wird in der Brennstoffzelle des Fahrzeugs mit Sauerstoff aus der Umgebungsluft wieder zu Strom. Aus dem Auspuff entweicht als Abfallprodukt Wasserdampf statt Kohlendioxid. So spart der LKW bis zu 80 Tonnen CO2 Emissionen pro Jahr ein. Murpf will den ersten Wasserstoff-LKW in der Flotte «auf Herz und Nieren prüfen». Im kommenden Jahr soll der Anhängerzug täglich über 25 Tonnen Frischprodukte in die ganze Schweiz liefern und dabei mehr als 100 000 Kilometer zurücklegen. Ziel sei es, das Fahrzeug und die Technik intensiv zu testen, um schon nächstes Jahr über weitere Investitionen zu beraten.

Die sieben Wasserstoff-Trucks der sieben Unternehmen markieren den ersten Schritt im langfristigen Vorhaben, den Schwerverkehr von Kohlenstoff zu befreien. 1600 Brennstoffzellen-Trucks will die Hyundai Hydrogen Mobility AG bis 2025 in der Schweiz einführen. Unterstützt wird sie dabei vom Förderverein «H2 Mobilität», dessen Mitlieder das Wasserstoff-Tankstellennetz für Nutzfahrzeuge und Personenwagen aufbauen. Ende Jahr werden auf der Achse Bodensee bis Genfersee sechs Wasserstoff-Tankstellen zur Verfügung stehen. Bis 2023 soll das Netz aber bereits flächendeckend sein.

Medienmitteilung F. Murf www.murpf.ch

Sars-CoV-2 beschleunigt Forschung ohne Tierversuche Die 3-D-Zellkulturmodelle und mikrophysiologische Systeme sind heute nicht mehr aus der Pharma-, Medtech- und Kosmetikindustrie wegzudenken. Sie machen zwar Fortschritte, doch es klemmt noch an bestimmten Stellen. An der Online-Fachtagung vom 22. Oktober 2020 an der Zürcher Hochschule für angewandte Wissenschaften (ZHAW) in Wädenswil tauschten sich Experten rund um das Thema «Tissue Engineering» aus. Eingeladen hatte das ZHAW-Kompetenzzentrum «Tissue Engineering for Drug Development and Sub12/2020

stance Testing», kurz Tedd genannt. Die Industrie hat den Mehrwert von 3-D-Zellkulturmodellen und mikrophysiologischen Systemen erkannt und möchte sie vermehrt einsetzen, um die Wirksamkeit und Sicherheit ihrer Produkte rasch und kosteneffizient zu testen. Die Modelle reichen von sogenannten Mikrogeweben beispielsweise aus Leberzellen über Miniorgane (Organoide) bis hin zu mikrophysiologischen Systemen und «Organs-on-a-Chip», die das Zusammenwirken verschiedener Organe nachbilden und

somit systemische Effekte von Substanzen eruieren können. Im Vergleich zu Tierversuchen, die in der Pharma- und Medizintechnik-Industrie aufgrund regulatorischer und gesetzlicher Vorgaben immer noch stark verbreitet sind, haben 3-D-Zellkulturmodelle zwei grosse Vorteile: Sie sind ethisch unbedenklich, weil Tieren kein Leid zugefügt wird, und sie erlauben oftmals exakt ere Aussagen über die Wirkung einer Substanz, weil die Modelle aus menschlichen Zellen bestehen. Zum Abschluss der virtuellen Fachtagung betonte Markus Ri-

mann, der Leiter des Kompetenzzentrums Tedd, die Bedeutung der weltweiten Zusammenarbeit angesichts der hohen Dynamik des Forschungszweigs. Zudem fügte er hinzu, dass sich die Forschung zurzeit rasant entwickle, auch dank der Erforschung von Sars-CoV-2. Als Nächstes brauche es aber weitere Schritte zur Validierung, Standardisierung und Automatisierung der Methoden, was Voraussetzung für deren Zulassung und Verwendung in der Industrie sei. Medienmitteilung ZHAW www.zhaw.ch 27

NEWS

Bild: Markus Pfenninger

Neuer Test zur Bewertung der Umweltverträglichkeit von Chemikalien

Forscher schlagen vor, die Veränderungen im Erbgut durch Umweltchemikalien für mehrzellige Organismen anhand von Zuckmücken der Art Chironimus riparius zu testen.

Wissenschaftler des Senckenberg Biodiversität und KlimaForschungszentrums und des Loewe-Zentrums für Translationale Biodiversitätsgenomik wollen die Bewertung der

Umweltverträglichkeit von Chemikalien zuverlässiger machen. Sie haben deshalb einen neuen Test entwickelt, der an Insekten prüft, ob Substanzen in mehrzelligen

Organismen vererbbare Ver änderungen hervorrufen. Die Wissenschaftlerinnen nutzen eine Kombination experimenteller Ansätze zur Zucht vieler Insekten-Generationen und bioinformatischer Methoden zur Auswertung des vollständig sequenzierten Erbguts der Lebewesen. Langfristig soll daraus ein zusätzlicher Standard-Test entwickelt werden, berichten die Forschenden in «Environmental Pollution». Cadmium wird zur Produktion von Düngemitteln und Batterien eingesetzt und fällt im Umweltmonitoring negativ durch Gewässerbelastung auf. Forschende des Senckenberg Biodiversität und Klima-Forschungszentrums und des Loewe-Zentrums für Translationale Biodiversitätsgenomik

(TBG) haben nun geprüft, ob der Stoff in einer als ökologisch realistisch eingestuften Konzentration in mehrzelligen Organismen Keimbahn-Mutationen verursacht. Solche Veränderungen im genetischen Material von Zellen haben langfristige Folgen mit grosser Reichweite, denn sie werden an nachfolgende Generationen vererbt. Im Gegensatz dazu betreffen giftig wirkende Konzentrationen von Substanzen primär den einzelnen Organismus, der dem Stoff ausgesetzt ist.

Medienmitteilung Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung www.senckenberg.de

Bakterielle Arbeitsteilung beim Abbau von Plastik Forschende skizzieren Mechanismen für die Aufspaltung von Kunststoff durch marine Bakteriengemeinschaften. Forschende rund um Dr. Başak Öztürk vom Leibniz-Institut DSMZDeutsche Sammlung von Mi kroorganismen und Zellkulturen GmbH in Braunschweig haben in einer aktuellen Studie untersucht, wie marine Mikroorganismen biologisch abbaubares Plastik zersetzen und verwerten. Neben den am Abbau beteiligten Bakteriengruppen konnten die Forschenden auch einen potenziellen Mechanismus für die Zersetzung des Kunststoffs aufdecken. Der Bedarf an Plastik ist in den letzten Jahren kontinuierlich gestiegen. Im Jahr 2017 28

wurden beispielsweise 350 Millionen Tonnen Plastik weltweit produziert, von denen über 70 Prozent als Abfall in den Ozeanen wiederaufgetaucht sind. Die Industrie hat auf diese zunehmende Umweltverschmutzung mit der Entwicklung von biologisch abbaubarem Kunststoff reagiert. Ein oft genutztes Material ist Polybutylenadipat-terephthalat (PBAT), das neben den benötigten mechanischen Eigenschaften auch eine gute biologische Abbaubarkeit aufweist. PBAT wird häufig für Verpackungen, Müllbeutel, aber auch in der Landwirtschaft – beispielsweise für Mulchfolien – eingesetzt, da es dem konventionellen Kunst-

stoff Polyethylen (LD-PE) in seinen Eigenschaften sehr ähnlich ist. In ihrer Studie konnten die Forschenden nachweisen, dass verschiedene Bakterien aus den Gruppen Alphaproteobakterien, Gammaproteobakterien, Flavobakterien und Actinobakterien am Abbau von PBAT beteiligt sind. Zuerst bildeten die Bakterien einen Biofilm. Innerhalb von 15 bis 20 Tagen habe danach die Bakteriengemeinschaft den Kunststoff zersetzt. Dabei wurden die Abbauprodukte des PBAT von den verschiedenen Bakterien als Kohlenstoffquelle für ihren Stoffwechsel genutzt. Letztendlich wandelten die Bakterien so ungefähr

60 Prozent des vorhandenen Kohlenstoffs aus dem Plastik in CO2 um. Aus den weiteren Ergebnissen ihrer Experimente schlussfolgern die Forschenden, dass die initiale Zersetzung des Kunststoffs innerhalb des Biofilms durchgeführt wird. Die entstandenen Abbauprodukte werden dann sowohl von der Bakteriengemeinschaft des Biofilms als auch von den freischwimmenden Bakterien in der näheren Umgebung weiter zersetzt. Medienmitteilung LeibnizInstitut DSMZ-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen www.dsmz.de 12/2020

NEWS

Bayer investiert in Gentherapien Der Konzern wird das USPharmaunternehmen Asklepios BioPharmaceutical, Inc. (AskBio) übernehmen. Die Firma ist auf die Forschung, Entwicklung und Herstellung von Gentherapien in verschiedenen therapeutischen Gebieten spezialisiert. Das Entwicklungsportfolio von AskBio umfasst präklinische und klinische Therapiekandidaten für die Behandlung von neuromuskulären, Herz-Kreislauf- und metabolischen Krankheiten sowie Krankhei-

Personalien Köttermann GmbH Bruno Lang wird mit Ende des Jahres in Pension gehen. Sein Nachfolger steht nun fest: Raphael Lanz hat bereits die Position des Geschäftsführers der Schweizer Köttermann-Gesellschaft übernommen. Die längere Übergabephase ist für beide ein wichtiger Zeitraum. Lanz bringt 15 Jahre Berufserfahrung im Vertrieb mit. In unterschiedlichen Betrieben der Bauzuliefer- und Büromöbelbranche übernahm er die Position als Key Account Manager und war als Vertriebsleiter tätig. ZHAW Die MetrohmStiftungsprofessur am ZHAWDepartement Life Sciences und Facility Ma12/2020

ten des zentralen Nervensystems. Mit dieser Transaktion erwirbt Bayer die vollständigen Rechte an der Therapieplattform von AskBio, einschliesslich eines breit aufgestellten patentgeschützten Portfolios sowie einer Tochtergesellschaft für Prozessentwicklung und Produk tion im Bereich der auf Adenoassoziierten Viren (AAV) basierten Gentherapien, die auch im Bereich der Auftragsfertigung tätig ist. Letztere bildet zugleich das Fundament für zukünftige

Partnerschaften im Bereich der AAV-Therapien. Der Zugang von AskBio zum neu entstehendem Zell- und Gentherapiebereich (CGT) von Bayer stärkt das Engagement des Unternehmens in diesem Gebiet. Hierdurch wird die Übernahme von BlueRock Therapeutics im Jahr 2019 ergänzt und das Ziel von Bayer, Plattformen mit Therapiegebiet-übergreifendem Potenzial zu schaffen, weiter vorangetrieben. Im Rahmen des vereinbarten Vertrages zahlt Bayer einen

Kaufpreis vorab in Höhe von zwei Milliarden US-Dollar sowie bis zu zwei Milliarden USDollar an erfolgsabhängigen Meilensteinzahlungen. Von diesen würden rund 75 Prozent voraussichtlich im Verlauf der kommenden fünf Jahre anfallen, während der restliche Betrag zu einem späteren Zeitpunkt zum Tragen käme.

nagement wurde ins Leben gerufen, mit dem Ziel, auf dem Gebiet der Entwicklung neuer Materialien und funktioneller Oberflächen fundiertes Expertenwissen aufzubauen. Auf Andrei Honciuc, der die erste Metrohm- Stiftungsprofessur innehatte, folgt nun Bastian Brand. Er wird in der Fachstelle «Funktionsmaterialien und Nanotechnologie» des Instituts für Chemie und Biotechnologie tätig sein und neben seinen Forschungsaufgaben im Bachelor-Studiengang Chemie sowie im Masterstudium Life Sciences unterrichten.

und zuvor Finanzvorstand der Acino-Gruppe. Dort war er auch seit 2010 Geschäftsführer und Stiftungsratspräsident der Personalvorsorgestiftungen in der Schweiz. Vorher hatte er in einem Zeitraum von zehn Jahren verschiedene Positionen bei einer der grossen Wirtschaftsprüfungsgesellschaften inne.

ren ist er als Geschäftsführer der Schwester- und Produktionsfirma Femron tätig.

Bachem Per Ende März 2021 wird Stephan Schindler die Pharmafirma aus eigenem Wunsch verlassen. Sein Nachfolger ist Alain Schaffter. Bevor Schaffter seine derzeitige Position bei der Solvias AG einnahm, war er CFO von Polyphor

MBV Norbert Schorpp übernimmt als Chief Operating Officer (COO) die komplette Verantwortung der internen Wertschöpfungskette. Als ausgewiesener Fachmann mit langjähriger Führungserfahrung verfügt Norbert Schorpp über ideale Voraussetzungen, die kontinuierliche Weiterentwicklung der MBV mitzugestalten. Norbert Schorpp tritt per sofort in die Geschäftsleitung der MBV als Chief Operating Officer (COO) ein. Seit bereits über zehn Jah-

Medienmitteilung Bayer www.bayer.de

Siegfried René Imwinkelried, Global Head Technical Operations und seit 2012 Mitglied der Geschäftsleitung, tritt per Ende 2020 planmässig in den Ruhestand. Im Zusammenhang mit der angekündigten Übernahme von zwei pharmazeutischen Produktionsstätten von Novartis in Spanien wird Siegfried die künftig deutlich grösseren Technical Operations in zwei Verantwortungsbereiche, Drug Substances und Drug Products, aufteilen. Leiterin für den Bereich Technical Operations Drug Substances wird per 1. Januar 2021 Irene Wosgien, bisher Multi-Site Head für mehrere Drug-Substances-Standorte bei Siegfried. Sie wird in dieser Funktion Mitglied der Geschäftsleitung der Siegfried-Gruppe. 29

VER ANSTALTUNGEN

Rückblick: 17. Schweizer Sonderabfalltag

Was tun mit dem Sonderabfall?

Herr Lorenz Lehmann von Ecosens eröffnet die Vortragsreihe. Die Teilnehmer erwartete ein Referat über die juristischen Aspekte falscher Abfallklassierungen und deren rechtlichen Folgen. Im Vordergrund steht die Frage nach Schadensersatz, sollte es zu einer falschen Klassierung kommen. Um derartige Forderungen zu vermeiden, ist es sinnvoll, die Folgen der Falschdeklaration (anfallende Kosten) schriftlich festzuhalten und seitens Abgeberbetrieb zu unterschreiben. Frau Ilona Molnar erläuterte in ihrem Vortrag die Sonderabfallentsorgung bei der Roche Diagnostics International in Rotkreuz. In den Jahren 2018 und 2019 wurde bei Roche in Rotkreuz eine IT-Lösung (SAP) für das Abfall-Management aufgebaut und integriert. Mit dieser Lösung kann jeder Abfall genau definiert werden, jedem Abfallerzeuger werden die ihm passenden Abfälle zugeordnet. Das Risiko einer falschen Abfallklassierung ist somit sehr gering. Roman Eppenberger von Sens eRecycling hat über das Recycling von PhotovoltaikModulen berichtet. Die Module bestehen aus den Wertstoffen wie Glas, Silizium-Wafer, Metalle und Verbundfolie, wobei der Anteil an Glas mit Abstand am grössten ist (rund 80 Prozent). Bis auf die Verbundfolie kann alles aufbereitet werden. Da es sich bei dieser Folie um sogenannten «minderwertigen» Kunststoff handelt, wird sie in der Regel thermisch verwertet. Manfred Eckert, Eckert Consulting gewährte einen Einblick in den grenzüberschreitenden Verkehr mit Abfällen, genauer, in das grüne Kontrollverfahren. Grün gelistete Abfälle benötigen für den Grenzübertritt keine behördliche Bewilligung, wenn sie zur Verwertung in ein OECD-Mitgliedsstaat exportiert oder aus einem solchen importiert werden. Trotzdem sind die Vorgaben 30

Bild: Stephan Isler

Antworten auf diese Frage lieferten Experten am 17. Schweizer Sonderabfalltag. 130 Fachpersonen aus Gewerbe, Industrie, Verbänden und Behörden trafen sich am 9. Oktober 2020 im Hotel Arte in Olten. Wie bei allen anderen grösseren Anlässen ging die aktuelle Coronasituation auch am Sonderabfalltag nicht spurlos vorbei. Die Teilnehmerzahl wurde beschränkt und der Anlass mit Maskenpflicht durchgeführt.

Wie jedes Jahr treffen sich am Schweizer Sonderabfalltag interessierte Fachpersonen aus unterschiedlichen Branchen und Bereichen – dieses Jahr natürlich mit CoronaSchutzkonzept.

für das «grüne Verfahren» ziemlich aufwendig und führen immer wieder zu Rückweisungen am Zoll.

Herrenlose radioaktive Materialien In der Strahlenschutzverordnung (Art. 104) wird auf herrenlose radioaktive Materialien hingewiesen. Michel Lussana, Spezialist Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz bei der Suva, brachte diese Thematik näher. Wenn eine erhöhte Wahrscheinlichkeit von möglichen Strahlenquellen besteht, sind die Betriebe verpflichtet entsprechende Messungen durchzuführen. Wird eine zu hohe Dosisleistung festgestellt, so hat in jedem Fall eine schriftliche Meldung an die Suva zu erfolgen. André Hauser, vom Bundesamt für Umwelt (Bafu), stellte das neue Portal «Abfall und Rohstoffe» vor. Dieses wird voraussichtlich 2022 die heutige Plattform (vevaonline) komplett ablösen. Es wird viele Neuerungen geben, beispielsweise wird ein papierloses Begleitscheinverfahren an-

gestrebt, und man kann gespannt sein wohin die «Digitalisierung» noch führen wird. Wasser ist ein kostbares Gut, da sollte es doch möglich sein, dieses in einem Kreislaufsystem immer wieder zu nutzen. Die Zusammensetzung des Wassers beeinflusst aber wichtige Faktoren wie pH-Wert und Wasserhärte. Stimmt das Gleichgewicht nicht, kommt es zu starken Ablagerungen (hartes Wasser) oder Korrosionen (weiches Wasser) und die Rohrleitungen sowie betroffenen Anlageteile können innert kürzester Zeit unbrauchbar werden. Peter Heusser erläuterte, wie wir Abwasser besser Nutzen könnten. Zum Abschluss des diesjährigen Sonderabfalltages stellte Herr Werner Heggli, Chemikalieninspektor Kanton Luzern, den neuen Leitfaden «Sicherer Umgang mit Chemikalien, Mikroorganismen und Strahlenquellen an Schulen» vor. Auch für andere Betriebe ist ein Blick in diesen Leitfaden sinnvoll, denn er beinhaltet viele Informationen, die bezüglich des Umgangs mit und der Entsorgung von Chemikalien nützlich sein können. Die Referate finden Sie als PDF auf der Homepage von EcoServe International AG, www.ecoserve.ch. Der 18. Schweizer Sonderabfalltag findet am 8. Juni 2021 im Hotel Arte in Olten statt.

Kontakt EcoServe International AG Pulverhausweg 13 +41 62 837 08 10 CH-5033 Buchs AG info@ecoserve.ch www.ecoserve.ch

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Bilder: Vermicelles Brand AG

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Die Kunden von Vermicelles Brand finden sich hauptsächlich im B2B-Bereich z. B. Restaurants, Bäckereien oder Zwischenhändler von Tiefkühlwaren.

Auf die Lebensmittelbranche zugeschnitten

Eine ERP-Lösung für den Kleinbetrieb Die Vermicelles Brand AG produziert seit über 50 Jahren Vermicelles. Die hochwertigen Produkte verkauft sie vor allem an die Gastronomie und an den Fachhandel. Aber auch für den Privathaushalt produziert der Betrieb Süsswaren. Anfang 2017 bezog das Unternehmen im bernischen Oberaargau neue Räumlichkeiten und installierte zeitgleich die ERP-Software Casymir – dies stellte einen weiteren Meilenstein in der Firmengeschichte dar.

Pro Jahr verarbeitet Vermicelles Brand rund 100 Tonnen Kastanien aus Neapel. Die Hochsaison für die Produktion dauert von August bis März. Während dieser Zeit be schäftigt das Unternehmen auch Saison arbeiter. Für die übrige Zeit im Jahr gibt es lediglich zwei Angestellte: Vater Andreas mit Sohn Michael Häusl. Die Herstellung läuft halb automatisiert, die Prozesse sind überschaubar. Michael Häusl: «Zuerst kochen wir die Kastanien unter Druck für ungefähr eine halbe Stun de.» Anschliessend werden sie schockge froren und dann bei Temperaturen um 0 °C passiert. Das Resultat nennen die Köche Marronimehl: «Obwohl man das sich etwas feuchter und flockiger als Mehl vorstellen muss», erklärt Häusl. Dieses Marronimehl wird schliesslich mit Wasser, 12 / 2 0 2 0

Die Einführung von Casymir erfolgte 2017, parallel zum Bau der neuen Produktionsstätte.

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Die Einführung der ERP-Software erfolgte parallel zum Bau einer neuen Produktions stätte. «So konnten wir das System von Anfang an einbringen und unser Konzept zusammen mit der Software auslegen», sagt Häusl. Die neue Fabrik bietet mehr Platz. Hier können die Mitarbeiter in der gleichen Zeit einen Drittel mehr produzie ren. Aber auch der Standard ist gestiegen. Durch die moderne Kühlung in einem ge schlossenen Kreislauf konnte eine längere Haltbarkeit des Produktes erzielt werden.

Michael Häusl: «Wir verwenden Casymir vor allem wegen der Chargenrückverfolgbarkeit.»

Zucker und anderen Zutaten gemischt. Das Endprodukt sind Vermicelles-Rollen zu 200 g, 500 g oder 1 kg. Häusl: «Wir bieten verschiedene Varianten in Nature oder mit Kirscharoma an. Letzteres aber alkohol frei.» Abnehmer dieser Rollen finden sich haupt sächlich im B2B-Bereich z. B. Restaurants, Bäckereien oder Zwischenhändler von Tiefkühlwaren. Die kleineren Rollen gelan gen über kleinere Zwischenhändler wie etwa Käsereien an den Endkunden.

Lückenlose Dokumentation Seit gut einem Jahr nutzt Vermicelles Brand die ERP-Software Casymir. «Wir ver wenden das Tool vor allem wegen der Chargenrückverfolgbarkeit, aber auch für die Rechnungsstellung und weil wir alle Abläufe in einem Programm haben woll ten», sagt Häusl. Bei der Evaluation such ten die Geschäftsleiter ein ERP-System, das auf die Lebensmittelbranche zuge schnitten ist und holten Offerten von ver schiedenen Anbietern ein. Häusl: «Prak tisch bei Casymir ist die Flexibilität. Es gibt viele Schnittstellen und das System lässt sich leicht anpassen. Das waren die wich tigsten Gründe für unsere Entscheidung. Unsere Produkte zu verwalten ist keine grosse Sache. Wir müssen keine Lagerpo sitionen verwalten, sondern arbeiten aus schliesslich mit Chargen.»

Voraussetzung für den Detailhandel Das Unternehmen kauft einmal im Jahr Kastanien ein, die Anfang Jahr geliefert 32

werden. Jede Ladung wird als Charge er fasst und eingelagert. Pro Jahr gibt es vier Chargen plus eine Reserve aus dem letz ten Jahr. Diese Chargen werden nach dem Prinzip «First In – First Out» geführt und verbucht. Auch die übrigen Zutaten wer den so geführt. Passt an einem Endprodukt etwas nicht, lassen sich die Prozesse durch die gesam te Produktion bis zu den Kastanien zurück verfolgen. Die Hersteller wissen dann, welche Charge sie genauer beobachten müssen. Häusl: «Wenn das eine einzelne Rolle ist, liegt der Fehler kaum bei uns. Dann sind Mängel eher darauf zurückzu führen, dass ein Zwischenhändler die Kühlkette unterbrochen hat.» Läge der Fehler bei der Produktion, wären viele Endprodukte betroffen. In einem solchen Fall liesse sich anhand der Charge ein Rückruf machen. Soweit sei es aber noch nie gekommen. Die Möglichkeit der Rückverfolgung war ein Anspruch der Kunden. «Für uns ist das eine Voraussetzung, dass wir die ISO 9001-Zer tifizierung erhalten. Später möchten wir aufbauen mit ISO 22000. Das sind alles Vorschriften, damit wir in den Detailhandel kommen und Coop oder Migros beliefern können», erklärt Häusl.

Eine neue Fabrik Bei Vermicelles Brand ist Casymir seit April 2017 in Betrieb. Davor lief die Verwaltung über ein Rechnungssystem, das nur Liefer scheine und Rechnungen bot. Häusl: «Da gab es keine Chargenrückverfolgbarkeit. Solche Informationen hätten wir separat dokumentieren müssen.»

Weiterentwicklung geplant Der Einsatz von Casymir brachte einige Verbesserungen. Allen voran nennt Häusl die lückenlose Dokumentation, was sich mit dem ERP-System anhand von Proto kollen einfach realisieren liess. Hier sind bereits erste Weiterentwicklungen geplant: Pro Tag gibt es rund 13 Produktionsdurch gänge, wovon jeder einzelne Schritt proto kolliert wird. Momentan legen die Herstel ler diese Informationen noch unter einer Tagesscharge ab. «Wir sind aber daran, das auf die einzelnen Produkte herunterzu bringen, damit eine lückenlose Rückverfol gung bis auf den Kochprozess machbar wird. Das wollen wir nächstes Jahr in An griff nehmen», sagt Häusl. Mit diesen Daten lassen sich überdies die Prozesse analysieren und verbessern. Der Einsatz von Casymir lohnt sich also auch für einen kleinen Betrieb, Häusl: «Das gibt uns mehr Luft und Sicherheit im gesamten Ablauf.»

Kontakt Vermicelles Brand AG Industriestrasse 39 CH-3362 Niederönz +41 62 961 10 51 info@vermicelles.ch www.vermicelles.ch Opag Informatik AG Fabrikmattenweg 11 CH-4144 Arlesheim +41 61 716 92 22 mailbox@opag.ch www.casymir.ch

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Prozessindustrie 4.0

Eine Plattform für die Instandhaltung

Die SDD GmbH Dosiertechnik & Pumpsysteme (siehe Textbox) bietet neu eine umfassende Plattform für Monitoring, digitale Dokumentation und Instandhaltung an. «Um den Anforderungen einer modernen Dienstleistung gerecht zu werden, war es an der Zeit, sich von der Bestandsverwaltung und der Serviceterminierung mit den üblichen, verbreiteten Office-Programmen und Insellösungen zu verabschieden und eine leistungsfähige Software mit Mehrwert zu implementieren», sagt Sabine Dörich, Geschäftsführerin der SDD GmbH Dosiertechnik & Pumpsysteme. Die neue Plattform des autorisierten Vertriebs- und Servicepartners von Grundfos verfügt über eine übersichtliche, webbasierte und DSGVO-konforme Software mit Hosting in einem Schweizer Rechenzen trum. «Neben den Grundanforderungen wie Dokumenten- und Bilderverknüpfungen, digitalen Wartungsplänen, Einsatzplanungen, Technikerzuordnungen und -benachrichtigungen per E-Mail, Verantwortungsbereichen, unterschiedlichen Ansichten, Filtermöglichkeiten sowie Sortierungen und vielen anderen Basiseinstellungen haben wir noch eine ganze Reihe von Anforderungen und ‹Must-haves› für die Software definiert», fasst Dörich zusammen.

Immer, überall und jederzeit Ein sehr wichtiger Punkt für das Unternehmen war, den Kunden Zugriff auf die Plattform zu ermöglichen, so dass sie immer, jederzeit und von überall Zugang zu ihren Anlagen haben. «Innerhalb des Kundenkontos musste es auch möglich sein, verschiedene Berechtigungen zu erteilen und einzelne Bereiche 12 / 2 0 2 0

Bild: Evodion IT GmbH

Mit dem Fortschreiten der Digitalisierung haben sich nicht nur die Anforderungen an die Maschinentechnik wie z. B. Pumpen, Steuerungen und Messtechnik oder die Dokumentation im Speziellen geändert, sondern auch der Anspruch an einer durchgängigen, jederzeit und überall verfügbaren Informationsbereitstellung. Die SDD GmbH Dosiertechnik & Pumpsysteme begab sich auf die Suche nach einer geeigneten Softwarelösung für ihre Kunden. Eine Herkulesaufgabe, die es zu lösen galt.

Die Instandhaltungssoftware evoTrace auf einem Tablet.

Der Servicepartner mit einem breiten Dienstleistungsangebot Die SDD GmbH Dosiertechnik & Pumpsysteme bietet als autorisierter Vertriebs- und Servicepartner von Grundfos neben der kompetenten Beratung, der individuellen Auslegung und persönlichen Begleitung von Projekten auch Energy-Checks und Komplettlösungen für Dosier- und Wasserdesinfektionsaufgaben sowie Pumpeninstallationen an. Hierbei wird auch Digitalisierung grossgeschrieben. Die Implementierung von «Pumpe 4.0»-Lösungen mit geeigneter Sensorik, Steuerungen und die Einbindung in ein Anlagenkonzept oder die Optimierung und das Upgrade bestehender Anlagen gehören ebenfalls zu den fachlichen Kompetenzen, wie kundenspezifische Cloud-Lösungen. Der hauseigene Service rundet die Komplettbetreuung ab. Das Dienstleistungsangebot sorgt mit Inbetriebnahmen, Reparaturen, Wartungen, Bestandsverwaltungen und Bevorratung wie auch Beschaffung von Originalersatzteilen für reibungslose Abläufe und Betriebssicherheit. Durch ständige Aus- und Weiterbildungen der einzelnen Mitarbeiter wird die Qualität nachhaltig gesichert.

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Bild: Grundfos

zeige», so Dörich. «Und anderseits trennte sich die Spreu vom Weizen sehr schnell, da wir ja ein klares Pflichtenheft definiert hatten und uns daran orientiert haben.» Zudem sollte «last, but not least» die Software einen bestimmten finanziellen Rahmen nicht sprengen dürfen. Schliesslich entschieden sie sich für die Instandhaltungssoftware «evoTrace» vom deutschen Softwarehersteller Evodion IT GmbH mit Sitz in Hamburg. «Die Software evoTrace wird allen unseren Punkten gerecht und bietet noch sehr viel mehr zu attraktiven Konditionen. Die Zusammenarbeit funktionierte von Anfang an reibungs- und tadellos, denn wir sprechen dieselbe Sprache», freut sich Dörich. «Jetzt haben wir eine Software zur Instandhaltungs-Koordination mit Mehrwert, die wir uns immer gewünscht haben.» Die Druckerhöhungsanlage Hydro MPC von Grundfos.

zu definieren. Sowohl für unsere Kunden auch als für uns – je nach Kundenwunsch», betont die Geschäftsführerin. Des Weiteren war es der SDD GmbH Dosiertechnik & Pumpsysteme auch wichtig, dass man reale Ansprechpartner für Wartung, Support und Schulung beim Softwarehersteller kontaktieren kann und nicht nur ein E-Mail-Support oder eine FAQ-Liste zur Verfügung hat.

Welche Software soll es nun sein? «Die Suche gestaltete sich einerseits etwas schwierig wegen der vielen Anbieter aus allen Herrenländern mit vielen Programmen, die bei genauer Betrachtungsweise nur etwas ‹aufgehübschte Office-Anwendungen› waren, die einfach in eine Cloud verfrachtet wurden. Datenschutz: Fehlan-

Kontakt SDD GmbH Dosiertechnik & Pumpsysteme Spichermatt 8 CH-6365 Kehrsiten +41 41 612 17 60 info@sdd-pumpen.ch www.sdd-pumpen.ch

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FORSCHUNGSWELT

Quantensprung in der Quantenwelt

Physiker transportieren gespeichertes Licht

Die kontrollierte Manipulation von Quan tensystemen sowie die Speicherung von Quanteninformationen stellen eine we sentliche Basis für die Quantenkommuni kation dar. Nur mit diesen Grundlagen sind Fortschritte möglich, damit entsprechende Rechenoperationen in der Quantenwelt durchführbar werden. «Wir haben Licht gespeichert, wenn Sie so wollen, in einen Koffer eingesperrt, nur dass der Koffer aus einer Wolke aus kalten Atomen besteht. Diesen Koffer haben wir ein Stückchen weit transportiert und dann das Licht wieder rausgeholt. Das ist im All gemeinen und im Zusammenhang mit Quantenkommunikation höchst interes sant, denn Licht lässt sich nicht besonders leicht ‹einfangen› und wenn man es dann auch noch kontrolliert woanders hin trans portieren will, geht es in der Regel verlo ren», veranschaulicht Prof. Dr. Patrick Wind passinger von der Universität Mainz den komplizierten Prozess.

Lichtinformation speichern und von neuem lesen Optische Quantenspeicher, die das Spei chern und Abrufen von durch Licht übertra genen Quanteninformationen ermöglichen, sind für skalierbare Quantenkommunika tionsnetzwerke unerlässlich, beispielsweise als wichtige Bausteine in Quantenrepeatern oder als Werkzeuge für das lineare Quan tencomputing. Ensembles von Atomen ha ben sich in diesem Zusammenhang in den letzten Jahrzehnten als sehr gute Medien für die Speicherung und Wiederauslese von optischen Quanteninformationen erwiesen: Basierend auf der sogenannten elektroma gnetisch induzierten Transparenz (EIT) wer den einfallende Lichtimpulse eingefangen und kohärent in eine kollektive Anregung 12 / 2 0 2 0

Bild: Shutterstock

Physikern an der Universität Mainz ist es gelungen, Licht in einem Quantenspeicher über eine Strecke von 1,2 Millimeter kontrolliert zu transportieren, wobei der Transportprozess und seine Dynamik erfreulich geringe Auswirkungen auf die Eigenschaften des gespeicherten Lichts hatten. Als Speichermedium für das Licht dienten ultrakalte Rubidium-87-Atome, mit denen sich eine hohe Speichereffizienz und -dauer erreichen lassen.

Die Lichter der vorbeiflitzenden Fahrzeuge am Thunersee erinnern an die quantenmechanische Idee eines «Rennbahn»-Speichers für Licht. Damit könnten Lichtinformationen gespeichert und gelesen werden.

der Atome abgebildet. Da der Prozess weit gehend umkehrbar ist, kann das Licht an schliessend wieder mit hoher Effizienz aus gelesen werden.

Atomwolken sind Kuriere Windpassinger und seine Kollegen zeigen nun in ihrer Veröffentlichung den aktiv kontrollierten Transport dieses gespeicher ten Lichts über Entfernungen, die grösser sind als die Grösse des Speichermediums: Vor einiger Zeit haben sie eine Technik entwickelt, mit deren Hilfe Ensembles kal ter Atome auf einem «optischen Förder band», erzeugt aus zwei Laserstrahlen, «fahren» können. Der Vorteil dieser Metho de ist, dass relativ viele Atome mit grosser Genauigkeit transportiert und positioniert werden, ohne einen nennenswerten Ver lust an Atomen und ohne, dass die Atome versehentlich erhitzt werden. Den Physi kern ist es mittels dieser Methode jetzt gelungen, als Lichtspeicher fungierende Atomwolken zu transportieren, die gespei

cherten Informationen können dann an anderer Stelle wieder abgerufen werden. Eine Erweiterung des vorgestellten Kon zepts könnte es in Zukunft ermöglichen, neuartige Quantengeräte zu entwickeln, wie etwa einen «Rennbahn»-Speicher für Licht mit verschiedenen Lese- und Schreib abschnitten. Originalpublikation Wei Li, Parvez Islam, Patrick Windpassinger, «Controlled transport of stored light», Physi cal Review (2020); DOI: https://doi. org/10.1103/PhysRevLett.125.150501

Kontakt Prof. Dr. Patrick Windpassinger Universität Mainz Saarstrasse 21 D-55122 Mainz +49 6131 39 20202 windpass@uni-mainz.de www.qoqi.physik.uni-mainz.de

FORSCHUNGSWELT

Wasserstoff ist der Schlüssel

Treibstoff für den Anfang des Lebens Ein internationales Forschungsteam aus Deutschland, Frankreich und Japan unter Federführung der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) meldet Fortschritte bei der Frage, wie das Leben entstand. Es können chemische Reaktionen sein, die durch Minerale an hydrothermalen Tiefseequellen katalysiert werden. Diese Reaktionen treiben heute noch den Stoffwechsel der primitivsten Lebensformen an. Dass Wasserstoff sowohl der Schlüssel als auch der Treibstoff für die frühesten biochemischen Prozesse am Anfang des Lebens gewesen sei, berichtet das Team in der Fachzeitschrift «Nature Ecology and Evolution».

Seit der Entdeckung von hydrothermalen Schloten in der Tiefsee vor rund 40 Jahren stehen diese natürlichen chemischen Reaktoren im Fokus der Evolutionsforscher, die nach den Ursprüngen des Lebens suchen. Die Schlote stossen heisses, mineralhaltiges Wasser aus. In ihm sind einfache, aber reaktionsfreudige chemische Stoffe wie Wasserstoffgas (H 2) und Kohlendioxid (CO 2) gelöst. Solche Bedingungen können die ersten biochemischen Reaktionen überhaupt begünstigt und somit auch die Entstehung der ersten freilebenden Zellen vorangetrieben haben.

Bausteine des Lebens Der Ausgangspunkt des primitiven Stoffwechsels der ersten Mikroben ist Kohlendioxid und Wasserstoffgas. Mikroben, die sich davon ernähren, wandeln die beiden Gase zunächst in Ameisensäure (bzw. Formiat), Acetate und Pyruvate (Salze der Essig- bzw. der Brenztraubensäure) um. Da raus stellen sie dann ihr gesamtes organisches Material mithilfe komplexer Reaktionsketten her. Nun berichtet das Team um die Düsseldorfer Chemikerin Dr. Martina Preiner am Institut für Molekulare Evolution an der HHU, dass genau diese Grundbausteine des Lebens ganz von alleine im Labor entstünden, wenn man H2 und CO2 in Gegenwart einfacher Mineralien unter hydrothermalen Bedingungen reagieren lasse.

¹ Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf

Bild: S. Lang, U. of SC. /NSF/ROV Jason/2018 WHOI

Arne Claussen ¹

Hydrothermale Schlote im sogenannten «Lost City»-Feld im Atlantis-Massiv, einem untermeerischen Gebirge im mittleren Atlantik.

Prof. Dr. William Martin, Leiter des Instituts für Molekulare Evolution, katalogisiert seit 20 Jahren die auffälligen Ähnlichkeiten zwischen metallkatalysierte Reaktionen im Stoffwechsel und in chemischen Reaktionen an hydrothermalen Quellen. Prof. Martin: «Diese Reaktionen auf Grundlagen von H2 und CO2, die den Ursprung der ersten biochemischen Prozesse widerspiegeln, können wir jetzt auch im Labor nachstellen und so in Düsseldorf die frühesten Entwicklungsphasen des Lebens nachbilden.» Dr. Preiner hat sich zusammen mit Kolleginnen und Kollegen vom Max-Planck-In stitut für Kohlenforschung in Mülheim an der Ruhr, der Universität Strassburg und vom National Institute of Advanced Industrial Science and Technology in Japan diese sehr einfachen Reaktionen im Labor nachgestellt. Sie konnten zeigen, dass aus H2 und CO2 allein mithilfe einfacher mineralischer Katalysatoren – wie sie in den

hydrothermalen Schloten vorkommen – bereits Formiat, Acetat und Pyruvat über Nacht bei 100 °C entstehen. Dazu ist kein mikrobieller Stoffwechsel nötig, wie Martina Preiner betont: «Die chemischen Reaktionen sind überraschend einfach. Es entstehen die Reaktionsprodukte, die auch die frühesten Zellen als Grundlage für ihren weiteren Stoffwechsel verwenden.» Dr. Harun Tüysüz vom Mülheimer Max- Planck-Institut hat mit seinem Team für die Experimente nanostrukturierte Feststoff katalysatoren designt: «Wir beobachteten eine ausgeprägte Beziehung zwischen der Struktur der Feststoffkatalysatoren und deren Aktivität bei der CO2 -Reduktion durch Wasserstoff.»

Das Huhn oder das Ei? Es war ein besonderer Glücksfall, dass auch zwei weitere Arbeitsgruppen ähnliche Vorgänge erforschten. Die Strassbur12/2020

FORSCHUNGSWELT

ger Chemiker um Prof. Dr. Joseph Moran und Dr. Kamila Muchowska verwendeten metallisches Eisen anstelle von H2. Das japanische Team um den Mikrobiologen Dr. Kensuke Igarashi untersuchte Reaktionen von H2 und CO2 auf Eisensulfid-Katalysatoren. Alle Arbeitsgruppen beobachteten die gleichen Produkte. Prof. Moran: «Der Stoffwechsel scheint auf überraschend natürlichem Wege entstanden zu sein». Der Anfang des Lebens birgt ein «HenneEi-Problem». Zellen müssen – neben den einfachen CO 2-H 2 -Reaktionen – eine grosse Zahl komplexerer Moleküle bilden, um zu wachsen und zu funktionieren. In modernen Zellen sind in der Regel Proteine die Katalysatoren, deren Bauanleitung wiederum in ihren Genen kodiert ist. Doch was war zuerst da, die Proteine oder die Nukleinsäuren? Die jetzt veröffentlichte Studie beschreibt die zeitliche Abfolge: Evolutionär zuerst standen die Reaktionen,

die durch Metalle und Mineralien katalysiert wurden. Aus ihnen sind sowohl Proteine als auch Nukleinsäuren hervorgegangen. Die Metalle, die in modernen Proteinen vorkommen, sind Relikte dieser biochemischen Ursprünge. Ebenfalls gibt die Studie eine vielversprechende Antwort auf eine klassische Frage zur Entstehung des Lebens: Welche Energie stand den frühesten Lebensformen zur Verfügung? Preiner und Kollegen zeigten, dass die Reaktionen von H2 mit CO2 unter den Bedingungen, wie sie in hydrothermalen Quellen herrschen, auch Energie freisetzen: Bei der Herstellung einfacher Verbindungen wie Acetat wird genügend Energie erzeugt, so dass primitive Mikroben davon ihren weiteren Stoffwechsel angetrieben haben können. Der Treibstoff für die Urzellen war also der Wasserstoff, der in der Frühzeit der Erde massenhaft in der Tiefsee gebildet wurde und auch heute noch gebildet

wird. Nicht nur ist Wasserstoff die sauberste aller Energieformen, er kann auch der Zündfunke für das Leben gewesen sein. Dafür waren aber die richtigen Bedingungen und die richtigen Katalysatoren entscheidend. Originalpublikation M. Preiner, et al., «A hydrogen-dependent geochemical analogue of primordial carbon and energy metabolism», Nat. Ecol. Evol.(2020); DOI: 10.1038/s41559-0201125-6 Kontakt Arne Claussen Heinrich-Heine-Universität Universitätsstrasse 1 D-40225 Düsseldorf +41 211 8110896 arne.claussen@hhu.de www.hhu.de

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Vertiefter Einblick in die Vergangenheit

Gegenwärtiger CO2-Anstieg ist einzigartig

Eine an der Universität Bern entwickelte neue Messtechnologie ermöglicht einen ungeahnt detaillierten Einblick in die Klimavergangenheit. Dank hochauflösenden Messungen konnten die vergangenen CO2 Konzentrationen in der Atmosphäre mithilfe von Eisbohrkernen aus der Antarktis so genau rekonstruiert werden wie nie zuvor. Entscheidend für die beispiellosen Einblicke in die atmosphärische Zusammensetzung vor rund 330 000 bis 450 000 Jahren war nicht zuletzt die jahrzehntelange Erfahrung der Berner Forschenden mit der Analyse dieses einzigartigen Klimaarchivs. Die Ergebnisse der Studie wurden im Journal «Science» publiziert.

Abschmelzende Eismassen störten die Ozeanzirkulation Aufschlussreich erwies sich die detaillierte Rekonstruktion des vergangenen Klimas der acht Eis- und Warmzeiten, die während der vergangenen 800 000 Jahre aufeinander folgten. Dass die CO2 -Konzentration in der Atmosphäre während dieser Zeitspanne durchgehend deutlich tiefer lag als heute, konnten die Berner Eiskernspezialisten schon 2008 aufzeigen. Doch bisher war nicht klar, wie hoch die maximale Geschwindigkeit von natürlichen CO2 -Anstiegen sein kann und wie häufig solche Ereignisse überhaupt vorkommen. Die aktuelle Berner Studie zeigt nun, dass schnelle

Bild: Thibaut Vergoz, Institut polaire français

Auch in früheren Warmzeiten gab es sprunghafte Erhöhungen der CO2 -Konzentration in der Atmosphäre, wie ein europäisches Forschungsteam unter der Leitung der Universität Bern feststellte. Diese Beobachtung überraschte die Forschenden durchaus. Allerdings kamen sie auch zum Schluss, dass der heutige, vom Menschen verursachte CO2 -Anstieg mehr als sechsmal grösser ist und fast zehnmal schneller voranschreitet als die damaligen Sprünge.

Die Concordia-Forschungsstation in der Antarktis auf 3233 Metern über Meer.

CO2 -Anstiege ein weit verbreitetes Merkmal unseres Klimasystems sind – und dass diese sogar während Warmzeiten stattfinden können. «Bisher hatte man angenommen, dass das Klima während natürlicher Warmzeiten sehr stabil ist und es zu keinen schnellen CO2 -Änderungen in der Atmosphäre kam», erklärt Christoph Nehrbass-Ahles, der Erstautor der Studie, der an der Universität Bern doktorierte und seit kurzem an der Universität Cambridge forscht. Die sprunghaften Anstiege, so NehrbassAhles, zeigten sich immer dann, wenn schmelzende Eismassen in Grönland oder der Antarktis die Ozeanzirkulation erheblich störten. Schnellte das CO2 in der Atmosphäre in die Höhe, liessen sich auch gleichzeitige Änderungen in der Zirkulation des Atlantiks feststellen.

Oeschger-Zentrum für Klimaforschung Das Oeschger-Zentrum für Klimaforschung (OCCR) ist eines der strategischen Zentren der Universität Bern. Es bringt Forscherinnen und Forscher aus 14 Instituten und vier Fakultäten zusammen. Das OCCR forscht interdisziplinär an vorderster Front der Klimawissenschaften. Es wurde 2007 gegründet und trägt den Namen von Hans Oeschger (1927–1998), einem Pionier der modernen Klimaforschung, der in Bern tätig war.

CO2-Anstieg verlief zehnmal langsamer als heute Dass sich schnelle CO2 -Sprünge nicht nur während der Eiszeiten, sondern auch während zweier vergangener Warmzeiten nachweisen liessen, überraschte die Forschenden. «Wir haben diese Ereignisse im Eis mehrmals nachgemessen und sind immer zum gleichen Schluss gekommen», erklärt Nehrbass-Ahles. Warum die CO2 Konzentration in der Atmosphäre in vergangen Warmzeiten sprunghaft hochgeschnellt ist, können die Forschenden nicht schlüssig sagen. «Wir wissen noch nicht, aus welchen Gründen dies geschah», erklärt der Berner Klimaforscher Thomas Stocker, Mitautor der Studie: «Hier stellen sich neue Forschungsfragen.» Die CO2 -Sprünge der vergangenen Warmzeiten werden von der aktuellen Entwicklung jedoch weit übertroffen: «Diese natürlichen Sprünge der CO2 -Konzentration der Atmosphäre geschahen fast zehnmal langsamer als der menschgemachte Anstieg über das letzte Jahrzehnt», betont Nehrbass-Ahles. Interessant ist auch, wie gross die rekonstruierten Erhöhungen im 12/2020

Frisch gebohrter Eiskern am Skytrain Ice Rise (Antarktis). Kleine Mengen alter Luft sind in winzigen Blasen im Eis eingeschlossen, was die Rekonstruktion der atmosphärischen Zusammensetzung der fernen Vergangenheit ermöglicht.

Ein Berner Forscher inspiziert ein Segment eines Eiskerns im Tiefkühl-Labor der Universität Bern.

er in der Vergangenheit auftrat, könnte die Menschheit beim Klimaschutz noch stärker unter Zugzwang bringen. Die Studie wurde ermöglicht durch langjährige Beiträge des Schweizerischen Nationalfonds und der Europäischen Kommission im Rahmen des European Project for Ice Coring in Antarctica (Epica). Originalpublikation Christoph Nehrbass-Ahles, Jinhwa Shin, Jochen Schmitt, Bernhard Bereiter, Fortunat Joos, Adrian Schilt, Loïc Schmidely, Lucas Silva, Gregory Teste, Roberto Grilli, Jérôme Chappellaz, David Hodell, Hubertus Fischer, Thomas F. Stocker, «Abrupt

CO2 release to the atmosphere under glacial and early interglacial climate condi tions», Science (2020)

Kontakt Prof. Dr. Thomas Stocker Universität Bern Hochschulstrasse 6 CH-3012 Bern +41 31 631 44 62 stocker@climate.unibe.ch www.unibe.ch

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Bild: Lucie Maignan, Institut polaire français

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Vergleich mit dem aktuellen, menschgemachten Anstieg der CO2 -Konzentration waren. Der grösste Anstieg in der Vergangenheit, so Stocker, habe rund 15 ppm betragen. Das entspricht etwa dem Anstieg, den die Menschheit gegenwärtig im Zeitraum von sechs Jahren verursacht. «Das mag auf den ersten Blick als nicht sehr bedeutend erscheinen», sagt Stocker, «mit Blick auf die Mengen von CO2, die wir noch ausstossen dürfen, um das in Paris beschlossene 1,5-Grad-Klimaziel nicht zu verlieren, sind solche Erhöhungen aber durchaus relevant.» Denn Tatsache ist: Ein durch die Klimaerwärmung ausgelöster zusätzlicher Anstieg des Treibhausgases CO2, wie

Bild: Manu Friederich, Universität Bern

Bild: Christoph Nehrbass-Ahles, University of Cambridge

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Ein Beutel mit einem 55 Zentimeter langen Abschnitt eines Eiskerns.

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Wälder müssen aktiv wiederhergestellt werden

Für die Regenerierung fehlt das Geld

Die tropischen Regenwälder Südostasiens werden in alarmierender Geschwindigkeit gerodet oder durch selektiven Holzschlag schwer geschädigt. Bislang waren Wissen schaftler und Forstfachleute überzeugt: Solch schwer geschädigte Tropenwälder erholen sich nur sehr langsam von Eingrif fen. Nun zeigt aber ein internationales For schungsteam in der Fachzeitschrift «Sci ence» auf, dass sich geschädigte Tropen wälder rascher regenerieren als erwartet. Die Forschenden von 13 Institutionen, da runter die ETH Zürich, untersuchten einen Tropenwald in Sabah im malaysischen Teil Borneos. Der Wald im Untersuchungsge biet wurde in den 1980er-Jahren weitge hend gerodet, danach aber vor weiterer Abholzung oder Umwandlung in landwirt schaftliche Nutzfläche geschützt. Die Stu die basiert auf Arbeiten, die Mark Cutler, Professor an der Universität Dundee in Grossbritannien, bereits vor 25 Jahren in Borneo durchführte.

Raschere Erholung mit Massnahmen Die Langzeitstudie konzentrierte sich dar auf, wie gut der Wald oberirdische Biomas se wiederaufbauen kann. So fanden die Forschenden heraus, dass Flächen, die der natürlichen Regeneration überlassen wur den, pro Jahr und Hektare 2,9 Tonnen Kohlenstoff in der oberirdischen Biomasse akkumuliert hatten. «Das bestätigt auch quantitativ, dass sich geschädigte Wälder gut erholen, wenn sie effektiv geschützt werden», sagt Christopher Philipson, Erstautor der Studie und Senior Scientist in der Professur Ökosystemmanagement der ETH Zürich. 40

Bild: Adpic

In den Tropen entstehen grosse Umweltprobleme aufgrund massloser Rodung der Wälder. Um auf Rodungsflächen ehemaliger Tropenwälder möglichst schnell viel Biomasse aufzubauen und verschiedenen Problemen entgegenzuwirken, ist es zielführender, die Wälder aktiv wiederherzustellen als sie sich natürlich regenerieren zu lassen. Das zeigt ein internationales Forschungsteam mit Beteiligung von ETH-Wissenschaftlern anhand einer Langzeitstudie auf Borneo.

Einst fast dem Erdboden gleichgemacht, jetzt wieder reicher Regenwald.

Noch wichtiger ist aber die Erkenntnis, dass sich Waldflächen, die mit wenigen einfachen Massnahmen aktiv wiederher gestellt wurden, eineinhalbmal so schnell regenerierten als die Flächen, die der na türlichen Regeneration überlassen wurden. Pro Jahr und Hektare bauten wiederaufge forstete Wälder bis zu 4,4 Tonnen Kohlen stoff an oberirdischer Biomasse auf.

Natürliche Wälder sind selten In den Tropenwäldern Sabahs wird seit Jahrzehnten kommerzieller, selektiver Hol zeinschlag betrieben. Die Holzfäller haben es vor allem auf einzelne, wertvolle Baum arten abgesehen. Dabei wird jedoch oft auch der restliche Wald geschädigt. Noch ist mehr als die Hälfte der Fläche Sabahs von natürlichem Wald bedeckt, wobei da

von wiederum die Hälfte unter Schutz ste hen. Unberührt und ursprünglich sind in dessen nur noch wenige dieser Wälder. «Die Wiederherstellung von Wald, insbe sondere in stark abgeholzten Tieflandwäl dern, ist essenziell, um die biologische Vielfalt und die Ökosystemleistungen zu erhalten sowie um Kohlenstoff aus der Luft zu binden», erklärt Philipson. Es kom me darauf an, einen vielfältigen Wald auf zuforsten. Monokulturen seien für die bio logische Vielfalt wenig vorteilhaft. Die in den Untersuchungsgebieten Sa bahs getroffenen Massnahmen zur Rena turierung sind einfach: Sie umfassen bei spielsweise das Schneiden von Lianen. Diese Pflanzen gedeihen in geschädigten Wäldern besonders gut, konkurrieren mit den Bäumen und verringern das Überle ben und das Wachstum von Setzlingen. Als weitere Massnahmen jäten Waldschüt 12/2020

UMWELT

zer das Unkraut und pflanzen bevorzugt wertvolle einheimische Baumarten an. Mit letzterem versuchen sie, in den geschä digten Wäldern jene Bäume zu fördern, die durch die Holzwirtschaft stark redu ziert wurden. «Auf diese Weise hilft die Wiederauffor stung von vormals übernutzten Flächen nicht nur, Kohlenstoff zu speichern, son dern auch, ökologisch gesunde und vielfäl tige Wälder zu erhalten», sagt Philipson. Die Langfrist-Datenreihe zeigt, dass die aktive Wiederherstellung Tropenwäldern

hilft, sich nach Störungen zu regenerieren. Der aktuelle Preis für Kohlenstoff im Emis sionsrechtehandel deckt die Kosten der Wiederaufforstung jedoch nicht. «Daher ist die Wiederherstellung als Mittel zur Ein dämmung des Klimawandels derzeit be grenzt», sagt Mark Cutler. «Wir müssen dafür nachhaltige Finanzierungsmechanis men finden.» Originalpublikation C. D. Philipson et al., «Active restoration accelerates the carbon recovery of human-

modified tropical forests», Science (2020); DOI: 10.1126/science.aay4490

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

STELLENINSERAT

Die Umweltschutzorganisation der Schweizer Wirtschaft Im Rahmen einer Nachfolgeregelung suchen wir per sofort oder nach Vereinbarung eine/n Geschäftsführer/in mit fachlicher Leitungsfunktion 80–100 % Ihre Herausforderungen Als Geschäftsführer/in (40–60 %) – Operative Gesamtverantwortung für die Geschäftsstelle der ECO SWISS – Vertreten der ECO SWISS nach aussen, insbesondere auch gegenüber Behörden und anderen Verbänden – Sicherstellen einer zeitgemässen, effizienten Administration, Buchführung und Personalbetreuung – Rapportierung an den Vorstand – Unterstützung des Präsidenten, des Vorstandes sowie des Vorstandsausschusses in ihren Führungsfunktionen – Organisation und Protokollierungen der Mitgliederversammlung sowie der Sitzungen von Vorstand und Vorstandskommission Fachaufgaben (40–60 %) – Mit- und Weiterentwickeln von Fachgebieten (entsprechend Ausbildung und Erfahrung) – Audit- und Kontrolltätigkeit Wer Sie sind – Sie besitzen eine hohe Leistungsbereitschaft und Detailorientierung – Sie packen selbst an, können aber Aufgaben auch delegieren – Sie sind bereit, Verantwortung für die eigenen Aufgaben sowie die der Mitarbeitenden zu übernehmen

– Sie zeichnen sich durch eine vermittelnde, konsensorientierte und durchsetzungsfähige Persönlichkeit aus – Hohe Sozialkompetenz, Führungsmotivation und persönliche Integrität gehören ebenso zu Ihren Eigenschaften – Sie sind ein kommunikationsstarker Teamplayer Was Sie mitbringen – Sie haben einen Hochschulabschluss im Ingenieurwesen- oder Umweltbereich mit kaufmännischer Weiterbildung (oder kaufmännische Ausbildung mit naturwissenschaftlicher Weiterbildung) – Sie haben Berufs- und Führungserfahrung auf Stufe der Geschäftsleitung – Sie besitzen eine sehr gute Ausdrucksfähigkeit in Wort und Schrift in Deutsch sowie gute Fremdsprachenkenntnisse in F und E Was wir bieten Wir bieten Ihnen eine verantwortungsvolle Führungsaufgabe mit einem vielfältigen Aufgabenbereich, eine zeitgemässe, branchenübliche Entlöhnung sowie Gestaltungsmöglichkeiten in einem motivierten Team an zentraler Lage in Zürich. Haben wir Ihr Interesse geweckt? Ihre Bewerbung senden Sie uns per Mail unter Angabe Ihres nächstmöglichen Eintrittstermins. Für Fragen steht Ihnen Herr Dr. Michael Matthes, Vizepräsident ECO SWISS, zur Verfügung. Ihre Bewerbungsunterlagen senden Sie in elektronischer Form an bewerbung@eco-swiss.ch.

ECO SWISS ist die Organisation der Schweizer Wirtschaft für Umweltschutz, Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz. Wir bieten eine Plattform und ein Netzwerk für Firmen und Verbände, um gemeinsam Aufgaben in diesen Bereichen zu bewältigen und Lösungen zu finden. ECO SWISS umfasst zurzeit ca. 220 Firmen und 12 Verbände. Durch die branchenübergreifende Zusammensetzung können Synergien bei Umweltschutz, Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz genutzt werden. ECO SWISS hat das Ziel, seine Mitglieder bei der Umsetzung von Gesetzen, Verordnungen und anderen Vorschriften praxisorientiert und wirksam zu unterstützen.

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Bild: Schweizerische Normen-Vereinigung (SNV)

UMWELT

Durch das Power-to-Gas-Verfahren ist es möglich, aus Wind- und Sonnenenergie via Elektrolyse erneuerbaren Wasserstoff zu gewinnen.

Wasserstoff in Europa

Aufbau einer neuen Wertschöpfungskette Erneuerbarer Wasserstoff kann einen wesentlichen Beitrag zum Klimaschutz leisten – als Rohstoff für die Industrie, Kraftstoff für Autos und andere Fahrzeuge oder als Brennstoff für Heizungen. Als vielseitiger Energieträger bietet Wasserstoff eine besondere Chance, um die bislang getrennten Sektoren Strom, Wärme und Mobilität zu verbinden und das Speicherproblem bei den erneuerbaren Energien zu lösen.

Eine zentrale Herausforderung beim Umstieg von der fossilen auf eine erneuerbare Energieerzeugung ist das Problem der Speicherung. Sonne und Wind, die beiden wichtigsten erneuerbaren Energiequellen, stehen nicht gleichmässig zur Verfügung und die Stromerzeugung schwankt je nach Wetter und Tageszeit. Wollen wir unsere Energie überwiegend aus Wind und Sonne beziehen, brauchen wir eine Möglichkeit, um diese fluktuierende Energie langfristig zu speichern und zu transportieren. Durch das Power-to-Gas-Verfahren ist es möglich, aus Wind- und Sonnenenergie via Elektrolyse, erneuerbaren Wasserstoff zu gewinnen. Dieser lässt sich im Gegensatz zu Strom über lange Zeiträume speichern und steht zur Verfügung, um Versorgungslücken 42

auszugleichen. Viele internationale Fachexpertinnen und -experten sind der Meinung, mithilfe von Wasserstoff können die anstehenden Aufgaben der Energieverteilung und Systemvernetzung gemeistert werden.

Die Europäische Wasserstoffstrategie Weltweit nimmt das Interesse am Wasserstoff zu; insbesondere in Europa. Im Juli 2020 hat die EU-Kommission die «Europäische Wasserstoffstrategie» verabschiedet. Zweck der Strategie ist, mithilfe von erneuerbarem Wasserstoff die Dekarbonisierung von Industriezweigen zu erreichen, welche hohe und schwer zu verringernde CO2 Emissionen aufweisen. Ergänzend zur Was-

serstoffstrategie wurde die «Europäische Allianz für sauberen Wasserstoff» gegründet, ein Konsortium zusammengesetzt aus Vertretern der EU-Kommission, der EU-Länder und der Forschung sowie Industriepartnern. Das Ziel der «Wasserstoffallianz» ist es, in Europa eine neuartige, komplette Wertschöpfungskette für Wasserstoff aufzubauen. Die Arbeit der Allianz wird sich auf sechs wichtige Bereiche der Industrie stützen, die Angebot und Nachfrage nach sauberem Wasserstoff miteinander verbinden: – Wasserstoffherstellung – Industrielle Anwendungen – Energiesektor – Übertragung, Verteilung – Mobilität – Anwendungen in Wohngebäuden 12 / 2 0 2 0

UMWELT

Im Rahmen der Europäischen Wasserstoffstrategie wurde im Februar 2020 auch das drei Jahre laufende EU-Projekt «THyGA» gestartet. «THyGA» steht für «Testing Hydrogen Admixture for Gas Appliances». Das Projekt hat zum Ziel, die Auswirkungen von Wasserstoff/Erdgas-Gemischen (H2NG) auf die Verbrennungseigenschaften, die Sicherheit, den Wirkungsgrad, die Lebensdauer und die Umweltleistung von Gasgeräten zu ermitteln und zu verifizieren. Das Projekt erfolgt in enger Zusammenarbeit mit den europäischen Normungsorganisationen CEN und Cenelec und deren technischen Normenkomitees. Die Ergebnisse des Projekts sollen dazu dienen, ein validiertes Zertifizierungsprotokoll für H2NG-Gasgeräte zu entwickeln.

Bild: Shutterstock

Wasserstoff/ErdgasGemische in Gasgeräten

Mit der «Europäischen Wasserstoffstrategie» soll die Dekarbonisierung von Industriezweigen erreicht werden, die hohe und schwer zu verringernde CO 2 -Emissionen aufweisen.

Für die internationale Normung ist Wasserstoff kein Unbekannter. Denn schon seit 30 Jahren werden Normen zum Wasserstoff im ISO TC 197 «hydrogen technologies» entwickelt. Das Normenkomitee beschäftigt sich mit den Gebieten der Herstellung, Speicherung, Transport, Messung und Verwendung von Wasserstoff. Die Schweiz war im ISO TC 197 lange Zeit nur passives Mitglied und verfolgte die internationalen Normungsaktivitäten als Beobachter. Auf Initiative des Schweizerischen Verbandes des Gas- und Wasserfaches (SVGW) wurde die Schweiz aktives Mitglied in dieser Arbeitsgruppe. Schweizer Expertinnen und Experten können nun Normen zum Thema Wasserstoff aktiv beeinflussen und sich mit den internationalen Wasserstoff-Expertinnen und -Experten austauschen. Auf europäischer Normungsebene CEN/ Cenelec gibt es bisher kein zentrales Komitee für den Wasserstoff. Stattdessen verteilen sich die Normungsaktivitäten auf eine Vielzahl verschiedener Normenkomitees, wie z. B. das CEN TC 234 «gas infrastructure», CEN TC 238 «test gases, test pressures, appliance categories and gas appliance types» oder auch das CEN-CLCJTC 6 «hydrogen in energy systems». Aktuell erstellen diese Normenkomitees ein 12 / 2 0 2 0

Bild: Adobe Stock

Wasserstoff in der internationalen Normung

Eine Wasserstoffzapfsäule.

Arbeitsprogramm für den Normungsauftrag «hydrogen», der gerade bei der EUKommission und Cen/Cenelec in Arbeit ist. Absicht des Normungsauftrags ist es, harmonisierte europäische Normen zum Thema Wasserstoff zu entwickeln. In der Schweiz laufen die meisten Normungsaktivitäten zum Wasserstoff im nationalen Normenkomitee INB NK 162 «Gas». Über dieses wird auch die Zusammenarbeit mit den oben aufgeführten ISO- und CEN-Normenkomitees koordiniert und über Normentwürfe abgestimmt. Geleitet wird das INB NK 162 «Gas» von Matthias Hafner vom SVGW. Hafner bearbeitet das Thema Wasserstoff

auch aktiv beim SVGW. Im Dezember 2019 hat er dort das Projekt «Analyse der Wasserstoff-Toleranz von Verteilnetzen» initiiert.

Kontakt Schweizerische Normen-Vereinigung (SNV) Sulzerallee 70 CH-8404 Winterthur +41 52 224 54 54 info@snv.ch www.snv.ch

Bilder: Damian Gorczany

VERFAHRENSTECHNIK

Bild 1: Der Enzymreaktor aus nächster Nähe: In der Flüssigkeit gehen die Enzyme ihrer Arbeit nach.

Lebende Biokatalysatoren

Die kleinen Helfer der grossen Industrie Grosse Hoffnungen auf eine umweltverträgliche Industrie liegen auf kleinsten Organismen: Bakterien als Katalysatoren zu nutzen ist das Ziel der sogenannten «Weissen Biotechnologie». Dabei geht es darum, die Herstellungsprozesse verschiedener Substanzen vom vielfach genutzten Erdöl auf nachwachsende Rohstoffe umzustellen. Idealerweise soll dabei ein Prozess entstehen, in dem alles wiederverwertet wird.

Meike Driessen ¹ Die Rohstoffe sollten günstig und nachhaltig sein, und nicht nur Ausgangsstoff, sondern auch Energiequelle für die Prozesse sein, meint Prof. Dr. Dirk Tischler, Leiter der Arbeitsgruppe Mikrobielle Biotechnologie Ruhr-Universität Bochum (RUB). Am besten sollte es sich bei diesen Rohstoffen nicht um solche handeln, die durch ihren Einsatz in biotechnologischen Prozessen der Nahrungskette entnommen werden, wie etwa Rohrzucker (Saccharose), aus dem sich Bioethanol herstellen lässt. Auch Glukose sollte es nicht sein, da sie aus Stärke unterschiedlicher Pflanzen gewonnen wird und ihre Herstellung zudem teuer ist. Am liebsten würden die Forscherinnen und Forscher Abfallstoffe nutzen, zum Beispiel Holzabfälle aus der Möbel- oder Papierindustrie. «Holzreste, die zur Papierherstellung ungeeignet sind, enthalten

¹ Ruhr-Universität Bochum

Bild 2: Dirk Tischler möchte chemische Prozesse auf nachhaltige Rohstoffe umstellen.

Zellulose, deren Zuckerbausteine sich durchaus als Energiequelle für Bakterien eignen. Ausserdem enthalten Holzreste Substanzen, die als Ausgangsstoff für industriell interessante Verbindungen dienen können. Ein Beispiel ist Vanillylalkohol (Bild 3), aus welchem sich der Aromastoff

Vanillin herstellen lässt. Tischlers Arbeitsgruppe hat sich aktuell vorgenommen, einen Prozess zu entwickeln, in dem aus dem Holzinhaltsstoff Lignin die Plattformchemikalie Ferulasäure (Bild 4) wird, aus der sich weitere Stoffe gewinnen lassen. Der Umbau von einer Ausgangssubstanz 12 / 2 0 2 0

VERFAHRENSTECHNIK

Bild 3: Vanillylalkohol. Bild 6: Der Reaktor wird in Betrieb genommen.

Bild 4: trans-Ferulasäure.

Chemiker nennen dieses Vorgehen, Reaktionsschritte rückwärts zu betrachten, Re trosynthese. Entweder finden die Chemiker auf diese Weise ein Enzym, das die komplette gewünschte Reaktion katalysiert, oder sie verbinden schliesslich die Enzyme der einzelnen Schritte miteinander zu einem grossen Enzymkomplex oder einer Enzymkaskade, um den Ausgangsstoff zum Wunschprodukt umzubauen. Bakterien oder Pilze stellen viele noch nicht beschriebene Stoffe her. Findet man das passende Enzym nicht in der Datenbank, kann man bekannte Enzyme gentechnisch optimieren. «Dabei gehen wir strukturbasiert vor», erklärt Tischler. «Wir schauen uns die Struktur des Enzyms an und suchen Punkte, an denen wir eingreifen können, um die Reaktion zu verbessern.»

Auf der Suche nach Mikroben Bild 5: Styrol.

in einen anderen gewünschten und wertvollen Stoff gelingt dabei durch bestimmte Enzyme. «Je nachdem, welche Reaktion man gerne hätte, kann man in Datenbanken recherchieren und schauen, ob man darin Enzyme findet, die den gewünschten Stoff herstellen», erklärt Tischler. Hat man eines gefunden, schaut man sich den Ausgangsstoff der davon katalysierten Reaktion an und geht nochmals einen Schritt weiter zurück, wie bei einer Ahnentafel für Reaktionen. Schliesslich gelangt man an einen Ausgangsstoff, den man kommerziell gut erwerben kann oder an Lager hat. 12 / 2 0 2 0

Kommt man auf diesem Weg nicht weiter, kann man neu auf die Suche gehen und Mikroorganismen unter die Lupe nehmen, die bisher noch nicht vollständig untersucht sind. Bakterien oder Pilze stellen eine Vielzahl an noch nicht beschriebenen Enzymen her. Bioinformatische Vorhersagen können Hinweise darauf liefern, welche von ihnen erfolgversprechende Kandidaten für wertschöpfende Reaktionen sind. Im Labor geht es dann darum, die entsprechenden Nachweise zu erbringen. Neue Funde oder genetisch optimierte Enzyme werden wiederum in der Datenbank verzeichnet, so dass sie auch anderen Arbeitsgruppen zur Verfügung stehen.

Im Ferulasäure-Projekt der Arbeitsgruppe Mikrobielle Biotechnologie funktioniert der erste Schritt bisher schon gut: Es entsteht neben einem Folgeprodukt auch schon etwas Ferulasäure, aber das Ganze läuft noch nicht effizient genug. Durch genetische Veränderung hoffen die Forschenden, den Prozess optimieren zu können.

Im grossen Massstab Die Produktion von Substanzen wie Acrylsäure durch Bakterien ist bereits ein etablierter Prozess, der im industriellen Massstab stattfindet. Die Bakterien werden dafür in riesigen Tanks gezüchtet. Nachdem sie den Produktionsprozess durchlaufen haben, müssen sie abgetötet werden, damit sie nicht in Kontakt mit der Umwelt kommen. Industriebetriebe verfügen teils über spezielle Kläranlagen und Methoden der energetischen Reststoffnutzung. Die übrig gebliebene Biomasse kann weiterverwertet werden, zum Beispiel zur Produktion von Biogas. Bislang ist die Nutzung biologischer Herstellungsprozesse häufig noch zu teuer, um in der Praxis eingesetzt zu werden. «Die bestehenden, erdölbasierten Anlagen sind schon lange im Einsatz und können daher kostengünstig weiter betrieben werden», erklärt Tischler. Da Erdöl zusehends knapp wird, werde sich das Blatt jedoch irgendwann zugunsten der Biokatalyse wenden.

VERFAHRENSTECHNIK

Bild 7: Die Prozessanalytik erfolgt mittels HPLC.

Im Labor arbeitet das Team vor allem mit aufgereinigten Enzymen, um ganz saubere Reaktionen untersuchen zu können. Das ist allerdings aufwendig. Im industriellen Massstab setzt man daher auf GanzzellProduktion: Dazu werden die genetischen Baupläne der gewünschten Enzyme oder

Bild 8: Gordonia-Bakterien verbrauchen Styrol, das dadurch in Biomasse umgewandelt wird.

Enzymkomplexe wieder in Bakterien eingeschleust, häufig Escherichia coli. Diese Bakterien stellen dann das Enzym her und können als lebende Biokatalysatoren einen Ausgangsstoff in die gewünschte Substanz verwandeln. Stellen sie daneben noch andere Substanzen her, kann es helfen, sie auf Diät zu setzen. Natürlich brauchen sie für ihre Arbeit auch Energie, die man ihnen zuführen muss. «Man kann für einige solche Prozesse auch Algen verwenden, die die notwendige Energie dann aus Licht gewinnen können», berichtet Tischler. Eine Herausforderung besteht darin, den gesamten Prozess zu kontrollieren. «Manchmal verstoffwechseln die Bakterien das gewünschte Produkt schliesslich weiter – das ist dann Pech», so Tischler. Aller-

dings liegen darin auch Chancen. So ist beispielsweise Styrol (Bild 5) für Bakterien verdaulich und kann über einen neu beschriebenen Abbauweg verstoffwechselt werden. So wird der schädliche Stoff zu Biomasse umgebaut. Füttert man neben Styrol noch chemisch modifizierte Subs trate, kann man neue Effekte erzielen. Ein Rest des chemisch modifizierten Substrats bleibt schliesslich übrig und kann als Produkt gewonnen werden – in einem ausgewählten Beispiel ist das Ibuprofen, ein nützlicher Wirkstoff, der so mithilfe von Bakterien hergestellt werden konnte. Mehr als einen Produktionsprozess überstehen die Bakterien häufig nicht. Sind sie verbraucht, müssen sie entsorgt werden. «Ideal ist es, wenn die Biomasse dann wieder zur Energiegewinnung eingesetzt werden kann», sagt Tischler. «Da wollen wir hin: weg von bisher linearen Produktionsprozessen hin zur Wiederverwendung sämtlicher Komponenten. Am besten die Bakterien mehrfach zur Biokatalyse einsetzen und dann stofflich oder energetisch nutzen.»

Kontakt Prof. Dr. Dirk Tischler Ruhr-Universität Bochum Universitätsstrasse 150 D-44801 Bochum +49 234 32 22656 dirk.tischler@rub.de www.ruhr-uni-bochum.de

Aus der Praxis für die Praxis! www.chemiextra.com

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LITERATUR

Organische Chemie – der Klassiker schlechthin Der «Vollhardt» – so wie der Klassiker liebevoll von den Chemiestudierenden genannt wird – ist dieses Jahr in der 6. Auflage auf Deutsch erschienen. Eines vorweg: Das Standardwerk ist nach wie vor ein Muss für die ersten Jahre im Chemiestudium. Aber auch für Biologen oder Biochemiker, die sich umfangreiche Grundlagen in der Organischen Chemie aneignen müssen, ist das 2000-seitige Lehrbuch ein didaktisches Meisterwerk. Gerade in der aktuellen Auflage wird noch mehr auf die Studierenden eingegangen, denn das Buch ist mit neuen Orientierungspunkten wie «Lernziele», «Im Überblick» und Randeinträgen mit «Erinnern Sie sich?» eingedeckt. Kurzum: Der Lesende wird mehr geführt und er erhält eine bessere Orientierung. Zudem wurden zahlreiche Themen ausführlicher behandelt und mit Potenzialdiagrammen ergänzt.

Der Vollhardt geizt auch nicht mit zahlreichen Übungen und Beispielen. Auch The-

men aus dem Alltag werden immer wieder anschaulich aufgegriffen. Sogar eine selbstkritische Haltung gegenüber der verwendeten Sprache der Chemiker wird ersichtlich, da diese vor allem für Anfänger teils irreführend sein kann. Der einzige Kritikpunkt: Das Buch umfasst nicht die komplette Organische Chemie. Dem ist aber entgegenzusetzen, dass es halt nicht aus 4000 Seiten besteht, es kann eben nicht alles behandeln. Genau darin liegt wohlgemerkt die Stärke dieses Lehrmittels: Es will das Wesentliche vermitteln und nicht aus akademischer Selbstliebe abschrecken. K. P. C. Vollhardt, Neil E. Schore «Organische Chemie», 2020, 6. Auflage 2000 Seiten, zahlreiche farbige Abbildungen, Hardcover, Wiley-VCH, ISBN: 978-3-52734584-7.

Mathematik in den Ingenieur- und Naturwissenschaften – Band 1 und 2 Rainer Ansorge, Hans J. Oberle, Kai Rothe und Thomas Sonar

Rainer Ansorge, Hans J. Oberle, Kai Rothe und Thomas Sonar

Mathematik in den Ingenieurund Naturwissenschaften 1

Mathematik in den Ingenieurund Naturwissenschaften 2

Lineare Algebra und analytische Geometrie, Differential- und Integralrechnung einer Variablen

Differential- und Integralrechnung, Differentialgleichungen, Integraltransformationen, Funktionen einer komplexen Variablen

5. Auflage

Mathematik ist Sprache. Dieser Satz mag für den einen oder anderen widersprüchlich klingen, aber genau diese Aussage ist zentral für jedes didaktische Werk, das sich mit dieser strengen Disziplin beschäftigt. Der sture Sprachformalismus der Mathematik ist gerade für Ungeübte oder für Chemiker oder andere Naturwissenschaftler, die sich nur am Rande mit «Mathe» beschäftigen müssen, ein Hindernis. Genau hier setzen die vier Autoren der zwei Bände «Mathematik in den Ingenieur- und Naturwissenschaften» an. Zwar verzichten sie bewusst auf längere Textpassagen mit ausführlichen Erklärungen, umso mehr wählen sie aber einfache, eher verbale Ausdrücke. 12 / 2 0 2 0

Neben den klassischen Themen wie Mengenlehre, lineare Algebra, Funktionen sowie Matrizenrechnen im ersten Teil erhalten Integralrechnung und vor allem Differentialgleichungen im zweiten Band ihren Platz. Allerdings fehlen Themen wie das Rechnen mit sogenannten Operatoren, wie dies bei der Quantenchemie nötig wäre. Auch sucht die Leserin oder der Leser umsonst nach Rechenbeispielen zu Themen wie Wahrscheinlichkeitsrechnungen oder Statistik – auch das sind Felder, die in der Chemie bzw. in den verwandten Wissenschaften durchaus wichtige Anwendungen finden. Die Probleme, die das zweibändige Werk aufgreift, behandelt es – sprachlich knapp – aber mathematisch für Nichtmathematiker doch in einer grosszügigen Ausführlichkeit. Der thematische Schwerpunkt liegt eindeutig auf Differential- und Integralrechnungen. Es eignet sich als Begleiter oder auch als Nachschlagewerk für das Mathematikmodul während eines Ingenieurstudiums. Doch für ein klassisches Chemiestudium an einer universitären Hochschule geht es zu sehr in die Tiefe als in die notwendige Breite.

Rainer Ansorge, Hans J. Oberle, Kai Rothe und Thomas Sonar «Mathematik in den Ingenieur- und Naturwissenschaften 1», 2020, 5. Auflage, 452 Seiten, 110 schwarz-weisse Abbildungen, Softcover, Wiley-VCH, ISBN: 978-3-527-41374-4. Rainer Ansorge, Hans J. Oberle, Kai Rothe und Thomas Sonar «Mathematik in den Ingenieur- und Naturwissenschaften 2», 2020, 5. Auflage, 532 Seiten, Softcover 150 schwarz- weisse Abbildungen, Softcover, Wiley-VCH, ISBN: 978-3-52741375-1.

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 praesident@cp-technologe.ch weiterbildung@cp-technologe.ch

ZENTRALVORSTAND Die Berufsbildung im Überblick Zwei Drittel der Jugendlichen in der Schweiz entscheiden sich für eine berufliche Grundbildung und eignen sich dadurch eine solide berufliche Grundlage an. Rund 240 Berufe stehen zur Wahl. Die berufliche Grundbildung ist Basis für lebenslanges Lernen und öffnet eine Vielzahl von Berufsperspektiven. Das Berufsbildungssystem basiert auf der Dualität zwischen Theorie und Praxis. Dabei existieren verschiedene Formen. In der beruflichen Grundbildung zeigt sich die Dualität primär in der Kombination der verschiedenen Lernorte (Betrieb, überbetriebliche Kurse, Berufsfachschule). Die höhere Berufs bildung kombiniert den theoretischen Unterricht mit der früheren und aktuellen Berufspraxis der Studierenden. An allen Lernorten sorgen Berufsbildungsverantwortliche für die Vermittlung von theoretischen und praktischen Kompetenzen. Die Berufsbildung baut auf klar definierten Bildungsangeboten und nationalen Qualifikationsverfahren auf und ist von einer hohen Durchlässigkeit geprägt: Der Besuch weiterführender Bil48

dungsangebote, der Wechsel von der Berufsbildung an eine Hochschule und ein Tätigkeitswechsel im Verlauf des Arbeitslebens sind ohne Umwege möglich. Auf allen Ebenen ist ein Angebot an berufsorientierten Weiterbildungen vorhanden. Die Berufsbildung folgt dem Berufsprinzip. Klar definierte Bildungsangebote und nationale Qualifikationsverfahren führen zu transparenten Abschlüssen, die auf dem Arbeitsmarkt anerkannt und gefragt sind. Eine berufliche Grundbildung vermittelt Lernenden alle notwendigen Handlungskompetenzen und qualifiziert sie mit ihrem Abschluss zu selbständig arbeitenden Berufsleuten. Die Anforderungen an die einzelnen Abschlüsse der beruflichen Grundbildung und der höheren Berufsbildung werden von der Wirtschaft festgelegt. Diese orientiert sich am künftigen Bedarf auf dem Arbeitsmarkt. Die Berufsbildungsangebote orientieren sich an tatsächlich nachgefragten beruflichen Qualifikationen und an den von den Unternehmen zur Verfügung gestellten Arbeitsplätzen.

Die Berufsbildung ist eine gemeinsame Verbundaufgabe von Bund, Kantonen und Wirtschaft. Gemeinsam setzen sich die drei Partner für eine qualitativ hochstehende Berufsbildung ein und streben ein ausreichendes Angebot an Ausbildungsplätzen und Bildungsgängen an. Der Grundsatz der Verbundpartnerschaft und die Zuständigkeiten der Partner sind im Berufsbildungsgesetz und in der Berufsbildungsverordnung geregelt. Die Berufsbildung muss sich sowohl inhaltlich wie systemisch laufend weiterentwickeln. Der Bund unterstützt die nötigen Innovationen durch die Berufsbildungsforschung und die Projektförderung. Die Berufsbildungsforschung generiert Steuerungswissen für die laufende Weiterentwicklung und Anpassung der Berufsbildung an neue Herausforderungen. Die Projektförderung unterstützt die Akteure bei der Erprobung neuer, zukunftsorientierter Vorhaben. Der gezielte Einbezug aller Verbundpartner trägt zu einer qualitativ hochstehenden Berufsbildung bei. Die Anbieter von

Berufsbildung – die Lernorte – stellen die Qualitätsentwicklung der Berufsbildung sicher. Die Zuständigkeiten der jeweiligen Akteure richten sich nach den Aufgaben im Rahmen der Verbundpartnerschaft. Wo Schnittstellen bestehen, arbeiten die Akteure situations- und sachbezogen zusammen. Durch die konsequente Ausrichtung auf den Arbeitsmarkt ist die Berufsbildung sowohl effizient als auch effektiv organisiert. Dies zeigt sich unter anderem darin, dass die produktive Leistung der Lernenden in der beruflichen Grundbildung die Bruttokosten für ihre Ausbildung übersteigt. Die Berufsbildung bietet für unterschiedlichste Interessen und Fähigkeiten passende Bildungsangebote dank der grossen Vielfalt von beruflichen Grundbildungen und Abschlüssen der höheren Berufsbildung. Zudem stehen insbesondere für Jugendliche vor oder in der beruflichen Grundbildung diverse Beratungs- und Begleitungsangebote zur Verfügung. Quelle: Zahlen und Fakten 2020, SBFI 12/2020

VERBANDSSEITE

Geschätzte Verbandsmitglieder Der Auszug aus der Broschüre des Staatssekretariats für Bildung, Forschung und Innovation (SBFI) beschreibt die schweizerische Berufswelt, wie wir sie kennen. Ein Teil davon ist der Beruf des Chemie- und Pharmatechnologen und des Chemie- und Pharmapraktikers. Wir als Berufsverband, unter dem Namen des Schweizerischen Chemie- und Pharmaberufe Verband, setzen uns dafür ein, die beiden Berufe auf dem Stand der Zeit zuhalten. Dies bedingt eine wiederkehrende Überprüfung der Bildungsverordnung auf ihre Inhalte. Dies erfolgt bei den Lehrberufen alle fünf Jahre und startet beim CPT wieder im 2021. Das Ziel der Schulstandorte, des Verbandes sowie der Firmen ist es, den Lehrgängerinnen und Lehrgänger einen fortschrittli-

chen Lehrberuf anbieten zu können. Aufgrund der aktuellen Lage im 2020 konnte der SCV einige Termine nicht durchführen. Im Vordergrund steht sicher die DV 2020, welche im 2021 nachgeholt werden muss. An einer DV werden auch die verschiedenen Ämter bestätigt. In diesem Jahr sind wir einfach davon ausgegangen, dass alle ihre Tätigkeiten weiterführen möchten. An dieser Stelle allen einen herzlichen Dank für die

wertvolle geleistete Arbeit auch für das Jahr 2020. Vom Zentralvorstand aus haben wir in der Nordwestschweiz im August 2020 an zwei Standorten versucht, bereits die Lernenden dafür zu motivieren im Verband als Freimitglied mitzumachen. Nach der Auswertung in der ersten Hälfte des Monats November 2020 mussten wir zur Kenntnis nehmen, dass sich niemand der Angesprochenen als neues «Mitglied» für den Verband inte-

ressiert hat. Es wird auch eine Herausforderung für die Zukunft für uns bleiben, neue Mitglieder anzuwerben. Wie bereits mehrfach angesprochen, suchen wir einen Nachfolger für unser ZV-Mitglied Peter. Peter ist im ZV als Kassier tätig und wir müssen uns auf eine Übergabe vorbereiten. Wenn jemand sich dafür angesprochen fühlt, kann er sich gerne unter praesident@cp-technologe.ch bei mir melden. In der Hoffnung, dass wir im 2021 wieder einen etwas normaleren Verbandsbetrieb führen können, möchte ich Euch und Euren Familien alles Gute für die kommenden Festtage und das neue Jahr wünschen. Allen wünsche ich Gesundheit und alles Gute. Im Namen des Zentralvorstandes des SCV. Kurt Bächtold, Präsident SCV

SEKTION NORDWESTSCHWEIZ Bowling Event vom 20. November 2020

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bei der Richtungsabgabe haben wir oft geklatscht, gelacht, geschmunzelt oder einfach nur den Kopf geschüttelt. Zum Glück mussten keine Stilnoten verteilt werden, doch unter dem Strich blieb der Spassfaktor überdurchschnittlich. Die überragensten Spieler waren Paul und Peter, immer vorne mit dabei mit etlichen Strikes. Marlis überzeugte durch ihre Spielweise, man sah deutlich, dass sie Übung hat. Auch Christa und Martin sind nicht untalentiert und lernten schnell dazu. Nach gewisser Zeit wurde das Licht auf die Bahn gelenkt und

ein bisschen «Las Vegas»-Stimmung kam auf. Wir gaben alles und spüren heute unsere Arme und etwas auch den Rücken.

Ein stimmiger, toller Abend, definitiv zum Wiederholen. Martin Nagel

Bild: Mar tin Nagel

Mit unserem Bowling Event 2020 ging das Jahresprogramm von der SCV-Sektion Nordwestschweiz im Restaurant Vicino in Muttenz zu Ende. Gesamthaft fünf Teilnehmer trafen sich zu diesem Event im Covid-19-Jahr, darunter erfahrene, fast schon Profis und auch Beginners versuchten sich beim Schieben einer Kugel auf zehn Kegel. Jeder versuchte sein Bestes zu geben trotz Corona-Maske. In den Disziplinen Heben und Abwägen der Kugel, beim Anlaufnehmen, beim Werfen resp. Stossen oder Schieben, sowie

BowEvent2020: Eine zufriedene Truppe posiert kurz für das Foto.

PRODUKTE

80-GHz-Radarmessumformer für Füllstandmessungen

Siemens bietet zwei neue Geräte als Erweiterung der 80-GHz-Radarmessumformer-Serie Sitrans LR100 an. Diese kompakten Hochfrequenz-Messumformer sorgen für robuste, zuverlässige Messungen – selbst in rauen Umgebungen. Beide können schnell und einfach aufgebaut werden. Der Sitrans LR140 mit 4–20 mA wird einfach über Bluetooth-Technologie und die Sitrans-mobile-IQ-App konfiguriert. Der Sitrans LR150 bietet eine

Bedienoberfläche mit vier Schaltflächen auf einer optionalen Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) zum Konfigurieren oder Überwachen. Die Konfigurierung kann auch drahtlos über BluetoothTechnologie und die Sitrans-mobileIQ-App erfolgen oder aus der Entfernung mit 4–20 mA/Hart über Simatic Process Device Manager (PDM). Der leicht bedienbare Quick Start Wizard sorgt dafür, dass der Messumformer innerhalb weniger

Bild: Uwe Mar tin

Neue Farben im Spiel

Die Kautschukböden von Nora sind ab sofort in einem erweiterten «norament nTx»-Produktportfolio erhältlich, das 32 Standardfarben umfasst. «nora nTx» ist eine innovative Technologie für die professionelle und schnelle Verlegung von Kautschukböden der Firma Nora. Die Beläge sind ab Werk mit einer Kleberückseite ausgestattet, die mit einer Schutzfolie versehen ist, so dass der Boden mit wenigen Handgriffen sauber und sicher verlegt werden kann und sofort einsatzbereit ist. Für Industriebetriebe bedeutet dies, dass die vorübergehende Stilllegung von Produktionsanlagen wegen eines Bodenaustauschs vermieden werden kann. «norament nTx» ist in den drei Designs «norament grano», «norament

satura» und «norament arago» erhältlich. Die erweiterte Farbpalette umfasst jetzt neben verschiedenen Grau- und Beigetönen auch bunte Farben wie Rot oder Grün, die es erlauben, Bereiche im Raum zu akzentuieren. «nora nTx» kann auf vorhandenen Belägen installiert werden sowie auf den für Neubauten typischen Unterböden aus Beton oder Zementestrich – auch erhöhte Restfeuchte ist kein Pro blem.

Nora Flooring Systems AG Seestrasse 78 CH-8703 Erlenbach +41 44 835 22 88 info-ch@nora.com www.nora.com/schweiz

Minuten einsatzbereit ist. Die spezifische Mikrochiptechnologie erfasst mit ihrer schnellen Reaktionszeit und sehr hohen Empfindlichkeit selbst die schwächsten Signale. Die zuverlässigen Messwerte führen dazu, dass der Bediener sich keinen gefährlichen Situationen auszusetzen braucht, also nicht in Tanks klettern, sich nicht über Wannen oder Sammelbehälter beugen oder in enge Räume zwängen muss, um die Messgeräte zu warten. Die «Zero blanking distance»-Funktion ermöglicht Messungen direkt bis zum Sensor und vermeidet damit kostspielige Überfüllungen. Mit einer Messgenauigkeit von zwei Millimetern wird die Betriebssicherheit im gesamten Anwendungsbereich erhöht. All diese robuste Leistung steckt in einem Tauchgehäuse aus korrosionsbeständigem Material.

Die Einbindung der Grenzstandmesswerte oder Prozesssteuerungsdaten in betriebliche Abläufe kann neue Möglichkeiten eröffnen, schnell auf Sicherheitsfragen, Prozessanalysen und Verbesserungspotenziale zu reagieren. Aus der komfortablen Umgebung des Leitstands heraus lassen sich Füllstände oder Diagnose- und Wartungsdaten leicht überwachen oder mit der Siemens MindSphere, dem Cloud-basierten, offenen IoT-Betriebssystem oder jeder anderen gewünschten IoT-Lösung verbinden. Siemens Schweiz AG Freilagerstrasse 40 CH-8047 Zürich +41 848 822 844 info.ch@siemens.com www.siemens.com

Statische Mischer sind zum Einsatz bereit

Statische Kenics-Mischer ermöglichen ein präzises Mischen und Dispergieren aller fliessfähigen Produkte ohne die Verwendung beweglicher Teile. Dies wird durch das Umlenken der Fliessmuster erzielt. Statische Kenics-Mischer werden derzeit in zahlreichen Verarbeitungsanwendungen eingesetzt. Sie senken die Prozesskosten und verbessern auf signifikante Weise die Effizienz, Geschwindigkeit und Steuerbarkeit des Mischvorganges. Statische Kenics-Mischer sind in einer Vielzahl von Märkten zu finden, wie etwa in chemischen Anwendungen, der Raffination, Polymerisation, Lebensmitteln, Zellstoff- und Papierbearbeitung sowie der Wasser- und Abwasserbehandlung. Diese hocheffizienten Mischer eignen sich auch für andere kritische Prozesse, wie zum Beispiel:

– Besserer Wärmeaustausch im Produkt – Wendelmischer (Typ KM) – Mischen von hochviskosen Medien - Gittermischer (Typ KMX-V) – Einmischen von geringen Dosiermengen in grosse Hauptströme (Typen HEV, UTS) – Laminare bzw. turbulente Mischung bei Statischen Mischern (Typ KM) – Flüssig-Flüssig-Dispersion – schnelle und feine Tropfenverteilung (Typ KM) – Gasförmig-Flüssig-Dispersionen – Gase können in turbu lente Flüssigkeiten eingearbeitet werden (Typen KMX-V, KM) AxFlow ist seit Jahren exklusiver Vertriebspartner für die statischen Kenics-Mischer der Firma NOV.

AxFlow GmbH Theodorstrasse 105 D-40472 Düsseldorf +49 800 2935693 info@axflow.de www.axflow.de

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PRODUKTE

Vollautomatisch dem Stickstoff auf der Spur

Mit dem Autosampler KjelROC steht Laboratorien ein zuverlässiges Instrument für die Bestimmung von Stickstoff nach der Kjeldahl- Methode zur Verfügung. Die Analyse von Proben nach Aufschluss erfolgt vollautomatisch ohne manuellen Eingriff – auch über Nacht. Der Autosampler führt die Analyse eines kompletten Racks mit 20 Po-

sitionen durch. Fünf zusätzliche Positionen auf einem speziellen Express-Rack können dabei jederzeit mit Blind- oder Expressproben beladen werden. Das Proben-Rack wird nach dem Aufschluss als Ganzes in den Autosampler eingesetzt, so dass die Gefahr eines Positionierungsfehlers der Probenrohre vermieden wird. Die Analyseergebnisse können vom Instrument drahtlos auf elektronische Geräte (PC, Tablet, Smartphone) übertragen werden. Zu guter Letzt: Alle empfindlichen Teile sind für die tägliche bzw. monatliche Wartung zur Reinigung leicht zugänglich. Contrec AG Riedstrasse 6 CH-8953 Dietikon +41 44 746 32 20 info@contrec.ch www.contrec.ch

Schnelle und umweltfreundliche Kühlung – für grosse Volumen

HAHL1008S heisst der neue Tiefkühlschrank von Harris. Sein grosses Fassungsvermögen von 1008 Litern verteilt sich auf vier Böden und ist ausreichend für bis zu 770 2”-Cryoboxen. Er ist einer der ersten Tiefkühlschränke des Herstellers in dieser beachtlichen Grösse mit K6-konformem, natürlichem Kältemittel und dadurch besonders umweltfreundlich. Zudem verfügt der HAHL1008S über zwei äusserst effiziente parallele Kompressoren mit Direktkühltechnik für einen Kühltemperaturbereich von –40 bis –86 °C. Der Tiefkühlschrank kann bei Umgebungstemperaturen von 16 bis 32 °C betrieben werden. Eine einfache und

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intuitive Bedienung ermöglicht der 7”-LED-Touchscreen auf der Vorderseite der Tür. Ein System im Tiefkühlschrank zeichnet ausserdem kontinuierlich Daten auf, die mittels USB-Anschluss übertragen und gespeichert werden können. Analog ist ein potenzialfreier Alarm-Anschluss vorhanden. Optional kann der Tiefkühlschrank mit einem CO2 -gestützten Notversorgungssystem geliefert werden. Der Tiefkühlschrank HAHL1008S ist ideal geeignet für die Anwendung in Forschungs- und Entwicklungslaboren der pharmazeutischen und biotechnologischen Industrie, in Laboren von Universitäten und Hochschulen, in Spitälern sowie in der Elektronik- und Lebensmittelindustrie.

Adolf Kühner AG Dinkelbergstrasse 1 CH-4127 Birsfelden +41 61 319 93 93 office@kuhner.com www.kuhner.com

Thermische Kondensatableiter

Thermische Kondensatableiter werden zum Ausschleusen von Kondensat aus Wasserdampf bei Heizprozessen mit geringen Lastschwankungen verwendet, ins besondere bei Sattdampf- und Heissdampfleitungen, Begleitheizungen und Lufterhitzern. Diese robusten Kondensatableiter eignen sich zudem auch optimal als schnell ansprechende Dampfentlüfter.

Bei Kondensatableitern mit Thermovit-Reglern werden die Öffnungs- und Schliessvorgänge durch das Zusammenwirken von Bimetall-Platten und Stufendüse gesteuert. Genau dieses Funktionsprinzip macht die Kondensatableiter der Baureihe BK von Gestra schnell ansprechend, leistungsstark und sehr widerstandsfähig. Bei Ramseyer findet man für alle Anforderungen eine umfassende Auswahl an verschiedenen Funktionstypen und Ausführungen. Zudem bietet die Firma Dienstleistungen, mit denen Dampf- und Kondensatsysteme zuverlässig geprüft und überwacht werden können.

André Ramseyer AG Industriestrasse 32 CH-3175 Flamatt +41 31 744 00 00 info@ramseyer.ch www.ramseyer.ch

Innovatives Pipettieren – ganz ergonomisch

Die Mikropipetten Acura manual garantieren sowohl bei Routinearbeiten als auch bei komplizierten Pipettierprozessen höchsten Komfort und zuverlässige Resultate. Das ergonomische Design und die äusserst sanfte Betätigung aller Funktionen mindern die Belastungen der Hand. Ein grosszügiges Anzeigefenster auf der Frontseite aller Pipetten ermöglicht eine jederzeit einfache und exakte Volumenablesung. Alle Pipetten 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 Stopp- Mechanismus gehören komplizierte Justierungsverfahren 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. Die Pipetten der Linie Acura manual verfügen über eine Garantie von drei Jahren.

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