ChemieXtra 9/2020

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September 2020

Offizielles Organ des Schweizerischen Chemie- und Pharmaberufe Verbandes

DIE FACHZEITSCHRIFT FÜR DIE CHEMIE- UND LABORBRANCHE

Making our world more productive

Alles unter Kontrolle

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EDITORIAL A U S WA H L IST DAS

Prall ab!

Der Mensch sei ein Gewohnheitstier, heisst es häufig abwertend oder «einen alten Baum verpflanzt man nicht». Solche Redensarten oder Sprüche haben durchaus einen wahren Kern – oder wie lässt es sich denn sonst erklären, dass beispielsweise das Frauenstimmrecht in der Schweiz erst 1971 in Kraft trat? Generell braucht es viel, sehr viel, bis der Mensch sich ändert und wirklich umdenkt.

Aber dies ist nicht nur negativ zu sehen. Gerade die Pharmaindustrie ist normalerweise dazu geneigt, konservativ zu operieren. Schliesslich sol-

FÜR IHR LABOR.

len ihre Produkte und Dienstleistungen einen hohen Sicherheitsstandard gewährleisten. Sie müssen lupenrein sein. Da gibt es wenig Spielraum für exotische Experimente. Zwar macht diese konservative Haltung die Prozesse äusserst stur, aber auch unglaublich widerstandsfähig. Betrug und Manipulationen werden auf ein Minimum reduziert, das Vertrauen in hochwertige Produkte maximiert.

Die Psychologie hat für dieses Phänomen der Widerstandsfähigkeit bereits einen wohlklingenden Begriff eingeführt: die Resilienz. Das Wort stammt aus dem lateinischen Verb «resilire», zu Deutsch «abprallen» und versinnbildlicht die starke Fähigkeit des Menschen, mit unglaublichen Schicksalsschlägen klarzukommen. Diese prallen wie ein Gummiball einfach von ihm ab und tangieren ihn nicht.

Eine solch bemerkenswerte Charaktereigenschaft besitzt nicht nur der

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Mit unserer Auswahl geht es kraftvoll voran.

Einzelne. Auch ganze Gemeinschaften, Firmen und Industrien zeigen Resilienz und blicken vorwärts. Hätte unsere Spezies diese Eigenart nicht entwickelt, gäbe es uns vermutlich längst nicht mehr. Gute und zuverlässige Strukturen werden gestärkt, denn sie sind nötiger denn je. Neue Partnerschaften werden geschmiedet und sinnvolle Investitionen getätigt.

Zu guter Letzt noch ein Hinweis: Als Hauptmedienparter der Ilmac Lausanne freuen wir uns auf ein baldiges Wiedersehen am 7. und 8. Oktober 2020. Lesen Sie hierzu das Interview mit dem Messeleiter Michael Bonenberger ab Seite 36.

In diesem Sinne wünschen wir Ihnen viel Vergnügen beim Lesen!

Zusammen durchstarten. #zusammenstark carlroth.ch

Roger Bieri redaktion@sigwerb.com 9/2020

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INHALTSVERZEICHNIS

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FOKUS

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Die Immunzellen greifen an

Unser ausgeklügeltes Immunsystem ist gegen so manchen Eindringling gewappnet. Dieses Meisterwerk der Natur birgt bis heute unzählige Geheimnisse und hält die Forschung auf Trab.

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In rauchfreien Räumen raucht man mit

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ERNÄHRUNG Zuckerkonsum verkürzt das Leben

CHEMIE Langjähriges Rätsel gelüftet

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MEDIZIN

BIOWISSENSCHAFTEN Körpereigene Bakterien verraten Krebsart

Die Erbsubstanz von Mikroorganismen in Patientinnen und Patienten kann Hinweise auf eine Krebserkrankung geben.

Bisher ging man davon aus, dass diese verkürzte Lebenserwartung vor allem die Folge der Stoffwechselstörungen wie Diabetes ist. Doch diese Annahme könnte falsch sein.

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IN KÜRZE

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NEWS

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VERANSTALTUNGEN «Schaut, es bewegt sich etwas!»

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LABOR Massenspektrometer läuft auf Hochtouren

IMPRESSUM

Die Fachzeitschrift für die Chemie- und Laborbranche

Erscheinungsweise 10 × jährlich Jahrgang 10. Jahrgang (2020) Druckauflage 10 900 Exemplare WEMF / SW-Beglaubigung 2019 10 005 Exemplare Total verbreitete Auflage 2 280 Exemplare davon verkauft ISSN-Nummer 1664-6770 Internet www.chemiextra.com Geschäftsleiter Andreas A. Keller

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Michael Bonenberger erklärt uns im Interview, wie die lokale und überschaubare Veranstaltung mit den entsprechenden Hygienemassnahmen durchgeführt wird. Er verrät uns aber auch, was sich aufgrund der schwierigen Situation geändert hat.

Herausgeber/Verlag SIGWERB GmbH Unter Altstadt 10, Postfach CH-6302 Zug +41 41 711 61 11 info@sigwerb.com www.sigwerb.com

Vorstufe Triner Media + Print Schmiedgasse 7 CH-6431 Schwyz +41 41 819 08 10 beratung@triner.ch www.triner.ch

Anzeigenverkaufsleitung Thomas Füglistaler

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Jahresabonnement Schweiz: CHF 38.00 (inkl. Porto/MwSt.) Jahresabonnement Ausland: CHF 58.00 (inkl. Porto)

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

Copyright Zur Veröffentlichung angenommene Originalartikel gehen in das ausschliessliche Verlagsrecht der SIGWERB GmbH über.

Nachdruck, fotomechanische Vervielfältigung, Einspeicherung in Datenverarbeitungsanlagen und Wiedergabe durch elektronische Medien, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des Verlags. Für unverlangt eingesandte Manuskripte wird keine Haftung übernommen.

Redaktionelle Mitarbeit Alexander Jegge Dr. Kurt Hermann

Copyright 2020 by SIGWERB GmbH, CH-6302 Zug

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INHALTSVERZEICHNIS

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EXPONATE

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Prozesse in der Cannabis-Rohölgewinnung

FIRMEN BERICHTEN La chimie dans le domaine de la santé

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TERMINE

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PUBLIREPORTAGE

FORSCHUNGSWELT

WERKSTOFFE

PRODUKTE

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LIEFERANTEN­ VERZEICHNIS

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ZUM TITELBILD

VERBANDSSEITEN SCV-Informationen

Wie Feinstaub aus Abgasen entsteht

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Une grande avancée expérimentale

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Smarte Sicherheit – egal unter welchem Druck

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VERFAHRENSTECHNIK

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FOKUS

An zwei Fronten

Die Immunzellen greifen an Spätestens seit dem neuartigen Coronavirus Sars-CoV-2 interessieren wir uns verstärkt für allerlei Fragen rund um unser Immunsystem und den molekularen Vorgängen während einer Infektion. Was geschieht, wenn ein Krankheitserreger wie ein Bakterium oder ein Virus in unseren Körper eindringt? Unser Immunsystem ist hochkomplex. Eine «Armada» von unterschiedlichen Immunzellen eliminieren den Erreger und schützen so unseren Körper.

Roger Bieri

Bild: National Institutes of Health (NIH), gemeinfrei

Influenzaviren oder Coronaviren gelangen in der Regel über die Schleimhäute der Atemwege in unseren Organismus. Viren dringen in gesunde Körperzellen ein und missbrauchen sie für die eigene Vermehrung, da sie als leblose Partikel nicht über die nötigen Strukturen für eine wirtsunabhängige Fortpflanzung verfügen. Sobald pathogene Mikroorganismen oder Viren unsere physikalischen oder chemischen Barrieren durchbrochen haben, kommt eine Reihe von unterschiedlichen Immunzellen ins Spiel. Sie fressen die Eindringlinge auf, zerstören sie oder neutralisieren sie mithilfe von Antikörpern. Zudem bilden sie Gedächtniszellen aus, die spezifische Erreger bei einer zweiten Infektion erkennen und sofort neutralisieren können.

Bild 1: Ästhetisches 3-D-Modell einer dendritischen Zelle. Sie aktiviert die T-Zelle.

Das unspezifische Immunsystem Klassischerweise wird das Immunsystem in zwei Gruppen unterteilt: das unspezifische und das spezifische (adaptive) Immunsystem. Diese zwei Systeme arbeiten Hand in Hand. Das unspezifische Immunsystem ist evolutionsbiologisch die wohl ältere Variante. Oft wird sie auch als angeborenes Immunsystem bezeichnet. Dieser Gruppe gehören Immunzellen an, die nur die allgemeinen Oberflächenmerkmale von Pathogenen erkennen. Diese Muster heissen pathogenassoziierte molekulare Muster (Pamp). So agieren diese Zellen auch gleich als erste gegen den fremden Eindringling, denn sie erkennen ihn unabhängig vom Erregertyp. Sie bilden, vereinfacht gesagt, die vorderste Front der Immunabwehr. Allerdings sind sie nicht in der 4

Lage, die spezifischen Merkmale bestimmter Erreger zu erkennen. Hierbei braucht der Körper die spezifische Immun­abwehr, die etwas mehr Zeit benötigt, bis sie startklar ist, aber dank einem ausgeklügelten System den «Fingerabdruck» des Erregers ganz genau kennt und ihn dadurch effizient vernichtet.

Erreger dringt in den Körper ein Wenn Bakterien oder andere Pathogene die physikalischen und chemischen Barrieren des Körpers passieren, nehmen die Immunzellen ihre Arbeit auf. Zuerst tummeln sich die Erreger im Gewebe und werden dort von «der vordersten Front» erkannt: Fresszellen nehmen die Erreger auf und setzen schliesslich bestimmte chemi-

sche Stoffe frei (Cytokine und Chemokine). Diese Stoffe lösen dann eine Entzündung aus: Die Zellmembranen des Gewebes werden durchlässiger, die Gefäs-

Rätselhaftes Immunsystem Das Immunsystem birgt bis heute viele Rätsel. Es zeichnet sich durch ein hochkomplexes Zusammenspiel von Immunzellen, anderen Zellen, körpereigenen Bakterien und unterschiedlichen Umwelteinflüssen aus. Zahlreiche Faktoren können dieses System positiv wie auch negativ beeinflussen. Die hier in diesem Artikel dargestellten Mechanismen sind stark reduziert und sehr vereinfacht wiedergegeben.

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FOKUS www.sterico.ch info@sterico.ch

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DAMPFSTERILISATOREN Bild: Shutterstock

KAMMERVOLUMEN VON 25 - 200 LITER Bild 2: Eine cytotoxische T-Zelle erkennt dank des Peptid-Proteinkomplexes (Antigen) auf der Oberfläche der infizierten Zelle den Erreger und leitet die Zerstörung der ehemals gesunden Körperzelle ein.

se erweitern sich. Es kommt zu der berühmten Rötung und Schwellung wie bei einer Entzündung üblich. Aufgrund der Gefässerweiterung fliesst vermehrt Lymphflüssigkeit zum Infektionsort. In dieser Flüssigkeit befinden sich unter anderem Zellen des adaptiven Immunsystems – der zweiten Front. Wichtigste Akteure dabei sind die Lymphocyten, die – im besten Fall – den Eindringling erkennen und spezifisch gegen diesen vorgehen.

Das adaptive Immunsystem

Bild: Shutterstock

Zu den Lymphocyten des adaptiven Immunsystems gehören zwei Arten von Zellen: die B- Lymphocyten (B-Zellen) und die T-Lymphocyten (T-Zellen). Normalerweise sind diese Zellen inaktiv, man sagt, sie sind naiv. Diese naiven Zellen schwimmen nicht nur in der Lymphflüssigkeit herum, sie verteilen sich auch im Blut.

Wenn es nun zu einer Infektion kommt,

Bild 3: Von der Plasmazelle produzierte Antikörper binden an Antigene eines Corona­ virus (künstlerische 3-D-Illustration).

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müssen die naiven Lymphocyten zuerst aktiviert werden. Dies geschieht z. B. durch die dendritischen Zellen (siehe Bild 1).

Diese zu den unspezifischen Immunsystem gehörenden Fresszellen vertilgen den Eindringling. Anschliessend präsentieren sie dem naiven T-Lymphocyten das Antigen des Erregers auf ihrer Zelloberfläche.

Der Rezeptor des noch inaktiven Lymphocyten geht eine Verbindung mit dem präsentierten Antigen ein. Die Zelle wird aktiviert und differenziert sich zu einer neuen, grösseren Zelle, dem Lymphoblasten. Dieser Schritt ist wichtig, denn dank der Aktivierung der T-Zelle kommt eine Kaskade an adaptiven Immunzellen erst zum Zug. Die aktivierte T-Zelle, man sagt T-Effektorzelle, kennt mehrere Gesichter. Es bilden sich nämlich verschiedene aktive T-Zellen aus. Beispielsweise gibt es die T-Helferzelle. Eine Form der T-Helferzelle aktiviert die B-Zelle. Die B-Zelle ist die prominente Zelle des Immunsystems, die – aktiviert als Plasmazelle – Antikörper produziert (siehe Bild 3), die den Erreger markieren und neutralisieren. Dank der Markierung werden die Pathogene noch effektiver von der körpereigenen Abwehr bekämpft. Neben den T-Helferzellen werden auch cytotox­ ische T-Zellen gebildet. Diese fressen beispielsweise die von Viren befallenen Körperzellen auf und zerstören auf diese Weise die Virenfabriken (siehe Bild 2).

Einige T-Zellen als auch B-Zellen differenzieren sich zu Gedächtniszellen, die den gleichen Störenfried bei einer erneuten Infektion sofort erkennen. Die Immunabwehr arbeitet dann wesentlich besser, die Aktivität des Eindringlings wird dann ziemlich schnell im Keim erstickt. Kurz gesagt, der Körper ist immun.

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FOKUS

Mikroorganismus misst Körpertemperatur

Bestimmte Erreger nur bei Fieber aktiv Viele bakterielle Krankheitserreger scheiden Giftstoffe aus, sobald sie sich im Wirt befinden, um dessen Immunantwort zu unterdrücken. Sie stellen krankmachende Substanzen aber erst dann her, wenn die Temperatur stimmt. Dazu verwenden sie ein spezielles Thermometer. Wie das genau auf molekularer Ebene geschieht, wenn der Durchfallerreger Yersinia pseudotuberculosis auf Angriff schaltet, haben Forscherinnen und Forscher der Ruhr-Universität Bochum (RUB) untersucht.

Die Forschenden nahmen dazu sogenannte RNA-Thermometer unter die Lupe, die den Bakterien signalisieren, ob sie sich bereits im Wirt befinden. In Kooperation mit Kollegen des Helmholtz-Instituts für Infektionsforschung Braunschweig zeigten sie ausserdem, dass Bakterien mit deaktiviertem RNA-Thermometer keine Infektion mehr auslösen können. Über die Studie berichtet die Zeitschrift «Plos Pathogens».

«Aus vorangegangenen Arbeiten wussten wir, dass Yersinia-Bakterien sehr sensibel auf Temperaturänderungen reagieren und die Anwesenheit in ihrem Wirt anhand der Körpertemperatur erkennen», sagt Prof. Dr. Franz Narberhaus vom Lehrstuhl für Biologie der Mikroorganismen der Universität Bochum. Verantwortlich für die Temperaturmessung sind die RNA-Thermometer.

Dabei handelt es sich um Abschnitte in der Boten-RNA vieler Gene, die den Bauplan für die krankmachenden Substanzen enthalten.

Über den untersuchten Erreger Der Durchfallerreger Yersinia pseudotuberculosis ist nahe verwandt mit dem Pesterreger Yersinia pestis. Das Bakterium wird über verunreinigte Lebensmittel übertragen. Sobald es im Darm des warmblütigen Wirts angekommen ist, sekretiert es das sogenannte CnfY-Toxin, welches akute Entzündungsreaktionen auslöst und die Wirkung anderer krankmachender Sub­ stanzen verstärkt.

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Bild: RUB, Kramer

Bei 37 Grad Celsius schmilzt das RNA-Thermometer auf

Christian Twittenhoff (rechts) und Franz Narberhaus haben ein Modell erstellt, das zeigt, wie das RNA-Thermometer aufschmilzt.

Bei niedrigen Temperaturen, also ausserhalb des Wirts, verhindern die RNA-Thermometer ihre Proteinproduktion. Erst nach erfolgreicher Infektion des warmblütigen Wirtes, also bei einer Temperatur von etwa 37 Grad Celsius, schmelzen die RNA-Strukturen auf. Dann können sie in Proteine umgeschrieben werden, die eine für den Wirt schädliche Wirkung entfalten. In der aktuellen Publikation beschreiben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler den zugrunde liegenden Schmelzmechanismus des RNA-Thermometers für einen der Giftstoffe von Yersinia pseudotuberculosis, das CnfY-Toxin.

Bakterien ohne Thermometer sind wirkungslos Der Bochumer Doktorand Christian Twittenhoff zeigte anhand von isolierten Zell-

bestandteilen des Durchfallerregers, an welchen Stellen das RNA-Thermometer für das CnfY-Toxin aufschmilzt und welche Struktur es dabei annimmt. Der Biologe erstellte ein Modell, das dokumentiert, wie sich das Thermometer öffnet. Es zeigt auch, wie das Ribosom – der Zellbestandteil, an dem die Boten-RNA in Proteine übersetzt werden – an die Boten-RNA andockt.

In Zusammenarbeit mit der Gruppe von Prof. Dr. Petra Dersch, früher am Helmholtz-Institut in Braunschweig, jetzt an der Universität Münster, demonstrierten die Forscher ausserdem, welche Rolle das RNA-Thermometer für den Krankheitsprozess spielt. Sie infizierten Mäuse mit Yersinia-Bakterien, die entweder funktionierende RNA-Thermometer besassen oder inaktivierte RNA-Thermometer, die nicht bei 37 Grad Celsius aufschmelzen konn9/2020

FOKUS

Bild: gemeinfrei

Ähnliche Mechanismen in anderen Bakterien vermutet

Elektronenmikroskopische Aufnahme Bakterien der Gattung Yersinia.

von

ten. Die Bakterienstämme mit modifizierten RNA-Thermometern waren nicht in der Lage, Mäuse krank zu machen. «Die Ergebnisse haben gezeigt, wie wichtig ganz kurze regulatorische RNA-Sequenzen für den erfolgreichen Infektionsverlauf eines Bakteriums sein können», resümiert Christian Twittenhoff, der Erstautor dieser Studie.

Christian Twittenhoff verglich das Gen des CnfY-Toxins mit Toxin-Genen anderer Krankheitserreger mithilfe von bioinformatischen Methoden. Die Analyse legt nahe, dass auch andere Toxin-Gene durch RNA-Thermometer reguliert sein könnten.

«Obwohl die Sequenzen sehr unterschiedlich sind, können wir vorhersagen, welche RNA-Strukturen vermutlich als Thermometer fungieren», erklärt er.

«RNA-Thermometer funktionieren über einen sehr einfachen Mechanismus, der sich wahrscheinlich im Laufe der Evolution bewährt und deshalb vielfach und unabhängig voneinander entwickelt hat», vermutet Franz Narberhaus. Grundsätzlich könne man einer bakteriellen Infektion vorbeugen, indem man das Aufschmelzen solcher RNA-Strukturen verhindere. «Substanzen,

die RNA-Thermometer im geschlossenen Zustand einfrieren, sind aber bisher nicht bekannt», so Narberhaus weiter.

Originalpublikation Christian Twittenhoff, Ann Kathrin Heroven, Sabrina Mühlen, Petra Dersch, Franz Narberhaus, «An RNA thermometer dictates production of a secreted bacterial toxin», PLos Pathogens (2019); DOI: 10.1371/ journal.ppat.1008184Pathogens; 2019

Kontakt Prof. Dr. Franz Narberhaus Ruhr-Universität Bochum Universitätsstrasse 150 D-44801 Bochum +49 234 32 23100 franz.narberhaus@rub.de www.ruhr-uni-bochum.de

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FOKUS

Microbiom beeinflusst Antikörperrepertoire

Darmbakterien stärken unser Immunsystem Unsere Darmflora enthält Billionen von Bakterien, die nicht nur für unsere Verdauung, sondern auch für ein gesundes Immunsystem unerlässlich sind. Forschende des Departments für Biomedical Research (DBMR) der Universität Bern und des Inselspitals, Universitätsspital Bern konnten nun zeigen, wie diese gutartigen Darmbakterien die weissen Blutkörperchen zur Produktion von Antikörpern anregen, noch bevor diese auf schädliche Erreger treffen.

Nun konnte eine Gruppe von Forschenden um Prof. Stephanie Ganal-Vonarburg und Prof. Andrew Macpherson vom Department for Biomedical Research (DBMR) der Universität Bern und der Universitätsklinik für Viszerale Chirurgie und Medizin des Inselspitals zeigen, dass die Darmbakterien die Produktion von Antikörpern beeinflussen können, noch bevor die B-Zellen überhaupt mit körperfremden Erregern in Kontakt kommen. Die Ergebnisse ihrer Studie wurden im Journal «Nature» publiziert.

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Eine 3-D-Illustration eines Antikörpers. Das Repertoire von Antikörpern hängt nachweislich von den Bakterien im Darm ab.

auf unterschiedliche Weise – je nachdem, um welche Darmbakterien es sich handelt und wo die Exposition erfolgt», erklärt Andrew Macpherson. «Dies deutet darauf hin, dass die Darmbakterien die Entwicklung unserer Antikörper steuern, bevor wir eine ernsthafte Infektion bekommen, und dass dieser Prozess sicherlich nicht zufällig ist.»

Immunreaktion im Blut anders als im Darm In der Darmschleimhaut befinden sich andere Arten von Antikörpern als im Blutkreislauf. Mithilfe der leistungsfähigen genetischen Analyse zeigten die Forschenden, dass die Bandbreite der verschiedenen Antikörper, die im Darm produziert werden, weitaus geringer ist als die, die im Körper ausserhalb des Darms gebildet werden.

Bild: zvg

Die Zahl der gutartigen Bakterien, die in unserem Darm leben, entspricht in etwa der Zahl der Zellen in unserem Körper.

Meistens bleiben diese Bakterien innerhalb des Darms und dringen nicht in das Körpergewebe ein. «Ein gewisses Eindringen in die Blutbahn ist jedoch unvermeidlich, da der Darm nur eine einzige Schicht von Zellen aufweist, die das Innere des Darmrohrs von den Blutgefässen trennen, die wir zur Aufnahme unserer Nahrung benötigen», sagt Stephanie Ganal-Vonarburg.

Die Forschenden verfolgten den Weg der Darmbakterien innerhalb und ausserhalb des Darms und ihre Auswirkungen auf die B-Zellen. Dafür setzte Ko-Erstautor Julien Limentiakis speziell entwickelte Computerprogramme ein, um Millionen von genetischen Sequenzen zu verarbeiten, die das Antikörperrepertoire von B-Zellen vergleichen, je nachdem, ob die Darmbakterien im Darm bleiben oder ob sie in den Blutkreislauf gelangen. «In beiden Fällen wird das Antikörperrepertoire verändert, jedoch

Bild: Adpic

Antikörperproduktion und der Aufenthaltsort

Prof. Dr. rer. nat. Stephanie Ganal-Vonarburg, Department for Biomedical Research (DBMR) der Universität Bern und Universitätsklinik für Viszerale Chirurgie und Medizin am Inselspital.

«Das bedeutet, dass das Immunsystem, sobald schädliche Bakterien in den Körper gelangen, viel mehr Möglichkeiten hat, sie zu bekämpfen, während Antikörper im Darm hauptsächlich nur diejenigen schäd9/2020

FOKUS

lichen Bakterien binden, denen sie jeweils begegnen», erklärt Ganal-­Vonarburg.

Im Laufe ihres Lebens sehen sich Säugetiere einer Vielzahl unterschiedlicher Erreger gegenüber. Daher ist es wichtig zu wissen, wie sich das Antikörperrepertoire anpasst, wenn es bereits durch ein bestimmtes Bakterium geformt wurde und auf einen neuen Erreger trifft. Das Forschungsteam beantwortete diese Frage, indem es testete, was bei keimfreien Mäusen bei einer Besiedelung mit denselben Darmbakterien in- und ausserhalb des Darms sowie mit zwei verschiedenen schädlichen Bakterienstämmen an derselben Stelle nacheinander geschah. Im Darm blieb dabei die Antikörperreaktion begrenzt: Wenn die zweiten Bakterien auftauchen, ändern sich die Antikörper, um sich diesen anzupassen – ähnlich wie wenn in einer Tür das Schloss ausgewechselt wird.

Im Gegensatz dazu differenziert sich die Reaktion beim Eindringen von Bakterien in den Blutkreislauf: Hier wird zum ersten Satz Antikörper ein zweiter Satz gebildet, was einem Einbau eines weiteren Schlosses entspricht, so dass die Tür mit unterschiedlichen Schlüsseln geöffnet werden kann.

Das Immunsystem besser verstehen «Dies zeigt, dass das Immunsystem sich an verschiedene schädliche Bakterienarten erinnert und die Gefahr einer Blutvergiftung vermeiden kann», erklärt Macpherson. Die Erkenntnisse liefern ein besseres Verständnis unseres Immunsystems: «Wir konnten erstmals belegen, dass nicht nur die Zusammensetzung unserer Darmflora, sondern auch die Art und Weise, wie sie im Körper auf B-Zellen treffen, einen unterschiedlichen Einfluss auf deren Antikörperrepertoire und die nachfolgende Immunität gegen Krankheitserreger haben», sagt Ko-Erstautor Hai Li. Die Studie wurde vom Europäischen Forschungsrat ERC, den Schweizerischen Nationalfonds SNF, dem Marie-Skolodwska-­ Curie-Programm sowie von der European Molecular Biology Organization (Embo) unterstützt.

Originalpublikation Hai Li, Julien P. Limenitakis, Victor Greiff, Bahtiyar Yilmaz, Olivier Schären, Camilla Urbaniak, Mirjam Zünd, Melissa A. E. Lawson, Ian D. Young, Sandra Rupp, Mathias Heikenwälder, Kathy D. McCoy, Siegfried Hapfelmeier, Stephanie C. Ganal-Vonarburg und Andrew J. Macpherson, «Mucosal or systemic microbiota exposures shape the B cell repertoire», Nature (2020); https://www. nature.com/articles/s41586-020-2564-6

Kontakt Prof. Dr. med. Andrew Macpherson Universität Bern Hochschulstrasse 6 CH-3012 Bern +41 31 632 8025 andrew.macpherson@dbmr.unibe.ch www.unibe.ch

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FOKUS

Besondere T-Zellen

Früher immun als gedacht

Ein Forschungsteam des Exzellenzclusters «Resolving Infection Susceptibility» (Resist) fand heraus, dass sich diese Zellen bei Frühgeborenen direkt nach der Geburt expansiv vermehren und bis in die Kindheit bleiben. Eine andere Arbeitsgruppe hat ähnliche Erkenntnisse bei der Untersuchung Reifgeborener gewinnen können.

«Wir gehen davon aus, dass diese gamma-delta-T-Zellen eine wichtige Rolle in der frühkindlichen Immunabwehr und Homöostase spielen und vielleicht sogar ein Leben lang bestehen bleiben», sagt Professorin Dr. Sarina Ravens. Gemeinsam mit Dr. Alina Fichtner, Professorin Dr. Dorothee Viemann und Professor Dr. Immo Prinz hat sie diese Erkenntnisse in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift «Pnas» veröffentlicht.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Instituts für Immunologie sowie der Klinik für Pädiatrische Pneumologie, Allergologie und Neonatologie der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) kooperieren im Rahmen des Exzel-

Bild: Karin Kaiser/MHH

Sie spielen eine wichtige Rolle bei der Erkennung von «Gefahr» durch eindringende Krankheitserreger und breiten sich bei akuten Infektionen schnell und intensiv aus – die Rede ist von bestimmten Immunzellen, die zu den sogenannten gamma-delta-T-Zellen gehören. Bisher nahm man an, dass die Vγ9Vδ2-T-Zellen sich im Laufe des Lebens in Abhängigkeit von der Umwelt langsam vermehren und ihre Fähigkeiten und Funktionen, die sie als Abwehrzellen meistern müssen, weiter ausbauen. Das stimmt aber nicht.

Professorin Viemann, Dr. Fichtner, Professorin Ravens und Professor Prinz im MHH-Institut für Immunologie mit Reagenzien für die Sequenzierung der T-Zell-Rezeptoren.

lenzclusters Resist. Die für diese Arbeit notwendigen Blutproben stammen aus von Professorin Viemann geleiteten Ko-

horten, unter anderem aus der Primal-Studie, die sich um die Immunentwicklung von Frühgeborenen dreht.

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FOKUS

Welche Rolle diese gamma-delta-T-Zellen bei der Immunabwehr der Neugeborenen und Kinder ganz genau spielen, will das Forschungsteam nun weitergehend untersuchen. Langfristiges Ziel ist es, mit dem umfassenderen Verständnis der Ausbildung und Regulation des Immunsystems von Neugeborenen bessere Vorsorge-, Diagnose- und Therapieoptionen entwickeln zu können.

Brücke zwischen den Immunsystemen Gamma-delta-T-Zellen werden nach ihren T-Zell-Rezeptoren benannt – dem Proteinkomplex auf ihrer Oberfläche, der für die Erkennung von Antigenen zuständig ist.

Um zu untersuchen, wie sie bei Neugeborenen, Säuglingen und Kleinkindern auf mikrobielle Exposition reagieren, hat das Forschungsteam die so genannte Next-Generation-T-Zell-Rezeptor-Sequenzierung eingesetzt.

Gamma-delta-T-Zellen haben Eigenschaften des angeborenen Immunsystems mit seiner schnellen, vorteilhaften Antwort auf viele Fremdstoffe und entstehen bereits um die achte Schwangerschaftswoche im fötalen Thymus. Aber sie haben auch Eigenschaften des erworbenen Immunsystems, das mit seiner langsameren, sehr spezifischen Immunantwort zu einem langanhaltenden Gedächtnis gegen nachfolgende Herausforderungen wie bei-

spielsweise Infektionen führt. Sie stellen somit eine Brücke zwischen dem angeborenen und dem erworbenen Immunsystem dar.

Im von der MHH geleiteten Exzellenzcluster arbeiten rund 45 Forschungsteams an einem Ziel: Sie wollen es ermöglichen, dass besonders anfällige Menschen besser vor Infektionen geschützt werden können, beispielsweise Neugeborene. Zum Cluster gehören in der Klinik tätige Ärztinnen und Ärzte, denen die Situation der Patientinnen und Patienten sehr vertraut ist, sowie Grundlagenwissenschaftlerinnen und -wis-

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Originalpublikation «Microbial exposure drives polyclonal expansion of innategd T cells immediately after birth», Pnas (2020); https://doi.org/­ 10.1073/pnas.1922588117

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T-Zelle ist nicht gleich T-Zelle Wenn man von T-Zellen oder T-Lym­ phocyten spricht, meint man oft diejenigen T-Zellen, die auf ihrer Zelloberfläche einen Rezeptor besitzen, der aus einer Alpha- und Beta-Untereinheit besteht.

Auch zählen diese Zellen typischerweise zum spezifischen Immunsystem. Ganz anders verhält es sich mit den besonderen γ-δ-T-Zellen. Ihre Rezeptoren weisen Gamma- und Delta-Ketten auf. Im Gegensatz zu den klassischen T-Zellen gehören diese sowohl dem spezifischen wie auch unspezifischen Immunsystem an. Dies zeigt schön, wie komplex unser Immunsystem ist und wie viel es noch zu entdecken gibt.

senschaftler, die Krankheitserreger und deren Zusammenwirken mit dem Immunsystem bis ins kleinste Detail erforschen.

Resist besteht aus sechs Partner-Institu­ tionen, Sprecher ist Professor Dr. Thomas Schulz, Leiter des MHH-Instituts für Virologie. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert Resist.

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FOKUS

Stoffwechselprodukt reguliert Immunsystem

Essigsäure unterstützt T-Gedächtniszellen Die Konzentration von körpereigener Essigsäure steigt am Ort einer Infektion jeweils besonders stark an. Wie ein Forschungsteam der Universität Basel mit Kollegen aus Bern und Cambridge im Fachjournal «Cell Metabolism» berichtet, unterstützt die Essigsäure dort die Funktion bestimmter Immunzellen und hilft dadurch, Krankheitserreger besonders effizient zu eliminieren, ohne dem eigenen Gewebe zu schaden.

Schutz gegen zu starke Immunantwort In einer ersten Phase befeuert die Essig­ säure am Infektionsherd zunächst die «Killer-Funktion» der T-Zellen. Steigt die Konzentration jedoch über einen gewissen Schwellenwert, drosselt es die Immunfunktion dieser Zellen und fördert die Produk­ tion von antientzündlichen Signalstoffen.

Dieser Schutzmechanismus verhindert eine überschiessende Immunantwort mit entsprechenden Kollateralschäden am Gewebe.

«Dies ist die erste Studie, die einen solchen dualen Effekt ein und desselben Metaboliten auf unser Immunsystem zeigen konnte», sagt Maria Balmer, Erstautorin der Studie. «Acetat hat quasi zwei Gesichter: einerseits stimuliert es die Immunfunktion, andererseits bremst es sie aber auch recht12

Bild: Adobe Stock

Eine Armada aus Immunzellen schützt den Organismus bei Infektionen und eliminiert Krankheitserreger. Dabei sind die Kämpfer dieser «Armee» nur so gut wie die Bedingungen, unter denen sie gegen ihre Feinde antreten: Der Mix an Molekülen und Signalstoffen am Infektionsherd spielt eine entscheidende Rolle, wie die Immunzellen ihre Aufgabe erfüllen.

Ein wichtiger Faktor dabei ist das Stoffwechselprodukt Essigsäure, wie das Forschungsteam um Prof. Dr. Christoph Hess und PD Dr. Maria Balmer von den Universitäten Basel, Bern und Cambridge berichtet. Sie untersuchten bei Mäusen und menschlichen Zellkulturen die Wirkung von Essigsäure (bzw. Acetat) auf sogenannte T-Gedächtniszellen, die als «Erinnerung des Immunsystems» eine effiziente Abwehr gegen bereits bekannte Erreger sicherstellen.

Neben den roten Blutkörperchen und Blutplättchen zirkulieren auch neutrophile, eosinophile und basophile Zellen (weisse Blutzellen). Aber auch Lymphocyten (B-und T-Zellen) schwimmen teilweise im Blut herum.

zeitig.» Letztautor Christoph Hess meint: «Wenn wir verstehen, wie Stoffwechselprodukte in verschiedenen Phasen der Immunantwort auf unser Abwehrsystem wirken, kann das neue Ansätze liefern, um beispielsweise chronisch-­entzündliche Erkrankungen oder Autoimmunerkrankungen besser zu behandeln.»

Originalpublikation Maria L. Balmer, Eric H. Ma, Andrew Thompson, Raja Epple, Gunhild Unterstab, Jonas Lötscher, Philippe Dehio, Christian M. Schürch, Jan D. Warncke, Gaëlle Perrin, Anne-Kathrin Woischnig, Jasmin Grählert, Jordan Löliger, Nadine Assmann, Glenn R. Bantug, Olivier P. Schären, Nina Khanna, Adrian Egli, Lukas Bubendorf, Katharina

Rentsch, Siegfried Hapfelmeier, Russell G. Jones und Christoph Hess, «Memory CD8+ T cells balance pro- and anti-inflammatory activity by reprogramming cellular acetate handling at sites of infection», Cell Metabolism (2020); DOI: 10.1016/j. cmet.2020.07.004

Kontakt Dr. Maria Balmer Universität Basel Petersplatz 1 CH-4001 Basel +41 61 265 23 38 maria.balmer@unibas.ch www.unibas.ch

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CHEMIE

Neuer Weg der Polyensynthese

Langjähriges Rätsel gelüftet Sie kommen in der Natur vor, sind reaktionsfreudig und spielen bei vielen biologischen Prozessen eine Rolle: Polyene. Kein Wunder, dass Chemiker seit langem daran interessiert sind, diese organischen Verbindungen optimal zu konstruieren – nicht zuletzt, um sie eines Tages für biomedizinische Anwendungen nutzen zu können.

Solche Konstruktionen sind derzeit jedoch weder einfach noch kostengünstig und stellen organische Chemiker vor grosse Herausforderungen.

Grafik: Ryan Gilmour

Wissenschaftler der Universität Münster um Prof. Dr. Ryan Gilmour haben eine Lösung für das Problem gefunden: Es gelang ihnen, komplexe Polyene wie die Retinsäure aus einfachen und passend angeordneten Bausteinen von Alkenen zu formen. Dazu nutzten die Wissenschaftler kleine Moleküle als «Antennen», die sie mit Licht anregen liessen und dadurch schwierige chemische Reaktionen über eine sogenannte Energietransfer-Katalyse ermöglichten.

«Der Prozess bietet uns eine lichtgetriebene, einfach durchzuführende Lösung für ein Rätsel, das uns lange beschäftigt hat», betont Dr. John J. Molloy, Erstautor der Studie. Die neue Möglichkeit, komplexe Polyene zu formen, könnte zukünftig die Erforschung dieser bioaktiven Materialien für die Arzneimittelentwicklung erleichtern.

Die Studie ist in der Fachzeitschrift «Science» erschienen.

Hintergrund und Methode Die von den Wissenschaftlern genutzten Alkene können in zwei verschiedenen

Eine anschauliche Illustration des Energietransfers: Aus einem E-Isomer (E steht für «entgegen») wird ein Z-Isomer (Z steht für «zusammen»).

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CHEMIE

geometrischen Formen (Stereoisomere) existieren. Die Substituenten können auf der gleichen Seite der Doppelbindung (Z-Isomer) oder diagonal gegenüber (E-Isomer) dieser angebracht sein.

Obwohl der Aufbau der Alkene eine zentrale Rolle bei einigen wichtigen Funktionen spielt, zum Beispiel bei der Regulierung des Sehzyklus von Säugetieren, gibt es noch nicht viele gut entwickelte Strategien, um auf die passenden Alken-Bausteine für die Synthese zuzugreifen. Die bestehenden Methoden, bei denen jedes Isomer einzeln angegangen wird, sind häufig wenig selektiv oder erfordern aufwendige, unabhängige Synthesen.

Um die Geometrie des Alkens umzudrehen, nutzten die Wissenschaftler kleine organische Moleküle. Nach dem Vorbild von Pflanzen, die Licht in Energie umwandeln, bestrahlten die Forscher die Moleküle mit Licht und invertierten, also «spiegel-

ten», so die gewöhnlichen Alken-Bausteine in die anspruchsvollere Form – ein Prozess, der als Energietransfer-Katalyse bezeichnet wird.

Die genutzten Materialien konnten iterativ, also um sich wiederholende Bausteine, erweitert werden. So war es möglich, komplexe bioaktive Polyene wie Retinsäure zu synthetisieren – aufgrund der Stereoisomerie der Alkene können auch diese organischen Verbindungen in mehreren Formen vorliegen. Die Forscher demonstrierten die Leistungsfähigkeit ihrer Methode bereits, indem sie kurze stereokontrollierte Synthesen zweier Arzneistoffe durchführten – Isotretinoin und Alitretinoin. Beide Arzneistoffe basieren auf Retinsäure.

Das neue Verfahren verbindet die in der Biosynthese wichtige Carbonylchemie mit den vielseitig einsetzbaren organischen Bor-Verbindungen in der modernen orga-

nischen Chemie. «Unsere Studie ist dem kürzlich verstorbenen Prof. Duilio Arigoni gewidmet, einem Pionier der bioorganischen Chemie, mit dem ich vor Jahren in Zürich zusammengearbeitet habe. Er hat oft auf die Dringlichkeit dieses Problems hingewiesen», sagt Studienleiter Ryan Gilmour. «Die nun vorgestellte innovative Lösung ist das Ergebnis intensiver Arbeit und grossem Engagement der Mitarbeiter meiner Arbeitsgruppe», betont er.

Originalpublikation J. J. Molloy und Michael Schäfer et al., «Boron-enabled geometric isomerization of alkenes via selective energy-transfer catalysis», Science (2020); DOI:10.1126/science.abb7235

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CHEMIE

Umfassende Studie zum TFF1

Totalsynthese eines Kleeblattpeptids

Die drei bekannten Kleeblattpeptide – Trefoil-Faktor-Peptide TFF1, TFF2 und TFF3 – werden vor allem von der Magen-Darm-Schleimhaut produziert. Die nach ihrer kleeblattähnlichen Faltstruktur benannten Moleküle haben klinisch inte­ ressante Eigenschaften: Studien haben gezeigt, dass diese Peptide vor allem bei Entzündungen und Verletzungen des Magen-Darm-Trakts lokal produziert werden, um die Wundheilung zu beschleunigen.

Deshalb haben sie auch ein vielversprechendes therapeutisches Potenzial bei gastrointestinalen und anderen Schleimhauterkrankungen, etwa bei Augenleiden oder Asthma.

Der Vorteil der lokalen Wirkung «Es gibt heute schon zwei Peptidmedikamente auf dem Markt, die oral gegen Erkrankungen wie etwa das Reizdarmsyndrom verabreicht werden können», sagt Medizinchemiker Muttenthaler, der Leiter der neuen Studie zur TFF1-Synthese. Er erläutert: «Da die Peptidmoleküle relativ gross sind, werden sie nicht über die Darmwand in die Blutbahn aufgenommen und wirken somit lokal im Magen-DarmTrakt ohne grössere Nebenwirkungen.»

Die Kleeblattpeptide sind ein zentraler Ausgangspunkt, «um neue Behandlungs-

Bild: Universität Wien

Die faszinierende Familie der Kleeblattpeptide gilt in der Forschung wie auch Industrie als grosser Hoffnungsträger, chronische Erkrankungen wie z. B. Morbus Crohn künftig heilen zu können. Chemikern der Universität Wien ist es nun erstmals gelungen, das vor allem in der Magenschleimhaut gebildete Peptid TFF1 zu synthetisieren. Die chemische Synthese von Magen-Darm-Peptiden ist ein wegweisender Schritt, um ihre Wirkmechanismen besser verstehen und ihr therapeutisches Potenzial nutzen zu können.

Markus Muttenthaler arbeitet im Institut für Biologische Chemie. Ihm und seinem Team gelang es, das Peptid TFF1 zu synthetisieren.

strategien für chronische Erkrankungen zu finden, wo es bis jetzt noch keine Heilung gibt», so der Forscher weiter. «Mit der chemischen Synthese der TFF-Peptide können wir fundamentale Fragen beantworten, die wir vorher noch nicht beantworten konnten.»

Das Peptid agiert im Doppelpack In ihrer Studie beschreiben die Forschenden den chemischen Syntheseweg des Peptids TFF1 sowie seines sogenannten Homodimers, also einem Molekül, das aus

zwei gleichen TFF1-Untereinheiten besteht. Denn das Kleeblattpeptid TFF1 kann, wie die Studie ebenfalls zeigte, nur in dieser Art «Doppelpack» seine Schutzund Heilungsfunktion entfalten: In dieser Form vernetzt es Mucine, Struktur-Bestandteile der Magenschleimhaut, wodurch die Magenbarriere geschlossen und die Wundheilung beschleunigt wird.

Eine grosse Herausforderung bei der TFF1-Synthese lag in der Länge des Kleeblattpeptids. Mit seinen 60 Aminosäuren ist es zu lang für eine einfache Peptidsynthese: «Wir haben einen Weg gefunden, das Peptid in zwei Teilen zu synthetisieren

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CHEMIE

und anschliessend zusammenzusetzen», so Muttenthaler. Die zweite Herausforderung war es, die richtige Faltung des Peptids – aus einer Fülle von Möglichkeiten – herauszufinden.

Das synthetisierte TFF1 war letztlich das passende Schlüsselpeptid, um mit der Magenschleimhaut zu interagieren. Das Team um Muttenthaler arbeitet derzeit an der chemischen Synthese von TFF3, einem ähnlich langen Peptid wie TFF1, sowie von dem mit 106 Aminosäuren deutlich längeren und komplexer gefalteten TFF2.

Synthese bringt Spielraum Die chemische Synthese der Kleeblattpeptide eröffnet mehr Spielraum beim Design

dieser bioaktiven Moleküle: Bisher war es nur möglich, Kleeblattpeptide rekombinant zu produzieren. «Das Design dieser Peptide war damit durch die rekombinante Produktion auf die 20 natürlichen Aminosäuren limitiert. Mit der chemischen Synthese haben wir jetzt viel mehr Möglichkeiten, TFF1 zu modifizieren, um molekulare Sonden zu entwickeln oder es für den Einsatz als Medikament zu optimieren», so Muttenthaler.

Molekulare Sonden sind wichtig, um den Wirkmechanismus von TFF1 besser untersuchen zu können. Eingebaute Bausteine im Molekülkomplex, z. B. fluoreszierende Moleküle, helfen zu beobachten, mit welchen Proteinen oder Rezeptoren TFF1 in Wechselwirkung geht. Selbst an der guten

Stabilität der Peptide kann noch etwas gedreht werden, um sie z. B. als Wirkstoffe noch widerstandfähiger gegen eine zu schnelle Verdauung zu machen.

Kontakt Assoz.-Prof. Markus Muttenthaler Institut für Biologische Chemie Universität Wien Währinger Strasse 38 A-1090 Wien +43 1 4277 705 15 markus.muttenthaler@univie.ac.at www.univie.ac.at

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BIOWISSENSCHAFTEN

Mit Künstlicher Intelligenz

Körpereigene Bakterien verraten Krebsart

Wie in der Forschung über Multiple Sklero­ se (MS) oder bei der Ergründung nach möglichen Ursachen für Depressionen be­ schäftigt sich auch die Krebsforschung mit dem Mikrobiom des Menschen, also mit den körpereigenen Mikroorganismen.

«In der Krebsforschung ist man bislang in der Regel davon ausgegangen, dass Tumo­ re sterile Umgebungen sind», sagt der Ko­ ordinator der Forschergruppe Prof. Dr. Rob Knight von der Universität von Kalifornien in San Diego. «Dabei wurde das komplexe Zusammenspiel menschlicher Krebszellen mit Bakterien, Viren und anderen Mikro­ ben, die in und auf unserem Körper leben, ignoriert.» Die Anzahl der mikrobiellen Gene in unserem Körper ist weitaus grös­ ser als die Anzahl der menschlichen Gene.

«Daher sollte es nicht überraschen, dass sie uns wichtige Hinweise auf unsere Ge­ sundheit geben», so Knight.

33 verschiedene Karzinome untersucht Die Forscherinnen und Forscher unter­ suchten zunächst mikrobielle Daten aus «The Cancer Genome Atlas», einer Daten­ bank des «National Cancer Institute» in den USA, die Genomsequenzen und andere Informationen von Patientinnen und Pati­ enten mit verschiedenen Tumoren enthält.

Analysiert wurden mehr als 18 000 Tumor­ proben von rund 10 500 Patientinnen und Patienten mit 33 verschiedenen Krebsar­ ten. Dabei zeigte sich, dass unterschiedli­ che mikrobielle Signaturen oder Muster mit bestimmten Krebsarten assoziiert wa­ ren. Einige Assoziationen hatten die For­ scherinnen und Forscher erwartet, zum Beispiel die zwischen humanem Papillo­ mavirus (HPV) und Gebärmutterhals-, Kopf- und Halskrebs sowie die Assoziation 9/2020

zwischen Fusobacterium-Arten und Ma­ gen-Darm-Krebs. Das Team identifizierte aber auch bisher unbekannte mikrobielle Signaturen, die sich stark zwischen ver­ schiedenen Krebsarten unterscheiden.

Beispielsweise unterscheidet das Vorhan­ densein von Faecalibacterium-Arten Darm­ krebs von anderen Krebsarten. DNA-Frag­ mente des Epstein-Barr-Virus erlauben das Unterscheiden bestimmter Subtypen bei Magenkrebs.

Ausgestattet mit den Mikrobiomprofilen von Tausenden von Krebsproben, trainier­ ten und testeten die Forschenden Hunder­ te von Modellen für maschinelles Lernen, um bestimmte mikrobielle Muster mit dem Vorhandensein spezifischer Krebsar­ ten in Verbindung zu bringen. «Die so trai­ nierte Künstliche Intelligenz ist in der Lage, den Krebstyp einer Patientin oder eines Patienten nur anhand ihrer mikrobiellen Daten zu identifizieren», erklärt Prof. Dr. Ste­ fan Janssen. «Selbst eine äusserst stringen­ te Filterung, mit der wir eine Kontamina­ tion der Proben im Labor ausgeschlossen haben, hat die Erkennungsrate nicht we­ sentlich verschlechtert, auch wenn da­ durch in einigen Fällen 90 Prozent der mikrobiellen Daten entfernt wurden.»

Bild: Shutterstock

Die Erbsubstanz von Viren und Bakterien in Patientinnen und Patienten kann Hinweise auf eine Krebserkrankung geben. Eine entsprechende Methode auf Basis von Künstlicher Intelligenz hat ein internationales Forscherteam der Universität von Kalifornien (USA) mit Beteiligung der Universität Giessen entwickelt. Mit dieser neuartigen Methode lässt sich teilweise sogar bestimmen, an welcher Art Krebs der Betroffene erkrankt ist.

DNA-Fragmente des Epstein-Barr-Virus erlauben das Unterscheiden bestimmter Arten von Magenkrebs.

sein», so Janssen. «Weitere grosse Studien sind nötig, um festzustellen, ob mikrobielle Signaturen wirklich jeden Krebs erkennen lassen. Doch selbst dann sind im Anschluss invasivere Tests notwendig, um die Diagno­ se Krebs und den Ort des Tumors zu be­ stätigen.»

Originalpublikation G. D. Poore et al., «Microbiome analyses of blood and tissues suggest cancer diagnostic approach», Nature (2020). DOI: 10.1038/ s41586-020-2095-1

Einfachere Tests zur Krebsdiagnose Die Diagnose der meisten Krebsarten er­ fordert derzeit meist eine invasive chirurgi­ sche Biopsie des Tumors und die Analyse der Probe durch Expertinnen und Experten.

Daher arbeiten verschiedene Forschungs­ einrichtungen und Firmen an einfachen Bluttests zur Krebsdiagnose, die darauf ba­ sieren, mutierte menschliche DNA zu de­ tektieren. «Ein Test auf Grundlage der mi­ krobiellen DNA dürfte deutlich einfacher

Kontakt Prof. Dr. Stefan Janssen Universität Giessen Ludwigstrasse 23 D-35390 Giessen +49 641 99 35822 stefan.janssen@computational.bio. uni-giessen.de www.uni-giessen.de

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BIOWISSENSCHAFTEN

Un échafaudage au centre de notre squelette cellulaire

Une nouvelle nano-structure

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Vue schématique du nano-cylindre (fuchsia) qui est au centre du squelette cellulaire de la cellule (en noir sur l’image).

nant l’intégrité physique de cette organelle. Cette découverte, à lire dans la revue « Science Advances », permettra de mieux comprendre les fonctions du centriole et les pathologies associées à son dysfonctionnement.

Les micro-structures cylindriques nommées centrioles ont pour fonction de former le centrosome, organisateur principal du squelette de microtubules de la cellule, et les cils, véritables antennes cellulaires.

Des défauts d’assemblage ou de fonctionnement du centriole peuvent engendrer des pathologies chez l’être humain, telles que les ciliopathies, des troubles de la rétine pouvant provoquer la perte de la vision.

lulaire. « Ils possèdent une organisation canonique définie par neuf triplets de microtubules qui doivent être maintenus en

Bild: Shutterstock

Toutes les cellules animales possèdent une organelle appelée centrosome, essentielle à l’organisation de leur squelette cellulaire. Celui-ci est d’une importance capitale, notamment pour la division cellulaire lors de laquelle il permet le partage fidèle de l’information génétique entre deux cellules filles. Lorsque les cellules ne se divisent plus, les centrioles, structures cylindriques composées de microtubules à la base du centrosome, migrent vers la membrane plasmique et permettent la formation des cils primaires et mobiles, servant respectivement au transfert d’informations et à la genèse du mouvement.

Au cours de leurs fonctions biologiques, les centrioles rencontrent de nombreuses forces auxquelles ils doivent résister. Des scientifiques de l’Université de Genève (UNIGE) ont découvert une structure interne au centre de ces nano-cylindres, véritable échafaudage cellulaire mainte-

Figures : UNIGE

Des chercheurs de l’Université de Genève ont découvert une nouvelle nano-structure qui se situe au centre de notre squelette cellulaire. Cette découverte va permettre de mieux comprendre comment la cellule maintient son architecture ainsi que les pathologies associées aux dysfonctionnements de cette structure.

Des microscopes surpuissants Les centrioles sont formés de microtubules qui sont des composants du squelette cel-

La division cellulaire.

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BIOWISSENSCHAFTEN

protéines qui sont localisées au niveau de cet échafaudage interne.

Mieux comprendre la dégénérescence rétinienne « Nous avons réalisé que les quatre protéines que nous avons identifiées sont associées à des pathologies liées à la dégénérescence rétinienne », relève Virginie Hamel. La perte des photorécepteurs rétiniens est possiblement due à un défaut

de maintien des doublets de microtubules présents dans ces cellules spécialisées. « Nous entendons à présent découvrir le lien possible entre un tel défaut de maintien structural et les troubles de la rétine, afin d’ouvrir la voie à une meilleure compréhension de cette pathologie », conclut Paul Guichard.

Communiqué Université de Genève www.unige.ch

De gauche à droite : Virginie Hamel, collaboratrice scientifique au Département de biologie cellulaire de la Faculté des sciences de l’UNIGE ; Maeva Le Guennec, post-doctorante à l’UNIGE ; Paul Guichard, professeur au Département de biologie cellulaire de la Faculté des sciences de l’UNIGE.

une unité structurale afin de résister aux diverses forces auxquelles ils sont confrontés au cours de leurs fonctions cellulaires », explique Paul Guichard, professeur au Département de biologie cellulaire de la Faculté des sciences de l’UNIGE. Le groupe de Paul Guichard et de Virginie Hamel, chercheuse au Département de biologie cellulaire et co-responsable de l’étude, a découvert un échafaudage interne à cette organelle en utilisant des microscopes électroniques surpuissants, en collaboration avec des chercheurs de l’Université de Bâle et du Campus Helmholtz à Neuherberg en Allemagne. « Cette étude a permis d’analyser des centrioles de quatre espèces différentes et de démontrer que cet échafaudage interne est présent systématiquement », rapporte Maeva Le Guennec, chercheuse à l’UNIGE et première auteure de l’étude. « Nous avons ensuite cherché à savoir quelles protéines centriolaires étaient localisées dans cette nouvelle structure », poursuit Virginie Hamel. Pour cela, les chercheurs de l’UNIGE ont utilisé une méthode innovante de super-résolution, appelée microscopie à expansion, qui permet de gonfler les cellules sans les déformer pour observer leur organisation interne. Ainsi, ils ont pu identifier quatre 9/2020

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LABOR

Automatisiertes Screening der Sichelzellenanämie

Massenspektrometer läuft auf Hochtouren Die Weltgesundheitsversammlung verabschiedete 2006 eine Resolution, die Sichelzellenanämie («Sickle Cell Disease» = SCD) als gesundheitspolitische Priorität anzuerkennen, und rief die Länder dazu auf, die Krankheit­ zu bekämpfen. Diese Resolution wurde 2009 auch von den Vereinten Nationen übernommen. In diesem Zusammenhang wurden weltweit zahlreiche Screening-Programme in vielen Laboren ins Leben gerufen.

Bilder: Shimadzu

SCD bezeichnet eine Gruppe erblicher Erkrankungen roter Blutkörperchen. Ursache ist abnormales Hämoglobin (HbS), das durch eine Mutation des Beta-Hämoglobins entsteht. Diese Krankheit wurde bereits im Jahr 1910 beschrieben, aber molekularbiologisch erst Jahrzehnte später verstanden. Derzeit finden sich ungefähr 80 Prozent aller Fälle von Sichelzellenanämie in tropischen Regionen, insbesondere südlich der Sahara. Aufgrund von Migrationsbewegungen steigen die Zahlen aber in den letzten Dekaden auch in Europa.

Den Anforderungen gerecht werden Screening-Programme sind Erstmassnahmen zum Gesundheitsschutz und müssen daher auf zuverlässige Analysemethoden und Datenverarbeitungssoftware basieren.

Wirtschaftlichkeit ist eine weitere Anforderung und hat zum Einsatz von Hochdurchsatz-Systemen geführt, die die Kosten der einzelnen Analysen mindern. Gleichzeitig erlauben sie durch eine grösstmögliche Automatisierung, dass sich die Ärzteteams ausschliesslich auf abnorme Proben konzentrieren. Das Massenspektrometer (Maldi-MS) von Shimadzu in Kombination mit Technologiepaketen des Unternehmens Biomaneo aus dem französischen Dijon, begegnen diesen Herausforderungen. Sie umfassen ein Probenverarbeitungs-Kit sowie Datenverarbeitungs- und Managementsoftware.

Ein zweistufiges Verfahren Screening-Programme werden üblicherweise nach einem zweistufigen Verfahren organisiert: Bei der ersten Stufe handelt es sich in der Regel um eine Routinemetho20

Bild 1: Arbeitsablauf eines automatisierten Screenings.

de, die in der Lage sein muss, pathologische Proben auch mit nur einer einzigen Mutation nachzuweisen und sie eindeutig einer von drei Gruppen zuzuordnen: Heterozygote ohne HbS-Varianten, Heterozygote mit HbS-Varianten und HbS-Homozygote. Der zweite Schritt basiert auf einer zweiten Standard-Referenzmethode und dient dazu, die ersten Ergebnisse zu bestätigen.

Ein Screening auf Hämoglobinopathien lässt sich bei Neugeborenen durchführen, um eine frühzeitige Versorgung der Kinder zu sichern; das ermöglicht, die Lebenserwartung wesentlich zu erhöhen. Ein zweiter Screening-Anwendungsbereich betrifft Jugendliche oder Erwachsene im Zuge der Primärprävention, die es Menschen ermöglicht, ihren homozygoten AA- oder heterozygoten XS-Status zu erfahren. Menschen, die nur ein Sichelzell-Gen und ein normales Gen vererbt haben, besitzen eine Sichelzell-Veranlagung (SCT) und sind heterozygot-XS. Personen mit SCT

zeigen für gewöhnlich keine SCD-Symptome, können aber die Veranlagung auf ihre Kinder übertragen.

Effiziente Analysemethode Das Screening Neugeborener wird üblicherweise zentral in spezialisierten Labors durchgeführt. Die hierfür verwendete biologische Probe besteht aus einem trockenen Bluttropfen auf Vliespapier.

Der Einsatz von Maldi-MS in klinischen Labors hat sich bereits bewährt, insbesondere bei der Identifikation von Mikroorganismen.

Maldi-MS-Techniken werden den Anforderungen von Screening-Anwendungen gerecht, speziell hinsichtlich Automatisierung, Empfindlichkeit, Auflösung, Stabilität, Analysegeschwindigkeit, Widerstandsfähigkeit gegenüber hohen Analyseraten und Benutzerfreundlichkeit.

Mit der Einführung eines Screenings auf Sichelzellanämie hat Biomaneo gezeigt, dass ein Benchtop-Maldi-8020-Massen­ 9/2020

LABOR

zung für den Einsatz des Fleximass-Targets des Maldi-8020 entwickelt und das Roboter-Skript wurde angepasst (Bild 2). Bei der zweiten Version handelt es sich um ein manuelles Kit für Labors, die etwa 200 Proben pro Tag analysieren. Das Fleximass-Target ist für beide vorgenannten Optionen geeignet.

Auflösung – wichtiges ­Kriterium bei Analysen

Bild 2: Spezifische Unterstützung für das Fleximass-Target.

spektrometer den oben dargelegten Qualitätskriterien entspricht und den Einsatz der Maldi-MS auf Laborebene leichter, komfortabel und schnell macht.

Neue Technik, Hochdurchsatz, Anwenderfreundlichkeit Biomaneo hat eine «Plug und Play»-Analyselösung entwickelt, die ein Probenverarbeitungs-Kit und die Maldi-MS-Technik mit einer Software zur automatischen Ergeb­ nis­interpretation durch Kombination mit klinischen Daten bündelt (Bild 1).

Das erste NeoSickle-Kit wurde in zwei Ausführungen entwickelt: Die erste ist für Hochdurchsatz-Analysen per Roboter bestimmt; dazu wurde eigens eine Unterstüt-

Betrachtet man das abnormale Hämoglobin, entsteht eine SCD durch Mutationen im Beta-Hämoglobin-Gen (HbS), wodurch Glutaminsäure an Position 6 durch Valin ersetzt wird und zu einer Massenverminderung von 30 Da führt. Die erste NeoSickle-Lösung basiert auf der Analyse des gesamten Proteins, was eine ausreichende Massenauflösung bei Massen von etwa 15 kDa erfordert. Bild 3 zeigt das erwartete Auflösungsvermögen des Maldi-8020, um die verschiedenen Hämoglobinketten HbS, HbA und HbF nachzuweisen.

Bei diesem ersten Ansatz ist es nicht möglich, andere Varianten von Hämoglobinketten wie HbC und HbE zu trennen, die gegenüber der normalen HbA-Kette einen Massenunterschied von 1 Da aufweisen.

Der zweite, von Biomaneo genutzte Ansatz besteht deshalb aus der Analyse von Peptiden der Hämoglobinketten. Auflösung und dynamischer Bereich des Benchtop-Maldi-8020 erlauben die Auftrennung der interessierenden Peptide. Bild 4 illus­ triert die Möglichkeit, Probengruppen ho-

Bild 3: Das erhaltene Probenspektrum aus Heterozygote AS-, Sβ + - und Homozygote SS mit dem Nachweis von Hämoglobin HbA- und HbS-Ketten.

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LABOR

lässt sich leicht auf einem Labortisch unterbringen.

500 000 Tests im Jahr sind garantiert

Bild 4: Analyse der spezifischen Proteine aus Hämoglobin-Ketten HbE und HbA.

mozygoter AA oder heterozygoter AE zu trennen.

Empfindlichkeit und Dynamikbereich Andere ausschlaggebende Kriterien beim SCD-Screening sind Empfindlichkeit und Dynamikbereich des Nachweises. Tatsächlich besitzt die Probe eines sehr früh geborenen Säuglings einen sehr niedrigen Prozentsatz, weniger als 3 Prozent der Erwachsenen-Hämoglobinkette verglichen mit anderen Verbindungen in der Probe (fötale Beta-Hämoglobin- und Alpha-Hämoglobinkette). Nachweis und Unterscheidung der HbS-Beta-Hämoglobinkette ist in diesen Proben sehr wichtig, um eine weitere Blutentnahme und/oder eine falsche Klassifizierung der Neugeborenen zu vermeiden. Diese Untersuchung zeigt die hohe Qualität des Maldi-8020-Gerätes anhand des Klassifikationsprozentsatzes, der bei sehr früh geborenen Babys oberhalb von 90 Prozent liegt.

SCD-Screening wird in zentralisierten Laboren durchgeführt, die täglich eine grosse Zahl von Proben analysieren. Die Technik muss somit automatisiert und/ oder komfortabel für die Laboranten sein.

Benutzerfreundlichkeit ist ein unverzichtbares Kriterium für den Betrieb und die Verwendung der Massenspektrometrie in Analyselaboren. Die Benutzerfreundlichkeit des Benchtop-Maldi-8020 erweist 22

sich klar als Vorteil für Labore mit grosser, eventuell fluktuierender Mitarbeiterzahl, die nicht unbedingt auf Maldi-MS spezialisiert ist.

Das Maldi-8020 erfüllt diese Kriterien mit gut kalibrierten und standardisierten Methoden. Die Bedienung des Gerätes ist intuitiv, was seine rasche Integration in Laboruntersuchungen erlaubt und die Arbeit des technischen Personals erleichtert.

Zudem ist das System sehr kompakt und

Der Durchsatz ist in Screening-Laboren eine zentrale Bedingung, die bei der Einführung neuer Analysemethoden berücksichtigt werden muss. Die in die NeoSickle-­ Lösung eingebundene Erfassungsmethode der Spektren kombiniert mit der Leistungsfähigkeit des Benchtop-Maldi-8020 erlaubt die Analyse eines Maldi-Targets mit 48 Proben in weniger als 3 Minuten. Inklusive Target-Tausch im Gerät ermöglicht dieser Durchsatz 576 Analysen pro Stunde.

Das französische Screening-Hauptlabor für SCD analysiert etwa 600 Proben täglich, das heisst, über 150 000 Proben pro Jahr oder etwa 20 Prozent aller Geburten.

Weniger als sechs Analysestunden pro Tag mit einem Maldi-8020 würden ausreichen, um alle Neugeborenen Frankreichs in einem einzigen Labor zu screenen.

Neben dem täglichen Durchsatz stellen die Lebensdauer des Geräts und geringe Wartungsanforderungen das letzte Krite­ rium dar. Um die Geräteleistung bei einer Zielsetzung von 500 000 Tests pro Jahr zu erhalten, bietet das Maldi-8020 mit True­

Bild 5: Screenshot der NeoScreening Lims nach Analyse einer Platte.

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LABOR

Bild 6: Eine 3-D-Darstellung der deformierten roten Blutkörperchen.

Clean eine automatisierte Quellenreinigung. So lässt sich die Extraktionselektrode in-situ reinigen, ohne das Geräte­ vakuum zu brechen; es handelt sich um ein automatisiertes und rasches (<10 min) UV-Laser-­ b asiertes Verfahren. Darüber hinaus minimiert Ionenoptik mit weiter Öffnung das Risiko der Quellenverschmutzung im Laufe der Zeit und sorgt damit für eine stabile Plattform.

Diese Charakteristiken und Ergebnisse zeigen die Eignung des Benchtop-Mal-

di-8020-Massenspektrometers für den Nachweis von Hämoglobinopathien bzw. für Hochdurchsatz-Analysen komplexer Blutproben. Es erfüllt sehr klar die Bedürfnisse von Screening-Laboren.

Leistung und Geschwindigkeit der Maldi-Geräte bedeutet, dass sie nur in sehr wenigen Ausnahmefällen ausschliesslich für eine einzelne Anwendung eingesetzt werden. Für Kliniken oder Labore ist es effektiv, die in diese Technologien gemachten Investitionen optimal zu nutzen.

Daher ist die Systemvielseitigkeit ein wichtiges finanzielles Kriterium, das in Betracht zu ziehen ist. Für Labore mit einer geringen Zahl an Screening-Analysen liegt der Vorteil eines Maldi-8020 im Management der Erfassungsparameter. Denn die Akquisitionsmethoden fassen alle für die Gerätekontrolle notwendigen Parameter zusammen. Das macht ein Maldi-8020 für vielfache Anwendungen einsetzbar, ohne das Risiko, Individualanalysen zu stören.

Um die Leistung der automatisierten Hochdurchsatz-Datenproduktion mit einem Maldi-­8020 zu steigern, hat Biomaneo ein Software-Paket entwickelt (Laboratory Information Management System = Lims), das die Ergebnisse zusammenfasst und bei der Interpretation der massenspektrome­ trischen Daten assistiert (siehe Bild 5). Das Lims NeoScreening erlaubt Dateien zu erzeugen, die für die Kontrolle des Maldi-8020 und den Start eines Analyselaufs notwendig sind, wobei Daten auch automatisch abgerufen werden und dann die Verarbeitung und Klassifizierung jedes Probenergebnisses erfolgt.

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LABOR

Wasserqualität in Echtzeit

Analytik im Autoanhänger Verschmutzungen in Gewässern lassen sich dank eines neuen robusten Messgeräts automatisch und über Wochen hinweg messen – direkt im Feld statt im Labor. Das dazu nötige Massenspektrometer steht in einem Anhänger und fährt sprichwörtlich über Stock und Stein ans gewünschte Ziel, wo gemessen werden soll. Die berechneten Resultate können auf dem Mobiltelefon in Echtzeit verfolgt werden und das klassische Nasslabor wird überflüssig.

Mit Mobiltelefon überwachen Dank dem MS2field müssen die Wasser­ proben nicht mehr alle einzeln abgefüllt ins Labor gebracht und dort gelagert wer­ den. Stattdessen wird das zu untersuchen­ de Wasser ständig mithilfe eines Schlauchs durch den Anhänger gepumpt. Dort wer­ den alle paar Minuten wenige Milliliter

¹ Freie Wissenschaftsjournalistin im Auftrag des Eawag

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Christoph Ort (links) und Heinz Singer im MS2field-Anhänger.

Wasser automatisch aufbereitet und für die Analyse an das Massenspektrometer weitergeleitet. Letzteres identifiziert ein breites Spektrum von Schadstoffen in der Wasserprobe. «So können wir hoch-dyna­ mische Prozesse live verfolgen, sogar auf dem Mobiltelefon», schwärmt der Umwelt­ ingenieur Christoph Ort. Bei einem ersten Testlauf im Februar 2019 untersuchte das Team um Ort und Singer Abwasser der Kläranlage Fehraltorf im Kan­ ton Zürich. Dabei analysierten sie während vier Wochen über zweitausend Proben des Rohabwassers und deckten Schwankungen und Tagesverläufe auf, die man so bisher nicht kannte. «Mit konventio­neller Probe­ nahme und -aufbereitung hätte das meh­ rere Monate gedauert», sagt Ort.

Bild: Eawag, Ann-Kathrin McCall

Regen lässt Pflanzen wachsen, aber er wäscht auch Pflanzenschutzmittel von den Feldern. So gelangen diese Substanzen in Flüsse und Bäche. Mithilfe von regelmäs­ sigen Wasserproben lassen sich die Kon­ zentrationen dieser Substanzen in Gewäs­ sern über wachen. Bisher jedoch bestimmte man nur Mittelwerte oder ent­ nahm Stichproben. Spitzenkonzentratio­ nen, wie sie bei Regenfällen vorkommen, werden so nicht oder nur selten erfasst.

Um dieses Problem zu lösen, haben Chris­ toph Ort von der Abteilung Siedlungswas­ serwirtschaft und Heinz Singer von der Abteilung Umweltchemie 2017 ein Projekt gestartet: Sie bestückten einen Autoan­ hänger mit einem hoch-empfindlichen Messgerät – einem Massenspektrometer (MS). Damit wollen sie Substanzen auto­ matisch, kontinuierlich und direkt im Ge­ wässer oder der Kanalisation messen, statt nach der Probennahme im Labor. Daher rührt auch der Name des Projekts «MS­ 2field», also etwa «Massenspektrometer ins Feld».

Bild: Aldo Todaro

Cornelia Eisenach ¹

Das MS2field im Einsatz in Saint-Ursanne (JU).

Bei diesen Messungen entdeckten die For­ schenden etwa Stoffe, die unter der Wo­ che tagsüber vorkommen, aber am Wo­ chenende nicht auftauchen. Das weist auf 9/2020

LABOR

Bild: Eawag, Aldo Todaro

zuverlässig funktionierte, freut die For­ scher. Das sei nicht selbstverständlich und vor allem dem interdisziplinären Team an der Eawag zu verdanken, sind Ort und Sin­ ger unisono überzeugt.

In Zukunft soll die Erfahrung der beiden dabei helfen, Massenspektrometer sogar noch kompakter zu machen. «Wir haben viel gelernt, welche Komponenten noch platzsparender verbaut und energieeffizi­ enter betrieben werden können. Die nächste Version unseres Systems könnte

weniger als halb so gross sein», schätzt Singer. Und ist sich sicher: In einigen Jah­ ren kann man mit tragbaren Massenspek­ trometern für Umweltanwendungen rech­ nen. «Dafür haben wir in diesem Projekt einen wichtigen Schritt vollbracht – vom Labor ins Feld».

Quelle: Eawag www.eawag.ch

Heiß. Heißer.

Christoph Ort und Heinz Singer verlegen den Ansaugschlauch vom MS2field-Anhänger zum Bach, von dem die Proben genommen werden.

Chili

industrielle Abwassereinleitungen hin. Die zeitlichen Muster die MS2field generiert, können auch helfen, um andere Quellen von Verschmutzungen zu identifizieren.

Oder aber um Spitzenkonzentrationen von Verunreinigungen in Abwässern nicht zu verpassen. «Man könnte das System in Zu­ kunft auch nutzen, wenn eine Kläranlage bei Regenwetter nicht alles Abwasser be­ handeln kann», sagt Ort. Dann könne man stark belastetes Abwasser zurückhalten, anstatt es ungewollt in ein Gewässer zu entlasten.

Schwankende Temperatur und Feuchtigkeit Was nun einfach klingt, ist hohe Ingenieurs­ kunst. Denn ein hochempfindliches Mas­ senspektrometer in einem Autoanhänger zu betreiben, ist nicht trivial. «Das Gerät ist für den Betrieb unter optimalen Laborbe­ dingungen ausgelegt», sagt der Umwelt­ analytiker Heinz Singer. Doch im Anhänger schwanken etwa Temperatur oder Feuch­ tigkeit viel stärker als im Labor. Auch die Stromversorgung und die Bereitstellung von Stickstoff müssen kontinuierlich ge­ währleistet werden. Dass das mobile Sys­ tem auch ein halbes Jahr nach Projektstart 9/2020

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LABOR

Metallsequenzen decodieren

Wenn Moleküle sprechen könnten Künstliche Moleküle könnten eines Tages die Informationseinheit einer neuen Art von Computern bilden oder die Basis für programmierbare Substanzen sein. Die Informationen wären in der räumlichen Anordnung der einzelnen Atome codiert – ähnlich wie die Abfolge der Basenpaare den Informationsgehalt der DNA bestimmt oder Sequenzen von Nullen und Einsen das Gedächtnis der Computer bilden. Einen Schritt hin zu dieser Vision haben Forscherinnen und Forscher nun gemacht.

Dr. Julia Weiler 1

Einzelne Atome werden sichtbar Das Auslesen der Information in MOFs gelang bislang jedoch nur bei sehr einfachen räumlichen Anordnungen, die sich nicht eignen würden, um komplexe Informationen damit zu codieren. In der aktuellen Studie zeigte das Forschungsteam, dass sich mittels Atomsondentomografie auch kompliziertere räumliche Anordnungen von Metallatomen bestimmen lassen. Mit dem Verfahren, für das die Bochumer Ma1

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Bild: RUB, Marquard

Als Basis für eine Informationscodierung mit Atomen kommen sogenannte MetalOrganic-Frameworks, kurz MOFs, infrage.

Dabei handelt es sich um poröse kristalline Gebilde mit einer definierten räumlichen Struktur, in die sich einzelne Atome einlagern können. Um in der Anordnung der eingelagerten Atome Informationen zu codieren, muss die Anordnung jedoch gezielt erfolgen können, veränderbar sein und auch wieder ausgelesen werden können.

Tong Li hat sich auf die Atomsondentomografie spezialisiert.

terialwissenschaftlerin Tong Li eine Expertin ist, lassen sich einzelne Atome sichtbar machen. Die Gruppe arbeitete mit dem sogenannten MOF-74, in das sie einzelne Atome Kobalt, Cadmium, Blei und Mangan zufällig einlagerte. Anschliessend entschlüsselte sie deren räumliche Struktur.

Genauso raffiniert wie die Biologie In Zukunft könnten MOFs die Basis programmierbarer chemischer Moleküle sein: So könnte ein MOF beispielsweise programmiert werden, einen pharmazeutischen Wirkstoff in den Körper einzubringen, dabei gezielt infizierte Zellen ansteuern und nicht mehr benötigten Wirkstoff zu harmlosen Substanzen abzubauen.

Sie könnten aber beispielsweise auch für die Abscheidung von CO 2 zum Einsatz kommen und gleichzeitig dazu dienen, das CO2 in einen nützlichen Ausgangsstoff für die chemische Industrie umzuwandeln.

«Langfristig können solche Strukturen mit einprogrammierten Atomsequenzen unsere Denkweise in Bezug auf die Materialsynthese komplett verändern», so die Autoren. «Die synthetische Welt könnte ein ganz neues Level der Präzision und Raffinesse erreichen, das bislang der Biologie vorbehalten war.»

Originalpublikation Zhe Ji, Tong Li, Omar M. Yaghi, «Sequencing of metals in multivariate metal-organic frameworks», Science (2020); DOI: 10.1126/science.aaz4304 Kontakt Prof. Dr. Tong Li Ruhr-Universität Bochum Universitätsstrasse 150 D-44801 Bochum +49 234 32 26099 tong.li@ruhr-uni-bochum.de www.ruhr-uni-bochum.de

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MEDIZIN

Chemiker analysieren Kinos

In rauchfreien Räumen raucht man mit Menschen geben gefährliche Teer- und Nikotinablagerungen aus Tabakrauch in Nichtraucherumgebungen ab.

Tabakrauch ist gesundheitsschädlich. Er besteht aus Feinstaub und flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) wie Nikotin oder Acetonitril, für die es keinen Schwellenwert gibt, unter dem sie harmlos wären. Rauchverbote verringern zwar das Passivrauchen, aber bei einer weltweiten Raucherquote von 22 Prozent bleiben die gefährlichen Schadstoffe aus Tabakrauch ein grosses gesundheitliches Risiko.

Erstmals quantitativ überprüft Obwohl es bereits Vermutungen gab, dass Rauchrückstände auf Oberflächen in rauchfreie Orte übertragen werden können, haben die Forscher aus Mainz und Yale jetzt erstmalig die Emissionen von Menschen in Nichtraucher-Umgebungen erfasst und überwacht. Dazu haben sie die flüchtigen organischen Verbindungen von mit Tabakrauch belasteten Oberflächen in rauchfreien Umgebungen gemessen. «Bei Tests unter realen Bedingungen konnten wir feststellen, dass Personen, die zuvor Tabakrauch ausgesetzt waren, beim Betreten eines zuvor strikt rauchfreien Raums konzentrierte Emissionen gefährlicher 9/2020

Gase abgaben», erläutert Drew Gentner, Associate Professor of Chemical & Environmental Engineering an der Yale Universität und wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Alexander-Humboldt-Stiftung. «Somit ist die Vorstellung, dass man als Nichtraucher in einem rauchfreien Raum vor Passivrauchen geschützt wäre, ein Trugschluss», ergänzt der Autor der im Forschungsmagazin «Science Advances» erschienenen Studie.

Massenspektrometer detektiert 35 Verbindungen Die Forscher führten ihre Experimente in einem Kino durch, in dem Rauchverbort herrscht. An vier aufeinander folgenden Tagen identifizierten sie während der Filmvorführung mithilfe eines hochauflösenden Massenspektrometers deutliche Konzen­ trationen von 35 verschiedenen chemischen Verbindungen, die aus Ausdünstungen von Tabakablagerungen stammen. Das Überraschende: Die Emissionen waren vergleichbar mit dem Rauch von ein bis zehn Zigaretten. Eine noch grössere Menge organischer Verbindungen aus Zigarettenrauch stellten sie in Luftproben aus dem Kino fest, die sie anschliessend im Labor untersuchten.

«Wir gehen davon aus, dass die Kinobesucher die Zigarettenrauchrückstände mit ihrer Kleidung und ihrem Körper in den geschlossenen Raum transportiert haben.

Diese Beobachtung stimmt mit vorherigen Vermutungen überein, die aber bisher noch nicht bewiesen werden konnten», fasst Jonathan Williams, Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Chemie und Co-Autor der Studie, zusammen.

Die Ergebnisse der Studie lassen sich auf andere, weniger gut belüftete Standorte

Bild: Adobe Stock

Ein internationales Team von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Chemie und Yale University entdeckte, dass Raucher und Passivraucher Tabakablagerungen und somit Schadstoffe mit sich transportieren. Die Menge der Schadstoffe, die sie abgeben, entspricht sogar derjenigen mehrerer Zigaretten. Dies bedeutet, dass selbst wenn sich jemand in einem Raum befindet, in dem noch nie geraucht wurde, diese Person möglicherweise vielen gefährlichen chemischen Verbindungen ausgesetzt ist, aus denen Zigarettenrauch besteht. Abhängig ist das davon, wer den Raum betreten oder ihn zuvor besucht hat, denn Tabakrückstände an Oberflächen wie Kleidern, Wänden, Haut oder Möbeln beinhalten Nikotinreste und verschiedene andere schädliche Chemikalien. Durch Ausdünstungen von diesen Oberflächen gelangen die Chemikalien in die Umgebungsluft und gefährden somit die Gesundheit von Nichtrauchern.

Auch wenn heutzutage niemand mehr im Kino raucht, eine beachtliche Menge an Tabak­ rauch kann dennoch nachgewiesen werden.

übertragen. «In schlecht belüfteten engen Räumen wie beispielsweise Autos, Bars, Zügen oder Wohnungen werden die gefährlichen Emissionen vermutlich deutlich höher sein», erklärt Williams Kollege Gentner.

Originalpublikation Roger Sheu, Christof Stönner, Jenna C. Ditto, Thomas Klüpfel, Jonathan Williams, Drew R. Gentner, «Human transport of thirdhand tobacco smoke: A prominent source of hazardous air pollutants into indoor non-smoking environments», Science Advances (2020) Kontakt Prof. Dr. Jonathan Williams Max-Planck-Institut für Chemie Hahn-Meitner-Weg 1 D-55128 Mainz +49 6131 305 4500 jonathan.williams@mpic.de www.mpic.de

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Bild: Adobe Stock

MEDIZIN

Placebos helfen nachweislich, chronische Rückenschmerzen zu lindern.

Chronische Rückenschmerzen

Placebos gezielt einsetzen Eine Studie der Universitätsmedizin Essen zeigte: Patienten mit chronischen Rückenschmerzen profitieren von einer Therapie mit Placebos. Der Schmerz war gelindert, ausserdem fühlten sie sich «fitter» und weniger depressiv – und das, obwohl die Studienteilnehmer wussten, dass sie Placebos Einnahmen. Der schmerzlindernde Effekt der Placebos war in etwa so hoch wie der eines nichtsteroidalen Antirheumatikums.

«Es lohnt sich, den Placeboeffekt in bestehende Therapiekonzepte Einzubinden», so der Pressesprecher der Deutschen Gesellschaft für Neurologie Prof.

Dr. med. Hans-Christoph Diener. Placebos können in der Schmerztherapie helfen – sogar, wenn die Studienteilnehmer sich darüber im Klaren sind, dass es sich um Placebos handelt – so lässt sich in Kürze das Ergebnis einer Studie des Universitätsklinikums Essen an 127 Patienten mit chronischen Rückenschmerzen zusammenfassen.

«Subjektive» und «objektive» Merkmale Die Patienten, die mindestens 12 Wochen lang unter Rückenschmerzen gelitten hatten, wurden in zwei Gruppen unterteilt.

Die eine Gruppe (n= 60) erhielt die gleiche Behandlung wie zuvor, die zweite (n = 67) erhielt zusätzlich 21 Tage lang zweimal täglich ein Placebo. Vor Studien28

beginn war allen Studienteilnehmern ein Video vorgeführt worden, das über den sogenannten Placeboeffekt und die neueste Studienlage zu möglichen positiven Effekten einer offenen Placebogabe informierte. Die Patienten waren also informiert, dass sie eine wirkstofffreie Substanz einnehmen. Den Patienten in der Vergleichsgruppe wurde versichert, dass sie nach Ablauf der Studie ebenfalls eine Placebo-Anwendung erhalten können. Die Gruppen unterschieden sich nicht signifikant in Alter, Geschlecht und Schmerzintensität zum Zeitpunkt des Studieneinschlusses, allerdings war der BMI in der Gruppe, die zusätzlich mit Placebo behandelt wurde, höher (28,18 vs. 25,72).

Die Studie untersuchte zum einen die von den Patienten berichteten Behandlungserfahrungen wie Schmerzlinderung und funktionelle Beeinträchtigung im Alltag («patient reported outcomes»), aber auch objektive Kriterien wie die Beweglichkeit der Wirbelsäule im Hinblick auf Bewe-

gungsausmass und -geschwindigkeit, die mit Sensoren auf der Wirbelsäule gemessen wurden. Die Schmerzintensität stellte als subjektiver Parameter den primären Endpunkt dar, sekundäre Endpunkte waren die schmerzbedingte Einschränkung, Depression, Angst und Stress, die mittels standardisierter Fragebögen erhoben wurden.

Starke Reduktion der Schmerzen Im Ergebnis zeigte sich, dass die Gruppe, die mit Placebos behandelt worden war, eine signifikant stärkere Abnahme der Schmerzintensität aufwies (p = 0,001), sich funktionell weniger eingeschränkt fühlte (p = 0,02) und angab, weniger depressiv zu sein (p = 0,01). Auch fragten die mit Placebo behandelten Patienten im Trend weniger häufig nach einer Notfallmedikation, also zusätzlichen Schmerzmitteln. Die objektiv erhobenen Parameter 9/2020

MEDIZIN LASER SPECTROSCOPY MICROPOSITIONING waren hingegen zwischen den Gruppen nicht unterschiedlich.

Wie aber ist es zu erklären, dass Placebos das subjektive Befinden signifikant verbessern konnten, obwohl den Studienteilnehmern sogar klar war, dass sie Placebos, also völlig wirkstofffreie Kapseln, erhalten hatten?

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7- 8.10.2020

Aufklärungsvideo fördert Placeboeffekt Dr. Julian Kleine-Borgmann, Erstautor der Studie, und Frau Prof.

Ulrike Bingel, die Projektleiterin, führen an, dass die Mechanismen einer offenen Placebo-Anwendung noch nicht hinreichend erforscht sind. Patienten könnten durch das Informationsvideo unbewusste positive Erwartungen im Hinblick auf das Placebo entwickelt haben, obwohl die gemessene Erwartung in der Placebo-Gruppe in keinem signifikanten Zusammenhang mit der Schmerzlinderung stand. Eine weitere Hypothese ist die Umdeutung sogenannter natürlicher Fluktuationen: Es ist bekannt, dass chronische Rückenschmerzen in ihrer Intensität über den Verlauf schwanken. Möglicherweise führen schmerzärmere Phasen dazu, dass positive Erwartungen im Sinne einer selbstfüllenden Prophezeiung erfüllt werden, wodurch der Glaube an einen positiven Effekt der Placebos weiter bestärkt wird. Kleine-Borgmann und Kollegen sind der Überzeugung, dass das therapeutische Potenzial von Placebos weiter untersucht werden sollte – Hans-Christoph Diener geht noch einen Schritt weiter: «Es lohnt sich, den Placeboeffekt stärker in bestehende Therapiekonzepte einzubinden. Dazu gehört eine positive Darstellung des zu erwartenden Therapieerfolges.» Der Mediziner hebt hervor, dass bei chronischen Schmerzerkrankungen die Psyche eine wichtige Rolle spielt und auf das subjektive Schmerz­empfinden Einfluss nehmen kann. «Wenn wir die subjektive Schmerzlast der Patienten – und sei es auch nur bei einem Teil der Patienten – durch ein Aufklärungsvideo und die Ergänzung des Placeboeffektes nennenswert senken können, sollten wir diese Option nutzen. Chronische Schmerzpatienten haben einen enormen Leidensdruck, der sie körperlich und seelisch zermürbt, eine Therapie, die zu einer subjektiven Verbesserung führt, hat Berechtigung – auch wenn wir die dahinterliegenden Mechanismen noch nicht vollständig verstehen.»

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Originalpublikation J. Kleine-Borgmann, K. Schmidt, A. Hellmann, U. Bingel, «Effects of open-label placebo on pain, functional disability, and spine mobility in patients with chronic back pain: a randomized controlled trial», Pain (2019); 160 (12): 2891–2897. DOI: 10.1097/j. pain.0000000000001683.

Kontakt Deutsche Gesellschaft für Neurologie Reinhardtstrasse 27 C D-10117 Berlin +49 30 531 43 79 30 info@dgn.org www.dgn.org

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Bild: Pixabay

ERNÄHRUNG

Bild 1: Zu viel Zucker kann die Lebenserwartung um mehrere Jahre verkürzen. Doch zumindest in Fruchtfliegen könnte die Ursache unabhängig von den Stoffwechselstörungen wie Fettleibigkeit und Diabetes sein.

Eine Untersuchung an Fruchtfliegen

Zuckerkonsum verkürzt das Leben Der Konsum von zu viel Zucker ist ungesund – das ist bekannt. Er erhöht das Risiko, Stoffwechselstörungen wie Übergewicht und Diabetes zu entwickeln, und kann die Lebenserwartung um mehrere Jahre verkürzen. Bisher ging man davon aus, dass diese verkürzte Lebenserwartung vor allem die Folge der Stoffwechselstörungen wie Diabetes ist. Doch diese Annahme könnte falsch sein, wie eine neue Studie zeigt, die ein internationales Forschungsteam veröffentlicht hat.

Purine und Harnsäure in der Chemie Vor über hundert Jahren haben sich Chemiker mit Purinen und Harnsäure beschäftigt. Allen voran: der Nobelpreisträger Hermann Emil Fischer. Schon in seiner Nobelpreisrede von 1902 betonte der deutsche Chemiker, dass die organische Chemie sich wieder den grossen Problemen der Biologie widmen soll und unterstreicht damit die biologische und medizinische Bedeutung seiner Arbeiten mit Zuckern und Purinen. Fischer konnte neben der künstlichen Synthese von Purinen zudem bereits die Struktur von Koffein bestätigen und so zeigen, dass Koffein ein Purin ist.

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Die Ergebnisse legen nahe, dass stattdessen die Ansammlung eines natürlichen Abfallprodukts, der Harnsäure, mit der zuckerbedingten, verkürzten Lebenserwartung zusammenhängen könnte.

Ein Forschungsteam vom Imperial College London hat dazu den Einfluss von zuckerhaltiger Ernährung auf die Lebensspanne von Fruchtfliegen untersucht. «Genau wie der Mensch weisen Fruchtfliegen, die mit einer zuckerreichen Nahrung gefüttert werden, viele Merkmale von Stoffwechselkrankheiten auf – sie werden beispielsweise übergewichtig und insulinresistent», sagt die Leiterin der Studie Dr. Helena Cochemé vom Imperial College London.

«Fettleibigkeit und Diabetes sind dafür bekannt, dass sie die Sterblichkeit beim Menschen erhöhen, und so nahm man

Bild 2: Harnsäure.

bisher an, dass der Zuckerüberschuss über diese Stoffwechselerkrankungen auch die Lebenserwartung der Fruchtfliegen stark beeinflusst.» Doch wie Salz verursacht auch Zucker eine Dehydrierung.

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ERNÄHRUNG

Bild 3: Purin. Die Basen Guanin und Adenin sind fixe Bestandteile der DNA bzw. RNA und gehören der Familie der Purine an.

Harnsäure ist ein Endprodukt des Abbaus von Purin (Bild 3). Purine sind wichtige Bausteine des Erbguts, der DNA. Harnsäure neigt zur Kristallisation, wodurch Nierensteine in den Fruchtfliegen entstehen. Sie lassen sich durch eine zusätzliche Gabe von Trinkwasser oder durch Medikamente vermeiden. «Die mit Zucker gefütterten Fruchtfliegen leben zwar länger, wenn wir ihnen mehr Wasser geben, sie sind aber immer noch nicht gesund.

Unsere Studie legt jedoch nahe, dass die Störung des Purin-Abbaus der bestim-

Daher haben die Forschenden den Fruchtfliegen im Versuch zusätzliches Wasser gegeben. Überraschenderweise konnten sie dadurch den lebensverkürzenden Effekt der zuckerreichen Ernährung aufheben.

mende Faktor für die verkürzte Lebenszeit von Fliegen mit hoher Zuckeraufnahme ist. Das bedeutet, dass der frühe Tod durch Zucker nicht unbedingt eine direkte Folge der Fettleibigkeit selbst ist», sagt Cochemé.

Erhöhte Harnsäurewerte durch Zucker Auch beim Menschen könnte ein ähnlicher Mechanismus wirken, wie Forschende des Exzellenzclusters «Precision Medicine in

Materialemissionen Oberflächenwasser mit Sediment

Mikroplastik

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Aroma- und Duftstoffe

Der Zucker an sich ist das Problem

Der neue ODP 4

täglich von 9-17 Uhr

Die Wirkung des zusätzlichen Wassers gab den Anstoss, sich auf das Nierensystem der Fruchtfliege zu konzentrieren. Es zeigte sich, dass ein Überschuss an Zucker dazu führte, dass sich Harnsäure (Bild 2) in den Fruchtfliegen ansammelte.

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Bild 4: Fruchtfliegen, die mit einer zuckerhal­ tigen Nahrung gefüttert worden waren, star­ ben früher als Artgenossen mit anderem Futter. Der Effekt konnte durch eine zusätzli­ che Wasserquelle verhindert werden.

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ERNÄHRUNG

Bild: T. Böschen, Uni Kiel

den Einfluss von zuckerreicher Ernährung bei gesunden Menschen untersucht. «Auffallend war, dass die Aufnahme von Zucker über die Nahrung beim Menschen, genau wie bei Fruchtfliegen, mit einer schlechteren Nierenfunktion und höheren Harnsäurewerten im Blut in Zusammenhang stand», sagt Prof. Christoph Kaleta vom Institut für experimentelle Medizin der Universität Kiel.

Bild 5: Christoph Kaleta, Mitglied im Exzel­ lenzcluster «Precision Medicine in Chronic Inflammation» (PMI) und Leiter der Arbeits­ gruppe Medizinische Systembiologie am In­ stitut für Experimentelle Medizin.

Chronic Inflammation» (PMI) gezeigt haben. Ein Team um Professor Christoph Kaleta, Professor Andre Franke, Professor Matthias Laudes und Professor Wolfgang Lieb – alle von der Universität Kiel – hat

Untersuchung am Menschen ist erforderlich Die Ansammlung von Harnsäure ist eine bekannte Ursache für Nierensteine beim Menschen, ebenso wie Gicht, eine Form der entzündlichen Arthritis. Der Harnsäurespiegel steigt zudem mit dem Alter an und kann auf den Beginn von Stoffwechselkrankheiten wie Diabetes hindeuten.

«Es wird interessant sein, genauer zu un-

tersuchen, wie die Ansammlung von Harnsäure durch erhöhten Zuckerkonsum mit Stoffwechselerkrankungen wie Diabetes zusammenhängt und ob sie vielleicht sogar auch beim Menschen die Lebenserwartung direkt beeinflusst», sagt Kaleta.

«So könnten wir in Zukunft auch neue therapeutische Ziele und Strategien finden, die ein gesundes Altern fördern», blickt Kaleta voraus.

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NEWS

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

Zahlen Evonik Vor dem Hintergrund der weltweiten Rezession infolge der Corona-Pandemie kommt Evonik gut durch die Krise. Gleichwohl gingen Umsatz und Ergebnis im zweiten Quartal infolge deutlich schwächerer Nachfrage in einigen Märkten gegenüber dem Vorjahr zurück. Der Konzernumsatz sank um 14 Prozent auf 2,83 Milliarden Euro, das bereinigte Ebitda um 19 Prozent auf 456 Millionen Euro. Das bereinigte Konzernergebnis ging im 2.

Quartal im Vergleich zum Vorjahr um 30 Prozent auf 160 Millionen Euro zurück.

Merck hat im 2. Quartal in allen Unternehmensbereichen Auswirkungen der Covid-­ 19Pandemie verzeichnet. Am stärksten betroffen waren Healthcare und Performance Materials. Der Konzernumsatz stieg gegenüber dem Vorjahresquartal um 3,7 Prozent auf 4,1 Milliarden Euro. Das Ebitda pre, die wichtigste Steuerungskennzahl des Konzerns, sank im 2. Quartal um -5,7 % auf 1,1 Mrd. Euro. Dessen ungeachtet präzisiert das Unternehmen seine Umsatzprognose für das Geschäftsjahr 2020 und erwartet nunmehr einen

Kon­zernumsatz zwischen 16,9 und 17,7 Mrd. Euro. Zudem hebt es das untere Ende der Spanne des erwarteten Ebitda pre an und prognostiziert nunmehr einen Wert zwischen 4,45 bis 4,85 Mrd. Euro.

Bayer Die Geschäfte des Bayer-­Konzerns haben sich im 2.

Quartal 2020 trotz der Covid-­19-Pandemie und den damit einhergehenden Unsicherheiten solide entwickelt.

Der Konzernumsatz verminderte sich im 2. Quartal währungs- und portfoliobereinigt (wpb.) um 2,5 Prozent auf 10,054 Milliarden Euro. Das Ebitda vor Sondereinflüssen stieg um 5,6 Prozent auf 2,883 Milliarden Euro.

Siegfried Die Coronavirus-Pan­ demie hat das Unternehmen weniger stark tangiert als befürchtet. So generierte die Siegfried-Gruppe einen Netto-Umsatz von 388,1 Millionen Franken. Dies entspricht einem Wachstum gegenüber der Vorjahresperiode von 2,2 Prozent in Lokalwährungen und einem Rückgang von 1,5 Prozent in Franken (Vorjahr 393,9 Millionen Franken). Das Umsatzwachstum wurde trotz der widrigen Umstände und grossen Herausforderungen durch die Coronavirus-Pandemie erzielt.

Forschung Ruhr-Universität Bochum Bakterielle Enzyme sind oft leistungsfähige, aber auch sehr empfindliche Katalysatoren.

Um ihre Leistung abzurufen, brauchen sie daher eine besondere Umgebung. Neue Techniken, mit denen sich bakterielle Enzyme effizient an Elektroden koppeln lassen, haben Forscher der Ruhr-Universität Bochum (RUB) entwickelt.

Zusammen mit einem Team von der University of Utah realisierten sie basierend auf einem Nitrogenase-Enzym ein System für die Ammoniaksynthese.

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel Seit mehr als einem halben Jahrhundert gilt Platin als einer der besten Katalysatoren für die Reduktion von Sauerstoff zu Wasser, eine der Schlüsselreaktionen an den Elektroden von Brennstoffzellen. Es ist jedoch schwierig, den Katalysator über einen längeren Zeitraum reaktiv und stabil genug zu halten, um Wasserstofftechnologien flächendeckend in Fahrzeugen einsetzen zu können. Grund hierfür ist vor allem, dass sich die Platinpartikel auf den Elektroden mit der Zeit auflösen.

Einem internationalen For-

schungsteam unter Leitung der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) ist es jetzt gelungen, diesen Auflösungsprozess auf atomarer Ebene darzustellen. Die Erkenntnisse über die einzelnen Atombewegungen könnten dazu beitragen, die Stabilität von Platin­ katalysatoren in Zukunft zu verbessern.

Denkfabrik IZT Arbeiten Menschen auch über die Corona-Pandemie hinaus öfter von zu Hause, vermeidet das Millionen Tonnen CO2 und senkt spürbar die Verkehrsbelastung.

Um 5,4 Millionen Tonnen pro Jahr kann der CO2-Ausstoss im Verkehr sinken, wenn 40 Prozent der Arbeitnehmenden dauerhaft an zwei Tagen pro Woche von zu Hause arbeiten, zeigt eine veröffentlichte Studie der Berliner Denkfabrik IZT im Auftrag von Greenpeace. Das entspricht 18 Prozent aller durch Pendeln entstehenden Emissionen. In verschiedenen Szenarien kalkulieren die Autorinnen die jeweils vermiedenen Treibhausgase und die so gesparten Personenkilometer.

«Die Corona-Monate haben gezeigt, dass sich viele Arbeiten problemlos von zu Hause erledigen lassen», sagt Greenpeace-Sprecher Benjamin Stephan.

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NEWS

Bei Carl Roth stehen mit der Eröffnung des dritten Werkes in Karlsruhe-Knielingen alle Zeichen auf Erfolg. Gebaut auf den Werten eines über 140-jährigen Unternehmens und gepaart mit dessen richtungsweisender Innovationskraft, ist ein neues Logistikzentrum mit ungefähr 7000 m² Lagerfläche entstanden. Seit Mitte Juni ist es nun in Betrieb.

In diesem architektonisch beeindruckenden Gebäude finden sich nicht nur die Arbeitsplätze der Zukunft wieder, sondern auch ein innovatives Baukonzept, das die Zukunft fest im Blick hat.

Die Verfügbarkeit, Schnelligkeit, Präzision und Qualität des Carl

Bild: Carl Roth

Auf Qualität gebaut – auf Zukunft ausgerichtet

Das neue Werk der Firma Carl Roth in Karlsruhe-Knielingen.

Roth Service wird durch ein etwa 12 m hohes automatisches Kleinteilelager mit vier Regalbediengeräten und 23 200 Lagerkisten sichergestellt. Mit mo-

dernsten Flurförderfahrzeugen – alle mit neuester Lithium-Technik ausgestattet – und 20 weitestgehend automatisch angesteuerten Packplätzen ist

das Unternehmen perfekt für die Zukunft gerüstet. Von Karlsruhe aus versorgt Carl Roth nun die Kunden deutschlandweit und in über 100 Länder mit über 3000 Packstücken täglich.

Mit optimalem Materialfluss durch modernste Fördertechnik ist das neue Werk in Karlsruhe-Knielingen der perfekte Standort für noch mehr Service und Qualität. Denn durch die intensive Planung aller Gewerke und einer modernen IT können nun alle Abläufe noch schlanker, effizienter und kostensparender umgesetzt werden.

Quelle: Carl Roth www.carlroth.com

Bayer zahlt nun 1,6 Milliarden Dollar PRÄZISES LIQUID-HANDLING

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Aufgrund der Spirale Essure wurde Bayer mehrfach in den USA angeklagt. Mit dem Geld sollen die Klagen fallen gelassen werden, wie der Konzern vermeldet hat. Die Vereinbarungen wurden laut Angaben des Unternehmens mit Kläger­ anwaltskanzleien getroffen, mit denen etwa 90 Prozent der insgesamt fast 39 000 Essure-Klagen in den USA beigelegt werden, die schon eingereicht sind und zum Teil noch nicht eingereicht wurden. Zur Beilegung der Klagen sei die Zahlung von insgesamt etwa 1,6 Milliarden Dollar vorgesehen.

Klägerinnen, die sich dem Vergleich anschliessen, werden im Gegenzug ihre Klagen zurücknehmen oder nicht einreichen. Die Vergleichsvereinbarungen enthalten keinerlei Eingeständnis eines Fehlverhaltens oder einer Schuld. Die übrigen Bedingungen der Vergleichsvereinbarungen sind

vertraulich. Die Vergleichssumme ist durch bestehende Rückstellungen gedeckt.

Das Medizinprodukt Essure wird weiterhin auf dem Markt erhältlich sein. Das Unternehmen stehe hinter der «Sicherheit und Wirksamkeit» des Produkts, die durch umfangreiche Forschungsarbeiten von Bayer und unabhängigen medizinischen Forschern belegt worden seien, rechtfertigt das Unternehmen seinen Standpunkt in einer Medienmitteilung.

Die jetzigen Vergleiche in den USA hätten keinen Einfluss auf anhängige Rechtsstreitigkeiten in anderen Ländern, weil die Entscheidung von Bayer, diese Fälle beizulegen, massgeblich auf Faktoren beruhe, die spezifisch für das US-Rechtssystem seien, betont Bayer.

Medienmitteilung Bayer www.bayer.de 9/2020

NEWS

Bild: Lonza

Lonza.

Bei der Ausgliederung des LSI-Segments aus der Geschäftstätigkeit der Lonza Group wurden, laut Geschäftsleitung, weitere Fortschritte erzielt. Für jedes Segment wurden neue Rechtseinheiten gegründet. Alle Mitarbeitenden, kommerziellen Verträge, operativen Prozesse und Daten wurden den entsprechenden Einheiten bereits zugewiesen. Noch sind einige Arbeiten notwendig, um die Ausgliederung abzuschliessen. Doch die komplexeren und kritischeren Be-

reiche des Prozesses sind nun weitgehend geregelt. Vor diesem Hintergrund hat der Verwaltungsrat am 23.

Juli 2020 beschlossen, für das LSI-Segment im zweiten Halbjahr 2020 einen Verkaufsprozess einzuleiten. Der Zeitpunkt ist optimal für Käufer, da LSI seine Rentabilität und Widerstandsfähigkeit als Spezialchemikalienunternehmen während der Covid-19Pandemie unter Beweis gestellt hat. Der Verkauf wird es Lonza ermöglichen, sich auf den Ausbau ihrer Position als

führender Produktionspartner in der Pharma- und Biotechindustrie zu konzentrieren und gleichzeitig ihren Aktionären optimale Wertschöpfung und Wachstum zu bieten.

Im Portfolio des Segments LSI entwickelte sich die Nachfrage wegen Covid-19 unterschiedlich. Sehr gefragt waren Produkte und Dienstleistungen in den Bereichen Hygiene sowie Reinigungsmittel und Körperpflege, und auch die Nachfrage nach Vitamin B3 in Futteranwendungen stieg. Dies wurde jedoch durch die schwächere Nachfrage in Industriemärkten teilweise ausgeglichen. Mit Ausnahme eines kleinen Teils des operativen Holzbehandlungsgeschäfts blieben im ersten Halbjahr alle Standorte geöffnet. Vorübergehend kam es bei einigen Rohstoffen zu Engpässen. Zudem wurde in Visp (CH) der Betrieb für routinemässige Instandhaltungsarbeiten wie geplant zeitweilig eingestellt.

Medienmitteilung Lonza www.lonza.com

Führungswechsel bei Waldner AG

Bild: Waldner AG

Lonza verkauft Spezialitätenchemie

Christian Bürgi, neuer Geschäftsführer bei der Waldner AG, Schweiz.

Christian Bürgi hat die Leitung der Waldner AG Laboreinrichtungen übernommen und tritt somit in die Fussstapfen seines Vorgängers Erich Birrer. Schon jetzt konnte der 49-Jährige erste Erfolge für den Schweizer Hersteller von Laboreinrichtungen erzielen: Mehrere Grossprojekte mit namhaften Pharmafirmen sind in der Realisierung. Den bisher grössten Auftrag der Firmengeschichte erhält Waldner vom Pharmagiganten Roche. Die Firmen starten gemeinsam das Projekt pRED. Es sollen weltweit einzigartige und zukunftsweisende Laborkomplexe entstehen. www.waldner-ag.ch

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VER ANSTALTUNGEN

Messeleiter Michael Bonenberger im Interview

«Schaut, es bewegt sich etwas!»

Am 7. und 8. Oktober 2020 findet die dritte Ausgabe der Westschweizer Fachmesse für die Chemie- und LifeScience-­Branche in Lausanne statt. Der Messeleiter Michael Bonenberger erklärt uns im Interview, wie die lokale und überschaubare Veranstaltung mit den entsprechenden Hygienemassnahmen durchgeführt wird und worauf sich die Aussteller und Besucher besonders freuen können. Er verrät uns aber auch, was sich aufgrund der schwierigen Situation geändert hat.

Herr Bonenberger, der grosse Schock für die Basler dieses Jahr war wohl der Tag, an dem die Basler Fasnacht abgesagt wurde. Nach der Fasnacht wurden mehrere Messen und Veranstaltungen entweder verschoben oder gar nicht mehr durchgeführt. Wie haben Sie diese Zeit zu Beginn der Pandemie erlebt?

Michael Bonenberger: Da wir ja als Unternehmen unseren Firmensitz in Basel haben und wir auch viele Basler im Unternehmen haben, die aktiv die Fasnacht mitfeiern, ist auch die Absage der Fasnacht für uns ein einschneidendes Erlebnis gewesen. Und da dann bei uns, der MCH-Gruppe, viele Messen abgesagt wurden, hat sich die Situation für unsere Mitarbeiter einschneidend geändert, wie zum Beispiel durch Kurzarbeit. Zu dem damaligen Zeitpunkt war für mich aber immer noch klar, dass die Ilmac Lausanne auf keiner Weise davon betroffen ist, denn diese würde ja erst in einem halben Jahr stattfinden.

Nun sind bereits Monate vergangen und viele Lockerungen sind längst Alltag geworden. Wir haben heute den 26. August, in manchen Kantonen herrscht Maskenpflicht in den Läden. Auch für Veranstaltungen und Messen gelten besondere Hygienemassnahmen. Wie haben Sie sich als Messeveranstalter der Ilmac Lausanne vorbereitet und was schreibt Ihnen der Kanton Waadt vor?

Bonenberger: Die MCH-Gruppe hat in Abstimmung mit einigen Hygienikern und mit den Kantonen Basel, Zürich und Waadt ein Schutzkonzept erarbeitet. Dieses Konzept ist auf der Website www.ilmac.ch zu finden. Zusätzlich zu diesem Schutzkon36

Bild: MCH Messe (Schweiz) Basel AG

Roger Bieri

Messeleiter Michael Bonenberger: «Schaut, es bewegt sich etwas und trotz Covid-19 gewinnen wir wieder mehr Normalität zurück.»

zept werden wir Handdesinfektionsmittel und Masken an die Besucher und Aussteller verteilen. Das Sicherheitsdenken hat sich durch Covid-19 geändert. Hierzu habe ich ein typisches Beispiel: Als ich auf die Welt kam, ist der Sicherheitsgurt im Auto eingeführt worden. Viele haben sich dagegen gesträubt. Heute ist er normal, mittlerweile gibt es auch Airbags. Innerhalb eines Zeitraums X schleichen sich also viele Sicherheitskonzepte zum Schutz der Bevölkerung ein. Einige sind versteckt und andere sind offensichtlicher, so wie bei Covid-19. Das ist ein ganz normaler Prozess: Bei Events wird die Sicherheit der Personen stets erhöht. Sei es durch Beobachtung der Besucherströme oder sei es durch bauliche Massnahmen. Das ist für uns nichts Neues, nur der Fokus hat sich geändert. Die Schutzmassnahmen sind in

drei Stufen konzipiert. Die erste Stufe ist Abstandhalten. Dort, wo dies nicht möglich ist, sollte man als zweite Schutzmassnahme sich persönlich schützen (z. B. durch das Tragen einer Maske) und als dritte Massnahme: Falls es doch zu einer Ansteckung kommt, sind alle Personen registriert und können entsprechend informiert werden, falls sie sich in Quarantäne begeben sollen. Dieses Dreistufenkonzept ist allgemein anerkannt. Jede Person sollte sich so verhalten, als wäre sie ansteckend.

Das ist ja, was man jetzt schon im normalen Leben macht und von den Behörden so getragen wird. Wir denken auch, dass es im September noch zu einigen Restriktionen kommen wird und wir werden diese dann auch umsetzen. Nochmals zurück zum Beispiel mit dem Gurt. Heute wird kein Auto mehr ohne Airbag gebaut, früher 9/2020

VER ANSTALTUNGEN

wurden keine Autos ohne Sicherheitsgurt gebaut. Diese Entwicklungen sind jetzt zwar schneller, aber wir passen uns an diese schnelleren Entwicklungen an.

«Für viele wird es wegen Covid-19 nach langer Zeit das erste Mal sein, dass man sich innerhalb der Community wieder trifft.»

Wie zufrieden sind Sie mit der Kommunikation der Behörden?

Bonenberger: Ich stehe nicht direkt mit den Behörden in Kontakt. Wir haben Beauftragte, die sich um das Schutzkonzept kümmern und dies direkt mit den Kantonen für die Messe abklären. Es ist gut, dass man die Schutzmassnahmen ins Leben gerufen hat. Aber ja, die Kommunikation ist in vielen Bereichen sehr wichtig, nicht wahr? Hier zeigt sich auch: Wer viel kommuniziert, der bewegt viel. Wer wenig kommuniziert, der bewirkt wenig. Diese Regel gilt nicht nur für die Behörden, auch wir sind von diesem Grundsatz nicht ausgenommen. Prinzipiell läuft die Kommunikation mit den Behörden aber gut. Die Behörden sind unserer Veranstaltung gegenüber auch offen.

Vergangenes Jahr fand die Ilmac 2019 in Basel statt. Unsere Fachzeitschrift war und ist auch in diesem Jahr in Lausanne der Hauptmedienpartner der Fachmesse. Können Sie den Leserinnen und Lesern kurz die Gemeinsamkeiten und Unterschiede dieser beiden Messen nennen?

Bonenberger: Wir bezeichnen die Ilmac in Basel als grosse, trinationale Messe. Die Ilmac Lausanne ist die lokale Messe – speziell für den französischsprachigen Raum.

In Basel sieht man Individualstände in allen Grös­senordnungen. Anders sieht es in Lau­sanne aus. Hier haben sich vorgefertigte Standmodule in drei verschiedenen Grös­sen etabliert, die es dem Aussteller leicht machen, die Messe zu organisieren und ein optimales Networking zu nutzen.

9/2020

Auf welche Themenschwerpunkte können sich die Besucherinnen und Besucher freuen?

Bonenberger: Erstmals sollten sich die Besucher freuen, dass sie sich tatsächlich wieder treffen und austauschen können.

Für viele wird es wegen Covid-19 nach langer Zeit das erste Mal sein, dass man sich innerhalb der Community wieder trifft. Schwerpunkthemen werden einerseits die Laborautomation (Labor 4.0) und Industrie 4.0 sein, andererseits auch die Themen wie die Rolle der Chemie und der Biotechnologie in der Medizin – und nicht zu vergessen, der traditionelle Lunch am Mittag.

Und welche Thematik liegt Ihnen besonders am Herzen?

Bonenberger: Ganz klar die Laborautomation. Diese Entwicklung geht hin bis zum papierlosen Labor. Diese Thematik ist für mich auch interessant, da ich ja selber aus dem Labor komme.

Worauf können sich die Aussteller und Besucher verlassen?

Bonenberger: Sie können sich darauf verlassen, dass die Ilmac Lausanne alles für eine sichere Veranstaltung tut und dass sie dafür sorgt, dass das Networking in einer sicheren Umgebung stattfindet, so dass die Besucher und Aussteller neue Geschäfte machen und einen interessanten Austausch haben können. Kurzum: Sie können sich darauf verlassen, dass die Plattform das für die Besucher und Aussteller bietet, was sie in den letzten zwei Durchführungen kennengelernt haben.

Wie sieht es nun dieses Jahr aufgrund der Situation konkret aus?

Bonenberger: Wir haben weniger Aussteller und erwarten weniger Besucher, da viele gar nicht an die Messe kommen dürfen. Wir haben vorgängig Umfragen gemacht und die haben ergeben, dass rund 60 bis 70 Prozent der Besucher kommen werden. Wir rechnen also mit rund 1000 Besuchern. Wir sind froh, dass wir in dieser Zeit noch eine Messe durchführen dürfen.

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Der neue Laborschüttler LS-Z von Kuhner ist Teil eines neuen, modularen Systems. Er verbindet hohe Qualität mit maximaler Flexibilität. Der LS-Z kann auf drei Arten genutzt werden: als eigenständiger Schüttler, als Schüttler in einem beliebigen Inkubator oder zusammen mit dem neuen Inkubator Kuhner Kelvin+ mit Temperaturregelung.

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LogPhase 600 Microbiology Reader

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Dynamic Headspace DHS 3.5

Der Einsatz des mit viermal mehr Sorbens ausgestatteten neuen «Dynamic-Headspace-­ System 3.5» (DHS 3.5) verbessert die Wiederfindung flüchtiger organischer Verbin­ dungen (VOC) gegenüber Standard-DHS. Einsetzen lassen sich 3,5-Zoll-Sorptionsröhrchen beladen mit beispielsweise bis zu 240 mg Tenax TA. Die bessere Wiederfindung zieht eine höhere Genauigkeit sowie niedrigere Bestimmungsgrenzen beim Nachweis sehr flüchtiger Stoffe (VVOC) nach sich.

Die Temperatur des Röhrchens während der Anreicherung lässt sich auf Werte zwischen 10 und 70 °C einstellen. Nach der Anreicherung ist ein Trocknungsschritt möglich, um etwa kondensiertes Wasser oder Alkohol zu entfernen. Die GC/MS-Bestimmung der Analyten erfolgt nach thermischer Desorp­ tion im ThermalDesorber 3.5+ (GERSTEL-TD 3.5+), vollständig automatisiert mit dem GERSTEL-MultiPurposeSampler (MPS). Der MPS arbeitet bis zu 120 Proben inklusive individueller 3,5-Zoll-Röhrchen effizient in einen Durchlauf ab. Neben 10- und 20-mL-­ Vials lassen sich DHS-Behälter mit 250, 500 und 1000 mL Volumen verarbeiten (DHS large).

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ILMAC EXPONAT ThermalDesorber TD 3.5 +

Die Thermodesorptions-Analytik erfolgt ohne Lösemittel und erfüllt damit Kriterien einer grünen Analytik. Das GERSTEL-TD 3.5+ basiert auf 3,5-Zoll-TD-Röhrchen aus Stahl, die häufig in Standardmethoden verlangt werden. Das Pluszeichen impliziert, dass GERSTEL-Plus-Röhrchen mit 20 Prozent mehr Sorbensmaterial eine erhöhte Kapazität bieten, um Nachweisgrenzen zu verbessern und um die Wiederfindung sehr flüchtiger Stoffe (VVOCs) zu steigern.

Das TD 3.5+ lässt sich erweitern durch das Dynamic-Headspace-System (DHS 3.5/ DHS Large) für die vollautomatische Bestimmung u. a. von Materialemissionen, Restlösemitteln und -monomeren in festen oder flüssigen Proben, die in individuellen inerten Behältern mit einem Volumen von zwischen 10 mL und 1 L unter definierten Bedingungen gelagert und konditioniert werden. Die Extraktion und Anreicherung der Analyten erfolgt automatisiert. Der komplette Ablauf, inklusive GC/ MS-Analyse ist voll automatisiert unter Einsatz des GERSTEL-MultiPurposeSamplers (MPS) und der MAESTRO-Software. Zu Kalibrier- und Qualifizierungszwecken lassen sich Sorptionsröhrchen automatisiert mit Standards dotieren.

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Unterstützung der COVID-19-Diagnostik

Die Hettich Zentrifugen sind sehr benutzerfreundlich und liefern schnelle Ergebnisse. Die Tischzentrifuge Universal 320 / 320R mit speziellem Rotor und Gehänge kann auch für die Diagnostik von COVID-19 eingesetzt werden.

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Die Hettich AG vertreibt und bietet Service für Zentrifugen, Inkubatoren, Wärme- und Trockenschränke, Klimakammern sowie Kühl- & Gefrierschränke und Transportboxen. Wir sind ISO:13485 und ISO:9001 zertifiziert und produzieren Evaporatoren sowie eine Waschzentrifuge in Bäch/SZ. Wir freuen uns, Sie an unserem Stand B38 persönlich zu begrüssen.

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Ob Standard-Reparatur oder Service gemäss GLP-Anforderungen, das Socorex Service Center in Ecublens/VD bietet zuverlässige Wartungen und Kalibrationen für Pipetten und Dispenser aller Marken an.

Sieben verschiedenen Service-Levels können kundenspezifisch angepasst und miteinander kombiniert werden. Die Wartungsrespektive Kalibrierungsarbeiten werden in drei bis fünf Werktagen – oder in nur 48 h beim «Express Service» – effizient durchgeführt.

Bevollmächtigt vom Schweizer KalibrationsService (SCS) des Bundesamts für Metrologie und Akkreditierung, führt das ServiceCenter Kalibrationen gemäss ISO 17025 durch und stellt international akkreditierte, von allen ILAC-Mitgliedern anerkannte, Zertifikate aus.

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FIRMEN BERICHTEN

Quelles sont les perspectives d’avenir?

La chimie dans le domaine de la santé La Suisse occidentale se prévaut du surnom de «Health Valley» par le nombre d’instituts de recherche, d’hautes écoles et d’universités, d’hôpitaux universitaires, d’incubateurs et de parcs scientifiques dédiés aux sciences de la vie ainsi que par le nombre d’entreprises actives dans les domaines de la chimie, de la biotechnologie, de la cosmétique, de l’agro-alimentaire, des technologies médicales, de la cybersanté et de la santé digitale.

Claude Joris ¹, Magali Bischof ¹

Photo: Cour toisie de Socorex Isba SA, Ecublens

Avec cette taille critique, de nombreux projets rassembleurs public-privé et de nouvelles infrastructures ont vu le jour. Cet environnement a favorisé le passage d’un modèle en silos à celui d’un fonctionnement en réseau, renforçant l’attractivité de la région. Mais la chimie thérapeutique bénéficie-t-elle de cet écosystème exclusif?

Une terre d’innovation Fort de ces 1200 acteurs et animé par un fort esprit entrepreneurial et de pionnier, nous avons tous les ingrédients indispensables et les facteurs de succès à tous les niveaux de la chaîne de valeur: de la recherche fondamentale à la commer­ cialisation ou la mise sur le marché de produits et services dans le domaine de la santé pour faire de cette région une terre d’innovation et d’opportunité pour la chimie thérapeutique. Au sein de l’écosystème, les activités industrielles en santé représentent environ 3,8% du PIB régional, 1% des emplois (ETP, une productivité

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annuelle de CHF 650 000 par emploi (ETP) et 20? de la valeur ajoutée des exportations de la région (année 2018).

L’industries de la biopharmaceutique et biotech comptent 240 acteurs et 66 d’entre-eux sont actifs en chimie thérapeutique. De janvier 2017 à juin 2020, ce secteur a engrangé 1,650 milliards de francs d’investissements dans de nouvelles infrastructures de production et centre de recherches ainsi que 1,437 milliards de francs en fonds capital-risque pour les start-ups du domaine en Suisse occidentale.

Il est utile de rappeler que le rôle de la chimie en santé et dans l’innovation thérapeutique, reste essentiel. Le corps médical prescrit encore majoritairement des médicaments ayant pour origine la chimie car ils sont largement autorisés et disponibles bien que le potentiel thérapeutique des

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biomolécules permette le traitement ciblé et très précis de maladies difficilement prises en charge autrement. La biotechnologie modifie des cellules pour produire des protéines indispensables pour le traitement thérapeutique que la nature a souvent déjà inventées mais que malheureusement, nous sommes incapables de synthétiser à l’aide de procédés relevant de la chimie, ce qui a contribué au développement des biotech ces 20 dernières années.

La chimie bénéfice de l’interdisciplinarité Vu les coûts de ces médicaments dits «biopharmaceutiques», il est probable qu’une chimie ouverte sur la biologie, la physique et l’ingénierie, gardera une place prépondérante dans la conception de nou9/2020

FIRMEN BERICHTEN

CONTINUOUS Photo: Hélène Tobler

MANUFACTURING OF ORAL SOLID DOSAGES BY Les auteurs: Claude Joris et Magali Bischof de l’Association BioAlps.

veaux médicaments pour la dizaine d’années à venir. Notamment en devenant très sélective et biocompatible pour intervenir dans un milieu biologique sans le dénaturer et éventuellement en bloquant l’activité biologique d’un médicament et de favoriser son excrétion. La chimie bénéfice pour cela de l’interdisciplinarité entre les sciences de la vie, la physique et l’ingénierie et de la cross-fertilisation entre les différentes disciplines.

L’aspirine et le paracétamol, issus de la chimie, soulagent toujours bien des patients mais de nombreux nouveaux médi­ caments ont vu le jour grâce à la chimie seule comme les inhibiteurs de kinase, les immunoconjugués en cancérologie, les nouveaux anticoagulants et contraceptifs oraux et les associations de médicaments dans le traitement multi-thérapies du SIDA. On pourrait encore citer des nouvelles molécules chimiques capables de bloquer l’inflammation en amont d’une réaction immunitaire qui sont en général très bien tolérées et non immunogènes. Les nano-médicaments chimiques, qui ont pris en essor considérable ces cinq dernières années, dotés d’une double fonctionnalité: thérapeutique et diagnostique, ouvrent la voie à une médecine plus personnalisée évitant la déperdition importante de molécules actives vers d’autres tissus qui génèrent ainsi des effets toxiques parfois rédhibitoires.

La chimie thérapeutique a encore un rôle futur en cancérologie dans le contrôle de la télomérase au moyen d’inhibiteur de son activité et de maintenir, ou de rétablir la taille des télomères qui assurent la stabilité des extrémités des porteurs de gènes.

9/2020

L’industrie chimique reste de loin la source incontournable de médicaments sûrs peu couteux et bien adaptés aux besoins de santé publique. Son infrastructure est largement amortie et elle a été dans les premières à implémenter le «Smart Manufacturing» dans l’exécution de processus complet de bio-fabrication qui soient à la fois flexibles, évolutifs et multi-produits (Lonza) et d’utiliser les derniers outils en technologie digitale tels que la RA/IA dans la gestion de ces processus de maintenance (Vifor Pharma).

La pandémie Covid-19 nous a rappelé l’importance de la chimie, de ces processus de fabrication et de sa flexibilité pour répondre à un besoin immédiat. Des sociétés comme UCB Farchim, Givaudan, Firmenich parmi d’autres ont répondu présentes pour la production de produits dés­ infectants hydro-alcoolique ou Bachem pour la production en masse d’anesthésiant pour les hôpitaux. D’autre acteurs travaillent sur la mise au point d’un vaccin contre le SARS-CoV-2 à partir de leur technologie existante (Innomedica, MaxVAX).

Le Salon Ilmac Lausanne 2020 qui se tiendra le 7–8 octobre 2020, en tant que plateforme pour la chimie, la pharmacie et la biotechnologie, représentera les compétences et les acteurs de ce pôle de réputation mondiale.

Contact Claude Joris Secrétaire Général BioAlps Association Avenue de Sécheron 15 CH-1202 Genève claude.joris@bioalps.org www.bioalps.org

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FIRMEN BERICHTEN

Herausforderung GMP

Weltweite Logistik im regulierten Umfeld

Lamprecht Pharma Logistics AG ist ein Logistikdienstleister, der auf das Handling und den Transport pharmazeutischer Produkte spezialisiert ist. Das sind zum einen die Wirkstoffe, sogenannte «Active Pharmaceutical Ingredients» (API). «Zum anderen organisieren wir für unsere Kunden aber auch den Transport von fertigen Arzneimitteln», sagt Sascha Brenn, Operations Manager Warehousing. Das Unternehmen bietet seine Transportleistungen weltweit an und das mit verschiedenen Verkehrsträgern. Hauptsächlich sind das LKW-Transporte innerhalb der Schweiz und Europas.

Brenn: «Bei Aufträgen von und nach Übersee ist der grösste Teil Luftfracht und ein kleinerer Teil auch Seefracht.»

Die Transportvolumen sind ganz unterschiedlich. Wirkstoffe liegen meistens in Pulverform oder flüssig vor und sind in Fässern von 25 bis 50 kg gelagert. «Wir haben auch schon Fässer mit über 200 kg transportiert», sagt Brenn. Es gibt aber auch kleine Gebinde, etwa Kartons mit nur wenigen Kilogramm. Die Herausforderungen beim Transport sind die Regulierungen und gesetzlichen Bestimmungen, die eingehalten werden müssen. Dazu gehört auch die Temperatur, wenn es sich etwa um Medikamente handelt, bei denen die Kühlkette sichergestellt werden muss. Einige Wirkstoffe gelten auch als Gefahrgut und erfordern spezielle Bedingungen beim Transport wie auch bei der Lagerung. Pro Jahr organisiert Lamprecht rund 6000 solcher Transporte.

Lückenlose Dokumentation Eine typische Abfertigung kann so aussehen, dass ein Kunde einen Wirkstoff z. B. in Indien bestellt und Lamprecht organisiert den Transport in die Schweiz mit entspre42

chenden Partnern im Ausland. Dazu gehört auch die Zollabfertigung, wenn die Ware eingetroffen ist. «Damit wir unseren Kunden diese Dienstleistung anbieten können, brauchen wir Zertifizierungen, Bewilligungen und eine umfassende Dokumentation.

Sonst dürften wir diese Stoffe gar nicht annehmen oder transportieren», erklärt Brenn.

Erschwerend kommt hinzu, dass sich diese Regulierungen von Land zu Land unterscheiden. Brenn: «So hat beispielsweise die Gesundheitsbehörde in Japan entsprechende Verordnungen erst gerade eingeführt.

Vorher gab es so etwas gar nicht.» Vom Grundsatz her sind die Regulierungen aber gleich. Ähnlich wie beim Import von Fleisch muss man alles zurückverfolgen können.

Wo kam die Ware durch oder wie wurde sie transportiert. «Das müssen wir alles sicherstellen können», erklärt Brenn.

Bilder: Lamprecht Pharma Logistik

Zu den grössten Herausforderungen beim Transport von Medikamenten zählt vor allem das strenge regulatorische Umfeld. Für die entsprechenden Zertifizierungen und Bewilligungen braucht es eine lückenlose Dokumentation und die Prozesse müssen allesamt validierbar sein. Anforderungen, für die sich die ERP-Software Casymir geradezu anbietet. Denn sie ist speziell für das GMP-Umfeld entwickelt worden.

Im Oktober 2015 startete das Projekt zur Umstellung auf Casymir. Ende Mai 2016 ging das neue System live.

Validierbare ERP-Software Um all diese Herausforderungen zu bewältigen nutzte das Unternehmen eine klassische Speditionssoftware. Im Zusammenhang mit der Gesetzeslage, die sich ständig ändert und teilweise auch verschärft wird, erfolgte jedoch 2016 die Umstellung auf das ERP-System Casymir. Brenn: «Von Gesetzes wegen müssen wir viel dokumentieren, was ja heute zum grössten Teil elek­ tronisch stattfindet. Unser altes System war nicht validierbar. Deshalb mussten wir noch viel auf Papier dokumentieren. Casymir ist ein validierfähiges Programm. Das heisst, wir haben jetzt Daten im System, die nachweisbar und rückverfolgbar sind.»

Im Oktober 2015 startete das Projekt zur Umstellung auf Casymir. Ende Mai 2016 ging das neue System live. In dieser Zeit gab es ein Projektteam aus Mitarbeitern von Lamprecht, die zusammen mit der

Neben dem Medikamententransport bietet Lamprecht auch Dienstleistungen zur Lagerung an.

Opag Informatik AG Casymir eingerichtet haben. «Das lief natürlich neben dem Tagesgeschäft und war eine zusätzliche Belastung. Aber die Umstellung am Tag X lief reibungslos und den Betrieb konnten wir die ganze Zeit über aufrechterhalten. Unsere Kunden haben davon nichts gespürt», erinnert sich Brenn.

Neben dem Medikamententransport bietet Lamprecht auch Dienstleistungen zur Lagerung an. Hierbei können Zulassungs9/2020

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cell imaging multi-mode readers

Ready for Any Assay

Sascha Brenn: «Casymir ist ein validierfähiges Programm. Das heisst, wir haben jetzt Daten im System, die nachweisbar und rückverfolgbar sind.»

inhaber von Medikamenten einen Lagerplatz mieten. Nach dem Bestellungseingang eines Spitals oder einer Apotheke geht ein entsprechender Auftrag an Lamprecht, wo die Ware kommissioniert und versendet wird. Diese Prozesse werden ebenfalls in Casymir abgebildet.

Stetige Weiterentwicklung In den letzten zwei Jahren hat sich die Anzahl Abfertigungen und Versendungen stark erhöht. Die Menge an Aufträgen, die das Unternehmen heute abfertigt, wäre mit dem alten System nicht zu bewältigen gewesen. Das ist ein Indiz für die Produktivitätssteigerung durch die neue Software. «Auch laufen Tätigkeiten automatisch im Hintergrund ab, wo wir früher noch manuelle Buchungen durchführen mussten. Die Arbeit wurde insgesamt speditiver und einfacher», fasst Brenn zusammen.

Natürlich ist nach der Einführung der ERP-Software die Arbeit nicht einfach abgeschlossen. Neben der Optimierung der internen Prozesse gibt es auch weiterführende Projekte, die Brenn schon heute anvisiert. So wird in der Pharmabranche zurzeit das Thema Serialisierung diskutiert. Dabei geht es um die Rückverfolgbarkeit jeder einzelnen Faltschachtel, die produziert und auf den Markt gebracht wird. Dazu braucht jede Schachtel einen individuellen Code. Damit soll nicht zuletzt die Arzneimittelfälschung eingedämmt werden. Brenn: «Von entsprechenden Verordnungen sind wir in der Schweiz aktuell noch nicht betroffen.

Sobald aber unsere Kunden mit solchen Anforderungen konfrontiert sind, werden wir ein entsprechendes Projekt zur Erweiterung von Casymir starten.»

Kontakt Lamprecht Pharma Logistics AG Dürrenhübelstrasse 7 CH-4133 Pratteln 1 +41 61 284 77 77 mailbox@lamprecht-pharma.ch www.lamprecht-pharma.ch

Combine cell imaging and multi-mode detection in one instrument.

3D cell culture Nucleic acid quantification Quantitative live cell imaging Biochemical assays

Label-free cell counting Calcium flux Cell proliferation

Cell migration & invasion

Fast kinetics

Microbiology

Stem cell differentiation

Transfection efficiency ELISpot imaging

Confluence

Genotoxicity

Immunofluorescence Phenotypic assays

Histology

Apoptosis & necrosis

Cell viability & toxicity

Slide scanning

Whole organism imaging

Normalization

Phagocytosis

Signal transduction

Translocation

www.biotek.com/cytation

Opag Informatik AG Fabrikmattenweg 11 CH-4144 Arlesheim +41 61 716 92 22 mailbox@opag.ch www.casymir.ch

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Colony counting

BTI will be at ILMAC Halle 7/Stand A03

2020 Cytation ChemieXtra ad-1-2 page.indd 1

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Recycling von leeren Trays

Sauberer Umgang mit Pipettenspitzen In Laboren sind Sauberkeit und Hygiene eine Selbstverständlichkeit. Ein weniger erfreulicher Nebeneffekt ist dabei der anfallende Plastikabfall. Nicht nur Handschuhe, sondern auch Pipettenspitzen sind einige der augenscheinlichsten «Übeltäter», die den Abfallsack täglich von neuem befüllen. Je hektischer der Laboralltag ist, desto eher landet zu viel Verbrauchsmaterial im Kehricht. Im Falle der Pipettenspitze kann ein ressourcensparendes Refill-System Abhilfe schaffen.

Bilder: Sarstedt AG & Co. KG

Besonders in molekularbiologischen oder forensischen Laboren müssen regelmässig Flüssigkeiten transferiert werden, ohne dass die jeweilige Probe durch fremde DNA, DNase, RNase oder PCR-Inhibitoren kontaminiert wird. Da dies sonst zu fehlerhaften Analysen oder Testergebnissen führen kann, werden höchste Anforderungen an die Reinheit der verwendeten Werkzeuge gestellt.

Im Laboralltag sind jedoch bis zu 100 Proben pro Stunde keine Seltenheit, bei denen eine Wiederaufbereitung und vollständige Reinigung nicht möglich ist. Daher ist auf Grundlage der Reinheit in vielen Laboren ein schneller und gleichzeitig hygienischer Prozess nur mit Pipettenspitzen auf Einwegbasis zu erreichen. Dies erzeugt allerdings ein deutlich erhöhtes Abfallvolumen durch die Verwendung dieses Verbrauchsmaterials. Das trägt nicht unwesentlich zum weg-

Das Herzstück des neuen Refill-Systems ist die Pipettenbox aus Polypropylen mit einem Tray für 96 Spitzen in der Standardvariante.

geworfenen Plastik von etwa 5,5 Mio. t bei, der laut einer Abhandlung von Urbina, Watts und Reardon [1] allein in Life-Science-Laboren anfällt. Diesem Problem wirkt das ökologische und effiziente Verpackungssystem für Pipettenspitzen der Sarstedt AG & Co. KG entgegen. Dank des flexiblen Refill-Systems können Filterspitzen auch im hektischen Laboralltag hygienisch und ressourcensparend nachgefüllt werden.

Tel. +41 31 972 31 52 Fax +41 31 971 46 43 info@msp.ch www.msp.ch

Verbrauchsmaterial wiederverwerten Pipettieren zählt zu den zentralen Elementen in jedem Labor, denn nur so können

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Bei einem hohen Probendurchsatz empfiehlt sich das sogenannte Stackpack. Dabei lassen sich die Single-Refills auf eine Höhe von zwei Boxen für bis zu 480 Pipettenspitzen zusammenstecken.

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FIRMEN BERICHTEN

Recycling werden die leeren Trays an das Unternehmen zurückgeschickt. Das eingeschickte Material wird daraufhin eingeschmolzen und anschliessend für neue Verpackungen verwendet. Auf diese Weise fördert Sarstedt einen verantwortungsvollen Umgang mit Polypropylen – auch bei Verbrauchsmaterialien mit hohem Durchsatz.

Platzersparnis von bis zu 70 Prozent

Das Single-Refill ermöglicht ein steriles Nachfüllen der Spitzenbox über einen unkomplizierten Handgriff.

die Flüssigkeiten einer Probe steril und ohne molekularbiologische Kontaminationen transferiert werden. Daher werden gerade für Pipettenspitzen höchste Anforderungen an deren Präzision und Reinheit gestellt. Aus hygienischen Gründen kommen mittlerweile vorwiegend Einwegpipettenspitzen zum Einsatz. Um hierbei den ökologischen Fussabdruck zu verringern und einen nachhaltigen Umgang mit den verwendeten Kunststoffen im Labor­ alltag zu unterstützen, bietet Sarstedt zusätzlich zu seinem ökologischen Refill-System einen komfortablen Recycling-Service an. Die sortenreinen Kunststoffe lassen sich somit sinnvoll und hygienisch in den Prozesskreislauf zurückführen – Entsorgungskosten werden reduziert. Für das

Im Mittelpunkt des neuen Refill-Systems von Sarstedt steht die Pipettenbox aus Poly­ propylen mit einem Tray für 96 Spitzen in der Standardvariante. Der ergonomische Deckel der Box lässt sich leicht öffnen und gewährleistet eine hygienische Entnahme der jeweiligen Spitzen. Wurden alle Aufsätze aufgebraucht, kann das leere Tray durch einen Druck auf die beiden Clips an der Seite einfach entfernt und ausgetauscht werden. Ein Festhalten der Box ist dafür nicht notwendig. Auf diese Weise lassen sich sämtliche Arbeitsabläufe beim Pipettieren in Laboren sicher und effizient erledigen. Die Box selbst ist übereinander stapelbar und ermöglicht somit eine Platzersparnis von bis zu 70 Prozent gegenüber herkömmlichen Behältern für Pipettenspitzen. Optional lassen sich zusätzliche Noppen an den Standfüssen befestigen, um ein Rutschen auf glatten Labortischen zu verhindern.

Je nach Anwendungsfall kann die Box auf unterschiedliche Weise nachgefüllt werden. Hierfür gibt es drei Möglichkeiten: mit dem Single-Refill, Stackpack oder Beutel.

Letztere stellt die Low-Cost-Variante für maximale Flexibilität in der Anwendung dar. Dank eines Druckverschlusses können sie hygienisch geöffnet und wiederverschlossen werden. Das Single-Refill gewährleistet ein steriles Nachfüllen der Spitzenbox über einen unkomplizierten Handgriff. Mittels eines leichten Drucks auf den Deckel rastet das Single-Refill sicher ein. Danach kann der Deckel nach oben abgenommen werden. Bei einem hohen Probendurchsatz empfiehlt sich die Verwendung des sogenannten Stackpacks.

Dabei lassen sich die Single-Refills auf eine Höhe von zwei Boxen für bis zu 480 Spitzen zusammenstecken. Die umlaufenden Rahmenspitzen zwischen den Trays stabilisieren die einzelnen Lagen und schützen die Pipettenspitzen.

Literaturhinweis [1] Mauricio A. Urbina et al., «Labs should cut plastic waste too», Nature (2015); DOI: https://doi.org/10.1038/528479c

Kontakt Sarstedt AG & Co. KG Sarstedtstrasse 1 D-51588 Nümbrecht +49 2293 305 0 info@sarstedt.com www.sarstedt.com

The Original Filter Papers since 1883 Protect what matters Food & Beverage Environment Diagnostic

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Beurteilung von Testergebnissen: Beispiel Sars-CoV-2

Positiv? Negativ? Falsch? Richtig!

Bis vor kurzem hat es genügt, dass nur Spezialisten sich mit der Spezifität und Selektivität von Tests auf Biomarker auseinandersetzen mussten. Seit der Covid-19-Pandemie sind aber Meldungen über positive und negative Tests an der Tagesordnung. Die Zahlen korrekt zu interpretieren und daraus die richtigen Schlüsse zu ziehen, ist alles andere als einfach. Wie sind die Resultate solcher Tests einzuordnen?

Covid-19-Tests suchen nach Spuren des Virus im Körper. Wenn der Test ein Signal auf das Virus (bei den aktuellen Tests per Nasenabstrich auf dessen Erbgut) liefert, wird er als «positiv» bezeichnet – selbst, wenn dies wie im Fall von Covid-19 für die betroffene Person eine unangenehme Aussage ist.

Dieses prinzipielle Konzept ist allen solchen Tests gemeinsam, bei denen gemessen wird, ob eine Substanz in einem Medium vorliegt oder nicht. Bei einem üblichen Schwangerschaftstest wird das Vorhandensein eines Hormons im Urin überprüft; bei einer Polizeikontrolle der Alkoholgehalt in der Atemluft.

Die Problematik hierbei ist jeweils, wie genau der betreffende Test den richtigen Sachverhalt erkennt – wer möchte schon zu Unrecht den Führerausweis entzogen bekommen oder sich unnötigerweise in Selbst-Isolation begeben?

Falsch positiv versus falsch negativ Natürlich hofft man immer auf ein «korrekt negatives» Ergebnis, das heisst die Meldung, gesund zu sein. Insbesondere im Fall von Covid-19 ist es für eine getestete Person aber nicht nur unangenehm, wenn sich richtigerweise herausstellt, dass sie von der Krankheit betroffen ist, d. h., wenn der Test «zu Recht positiv» ist. Versagt der Test, so dass trotz Krankheit ein «falsch negatives» Ergebnis auftritt, kann die kranke Person das Virus unwissentlich weiterverbreiten.

¹ Aicos Technologies AG, Allschwil

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in % pro Spalte positiv negativ Summe

krank 70 % 30 % 100 %

gesund 5 % 95 % 100 %

Prävalenz: 0,25 % (pro 100 000) positiv negativ

krank 175 75 250 gesamt:

gesund 4 988 94 762 99 750 100 000

Prävalenz: 6,7 % (pro 100 000) krank gesund positiv 4 667 4 667 negativ 2 000 88 666 6 667 93 333 gesamt: 100 000 Prävalenz: 20 % (pro 100 000) positiv negativ

krank 14 000 6 000 20 000 gesamt:

gesund 4 000 76 000 80 000 100 000

Tabelle 1: Genauigkeit des Testergebnisses bei RT-PCR laut [1,2] (oben links: Sensitivität 70% , Spezifität 95%), und hochgerechnet auf 100 000 Personen für verschiedene Szenarien.

Grün: korrekte Ergebnisse. Gelb: falsch positives Resultat. Rot: falsch negatives Resultat.

Das Gegenteil, dass der Test «falsch positiv» ist, also eine gesunde Person als krank klassifiziert wird, bedeutet «Isolation nutzlos» und führt bei grösseren Fallzahlen zu volkswirtschaftlichen Problemen.

Wie hoch sind denn nun die Anteile an falschen Aussagen eines derartigen Tests?

Leider gibt es zu den RT-PCR-Tests für Nasenabstriche keine genauen Aussagen.

Was man oft hört, ist dass die Sensitivität (die Wahrscheinlichkeit, dass bei einer kranken Person der Test positiv ist) den eher tiefen Wert von 70 Prozent hat. Dafür ist die Spezifität (die Wahrscheinlichkeit, dass bei einer gesunden Person der Test negativ ist) höher als 95 Prozent [1,2]. Diese beiden Kennzahlen sind wichtige Kriterien für einen Test. Die Sensitivität sagt aus, dass der Test tatsächlich anschlägt, wenn die gesuchte Substanz vorhanden ist. Ohne eine hohe Spezifität wäre sie jedoch nutzlos: Ein Test, der in jedem Fall ein positives Ergebnis gibt, hat eine Sensitivität von 100 %; er ist jedoch offensichtlich unsinnig.

Ein wichtiger Punkt bei der Beurteilung des Tests ist jedoch die Prävalenz: Wie viele Personen tragen das gesuchte Merkmal überhaupt, in unserem Fall das Erbgut des Virus in der Nasenschleimhaut? Das BAG gibt an [3], dass am 19. August insgesamt 1853 Personen in Isolation aufgrund einer bestätigten Covid-19-Infektion waren.

Selbst wenn man annimmt, dass die wirkliche Anzahl an Erkrankten ungefähr 12mal so hoch sein soll [4], bedeutet dies einen Anteil von etwa 0,25 % der Bevölkerung. Würde man also beginnen, bei der gesamten Schweizer Bevölkerung (etwa 8,6 Millionen Einwohner) Nasenabstriche durchzuführen, würden pro 100 000 Einwohnern rund 175 tatsächlich kranke, aber fast 5000 gesunde Personen ein «positives» Testresultat erhalten (Tabelle 1). Auf die Gesamtbevölkerung hochgerechnet sind das etwa 15 000 kranke und 430 000 gesunde Personen (Tabelle 2). Es kann natürlich nicht das Ziel sein, eine derart hohe Anzahl an Personen vorsichtshalber in Quarantäne zu schicken. Dies ist auch 9/2020

Bilder: Aicos Technologies

Dr. Stefanie Feiler ¹, Dr. Philippe Solot ¹

F I RBrauchen M E N BSie ERICHTEN für Arbeiten mit Gefahrenstoffen

Prävalenz: 0,25 %, auf die Gesamtbevölkerung hochgerechnet krank gesund positiv 15 057 429 120 negativ

6 453 21 510 gesamt:

8 153 270 8 582 390 8 603 900

Tabelle 2: Die Anzahl positiver und negativer Tests, hochgerechnet auf die Gesamtbevölkerung der Schweiz, ausgehend von einer Prävalenz von 0,25 % (vgl. Tabelle 1).

Grün: korrekte Ergebnisse. Gelb: falsch positives Resultat. Rot: falsch negatives Resultat.

ein Grund dafür, erst bei begründetem Verdacht wirklich zu testen. Schon wenn nur rund 7 Prozent der getesteten Personen wirklich erkrankt sind, wäre der Grenzfall erreicht: Dass bezogen auf die Personen, die einen positiven Test erhalten haben, diese eine 50:50-Chance haben, krank oder gesund zu sein. Wird hingegen eine Population getestet, bei der eine gewisse Wahrscheinlichkeit für eine Erkrankung besteht, steigt das Verhältnis deutlich.

Insgesamt sollte beachtet werden, dass dieser Artikel sich nur auf die statistischen Hintergründe zu derartigen Tests bezieht. Zum einen ist ein Test (glücklicherweise) nicht der einzige Anhaltspunkt für die medizinische Diagnose, und er wird bei begründetem Verdacht auf ein falsch positives oder falsch negatives Ergebnis wiederholt oder durch andere Tests (Antikörper-Nachweis im Blut) ergänzt. Man muss jedoch auch bedenken, dass gerade bei der Erkennung von Krankheiten viele weitere Komponenten im Spiel sind, die die Wirksamkeit von Tests beeinflussen können. So liegen bei Covid-19 offenbar im Zeitverlauf sehr unterschiedliche Konzentrationen des Virus im Nasen-Rachenraum vor [1], was natürlich starke Auswirkungen auf die Sensitivität des Nasenabstrich-Tests hat. Die oft als Immunitätsbeweis angeführten Antikörper-Tests leiden unter einer ähnlichen Problematik. Zudem scheinen je nach Schwere des Verlaufs andere Mechanismen der körpereigenen Virusbekämpfung zu greifen, ohne dass notwendigerweise Antikörper ausgebildet werden müssen.

Beim Einsatz statistischer Methoden ist es immer unabdingbar, die Ergebnisse unter genauer Berücksichtigung des fachlichen Hintergrunds zu interpretieren.

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Statistik braucht Kontext

Schutz und Sicherheit ?

Das hier Skizzierte illustriert die Gefahr einer falschen Interpretation richtig gerechneter Zahlen, wenn der Zusammenhang vernachlässigt wird – ist eine Sensitivität von 70 % schlecht, eine Spezifität von 95 % gut? Dies gilt nicht nur in diesem Fall, sondern allgemein. Sinnvoll kann Statistik nur betrieben werden, wenn der Kontext angemessen miteinbezogen wird.

Hier sind – so verlockend sie auch angepriesen werden – Methoden der Künstlichen Intelligenz (Machine Learning) keine Ausnahme [5]. Daher beginnt eine kompetent durchgeführte Statistik-Beratung wie beispielsweise bei Aicos Technologies immer mit einer genauen Klärung der fachlichen Situation, um darauf basierend die richtige Auswertungsmethode zu wählen.

Genauso wichtig ist es, im Anschluss die Ergebnisse allgemeinverständlich zu präsentieren, so dass die Schlussfolgerungen auch von «Statistik-Laien» nachvollzogen und inhaltlich überprüft werden können.

Literatur [1] Robin Chenal et al., «Nachweis von Sars-CoV-2 ­mittels RT-PCR aus nasopharyngealem Abstrich» Swiss Med Forum, 2020, 20(2730), 415–419, https://doi.org/10.4414/smf.2020.08554 [2] Béatrice Quintin, «Tests de dépistage du Covid – 19: pourquoi y a-t-il tant de faux positifs?» La Voix du Nord (25.6.2020), https://www.lavoixdunord. fr/769556/article/2020-06-25/tests-de-depistagedu-covid-19-pourquoi-y-t-il-tant-de-faux-positifs, aufgerufen am 20.8.2020 [3] BAG: Neues Coronavirus: Situation Schweiz. https://www.bag.admin.ch/bag/de/home/krankheiten/ausbrueche-epidemien-pandemien/aktuelle-ausbrueche-epidemien/novel-cov/situation-schweizund-international.html, aufgerufen am 20.8.2020 [4] Silvia Stringhini et al., «Seroprevalence of antiSars-CoV-2 IgG antibodies in Geneva, Switzerland (SEROCoV-POP): a population-based study», The Lancet, 396 (10247), 313–319, https://doi.org/ 10.1016/S0140-6736(20)31304-0 [5] Stefanie Feiler und Philippe Solot, «Statistical Literacy im Zeitalter des IoT», ChemieXtra 9/2018, 22–23

Kontakt Dr. Philippe Solot Geschäftsführer Aicos Technologies AG Sandweg 46 CH-4123 Allschwil +41 61 686 98 76 psolot@aicos.com www.aicos.com

Pedi bietet: Schutzanzüge Einsatz mit Maske oder belüftet Atemluftversorgung Luftüberwachung (Aerosolsammler) Waschbare Schuhüberzüge Arbeits- und Schleusenzelte Zangen - Manipulatoren

www.pedi.ch Ihr Partner für Personenund Umwelt-Schutz Pedi AG Köllikerstrasse 17 CH-5036 Oberentfelden Tel. 062 737 72 80 47 www.pedi.ch

TERMINE

Kurse, Seminare, Workshops und Messen OKTOBER 2020 01.10.

05.– 06.10.

AA-1 Elektrochemische Titrationsmethoden Einführung in die Praxis Ort: CH-Zofingen Veranstalter: Metrohm Schweiz AG Industriestrasse 13, CH-4800 Zofingen +41 62 745 28 28 info@metrohm.ch, www.metrohm.ch Hg-Analytik Ort: D-88299 Leutkirch Veranstalter: MLS GmbH Auenweg 37 D-88299 Leutkirch info@mls-mikrowellen.de www.mls-mws.com

07. – 08.10.

Ilmac Lausanne 2020 Ort: Lausanne Veranstalter: MCH Group, Messeplatz 10 CH-4005 Basel, +41 58 206 20 20 info@mch-group.com, www.mch-group.com

09.10.

17. Schweizer Sonderabfalltag Ort: CH-Olten Veranstalter: EcoServe International AG Pulverhausweg 13, CH-5033 Buchs AG +41 62 837 08 10 info@ecoserve.ch, www.ecoserve.ch

20.10.

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

20.– 23.10

21.10.

Professionelle Reinraumreinigung Ort: D-Leipzig Veranstalter: Reinraumakademie der Profi-con GmbH Rosa-Luxemburg-Str. 12–14, D-04103 Leipzig +49 341 98989-303 info@reinraum-akademie.de https://www.reinraum-akademie.de/veranstaltungen/

21.10.

22. Gefahrguttag – 20.55.01d Ort: Basel, Swiss Conference Center, Euroairport Basel Veranstalter: Swiss Safety Center und GeFaSuisse Swiss-Safety-Center-Akademie Richtistrasse 17, 8304 Wallisellen +41 44 877 62 45 ausbildung@safetycenter.ch https://akademie.safetycenter.ch/

Online-Kurse und Termine Aufgrund der besonderen Lage haben Veranstalter von Messen und Kursanbieter Massnahmen ergriffen. Bei Kursen und Seminaren können die Massnahmen je nach Situation wieder ändern. Informie­ren Sie sich zur Sicherheit direkt bei den Kursanbietern. Es kann sein, dass Kurse verschoben, gestrichen oder online angeboten werden.

Stand: 31.08.2020 22.10.

Methodenvalidierungen in der Analytischen Chemie unter Berücksichtigung verschiedener QS-Systeme Ort: D-Frankfurt a.M. Veranstalter: Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V. (GDCh), Varrentrappstr. 40–42 D-60486 Frankfurt a. M. +49 69 791 73 64 fb@gdch.de, www.gdch.de/fortbildung

27.10.

Pinch-Analyse: Online-Weiterbildungskurs Pinch-Analyse von Batch-Prozessen Ort: Online (13–17 Uhr) Veranstalter: Hochschule Luzern – Technik & Architektur Technikumstrasse 21, CH-6048 Horw + 41 41 349 33 11 technik-architektur@hslu.ch; www.pinch-analyse.ch/de

Grundlagen der Organischen Chemie für Kaufleute und Ingenieure Ort: D-Frankfurt a. M. Veranstalter: Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V. (GDCh), Varrentrappstr. 40–42 D-60486 Frankfurt a. M. +49 69 791 73 64 fb@gdch.de, www.gdch.de/fortbildung

Weitere Termine finden Sie unter www.chemiextra.com bei Agenda/Veranstaltungen

Plateforme pour la chimie, la pharmacie et la biotechnologie

7. und 8. Oktober 2020 | Expo Beaulieu Lausanne | ilmac.ch

Für die französischsprachige Schweiz

Ihr kostenloses Ticket: ilmac.ch/ticket mit PrioCode: welcome-ilmac20 Partner

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Bilder: Endress+Hauser

PUBLIREPORTAGE

Die neuen Drucklinien von Endress+Hauser

Smarte Sicherheit – egal unter welchem Druck Vergleicht man den Wandel einer Anlage in der chemischen Industrie der letzten Jahre, so wird man schnell feststellen, dass die Anzahl der Schutzeinrichtungen deutlich gestiegen ist. Auch die Anforderungen der Sensoren, die in einer solchen Einrichtung installiert werden, nehmen stetig zu. Bei all der zunehmenden Sicherheit darf jedoch die Schnittstelle «Mensch-Maschine» nicht vernachlässigt werden. Was nützt ein sicherer Sensor, wenn dieser nur von Experten in Betrieb gesetzt werden kann?

Philipp Michel ¹ Um all dem gerecht zu werden, bringt Endress+Hauser Ende dieses Jahrs nun eine neue Generation der bekannten Delta­b ar- und Cerabar-Familie auf den Markt.

Sicherheit – smart gemacht «SIL ab Werk» so oder so ähnlich könnte man eine Entwicklung nach IEC 61508 zusammenfassen. Durch die Einhaltung dieses internationalen Standards können Messgeräte bereits bei Markteinführung in SIL-Anwendungen eingesetzt werden. In homogener Redundanz sogar in einer ¹ Produktmanager Füllstand- und Druckmesstechnik Endress+Hauser Schweiz | Suisse | Svizzera | Svizra

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SIL3-Applikation. Mit der Umsetzung der IEC 61508 stellen Messgerätehersteller den Wegfall der intensiven Betriebsbewährungen sicher und reduzieren gleichzeitig jede Form von systematischen Fehlern auf ein Minimum.

Dennoch ist es lange nicht so, dass ein Sensor allein für alle Fehler im Prozess verantwortlich ist. So entsteht eine Vielzahl der Fehler auch durch die falsche beziehungsweise fehlerhafte Inbetriebnahme oder Änderungen nach der Inbetriebnahme. Um diesen Fehlern entgegen zu wirken, ist die neue Druckmesslinie von Endress+Hauser mit geführten Bediensequenzen ausgestattet. Sie führen den Anwender Schritt für Schritt durch die Inbetriebnahme, die SIL-Verriegelung des Sensors und bietet die nötige Hilfe für die wiederkehrenden SIL-Prüfungen. Wenn der Sensor korrekt durch die Inbetriebnahme-­

Sensoren mit einer Bluetooth-Schnittstelle lassen sich bequem über mobile Endgeräte, wie zum Beispiel Smartphones oder Tablets, bedienen. Die Handhabung ist dadurch deutlich flexibler als im Vergleich zur traditio­ nellen Inbetriebnahme über den Computer.

Sequenz geführt wurde, bildet er eine automatisch generierte Prüfsumme (CRC). In dieser Prüfsumme sind alle sicherheitsrelevanten Parameter enthalten. Auf einen Blick ist dadurch zu erkennen, ob nach der Erstinbetriebnahme ein Parameter modifi49

PUBLIREPORTAGE

ziert wurde oder nicht. Ein weiteres Merkmal, das die Kontrollgänge im laufenden Betrieb beschleunigt, ist die Hintergrundbeleuchtung der Anzeige. Diese wechselt in einem Fehlerfall von Grün auf Rot. Durch den Farbwechsel fallen dem Betreiber Fehlfunktionen direkt auf, ohne die Menüstruktur eines Gerätes öffnen zu müssen.

Einfachheit ab dem ersten Knopfdruck Anwender müssen sich heutzutage nicht nur mit einer Vielzahl an Messgeräten auseinandersetzen, sondern auch mit den unterschiedlichsten Herstellern. Eine intuitive Bedienung ist im Alltag daher eine enorme Erleichterung. Mit der neuen Ce­ rabar- und Deltabar-Generation von Endress+Hauser kann der Anwender von genau dieser intuitiven Parametrierung profitieren. Durch die Implementierung einer Bluetooth-Schnittstelle lassen sich nun auch Geräte unkompliziert und sicher bedienen, die bisher nur schwer zugänglich oder in Gefahrenzonen sind.

Trotz allem Fortschritt darf die Datensicherheit in der heutigen Zeit nicht unterschätzt werden. Die Bluetooth-Kommunikation von Endress+Hauser basiert auf einem speziellen Protokoll, das den hohen

Alle Vorteile auf einen Blick Zuverlässig und sicher: – Entwicklung nach IEC 61508 – Automatische Prüfsummen nach SIL-Verriegelung – Geführte Sequenzen für SIL-Verriegelung und periodischen Prüfungen Einfache Bedienung für den Anwender: – Intuitive Inbetriebnahme via Bluetooth – Bedienung durch optische Tasten ohne Öffnen des Deckels – HistoROM stellt die einfache Übertragung von Parametern sicher Fit für die Zukunft dank Heartbeat-­ Technologie und: – Verifikation im eingebauten Zustand ohne Prozessunterbrechung – 24/7-Selbstdiagnose des Geräts – Monitoring von Parameter für die Verbes

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Sicherheitsanforderungen auch bei industrieller Nutzung gerecht wird. Auf den Prüfstand gestellt wurde das Bluetooth-Protokoll vom Fraunhofer Institut Aisec, das die Schnittstelle auf Herz und Nieren überprüft hat. Am Ende aller Prüfungen durch das Institut wurde das Protokoll und der Algorithmus mit dem Schutzniveau «Hoch» bewertet. Dies bedeutet, dass Manipulationsversuche bei der Verbindung zwischen App und Gerät nahezu ausgeschlossen werden können.

Neben der Bedienung des Gerätes ist auch die Verfügbarkeit von Geräteinformationen enorm wichtig. Mit einem elektronischen Typenschild (RFID oder QR-Code) hat der Anwender die Möglichkeit, sich alle gerätespezifischen Informationen in Echtzeit anzeigen zu lassen. Dies beinhaltet nicht nur die Gerätedokumentation, sondern ebenfalls Produktverfügbarkeit und passende Ersatzteile für das Gerät.

Durch den Farbwechsel des Displays und einem eindeutigen Fehlercode sieht der Anwender schnell und einfach, wenn ein Fehler am Sensor vorliegt.

mur-Statusmeldungen und gibt über einen erweiterten Fehlercode an, welche Massnahmen ergriffen werden müssen, um das Gerät wieder in einen funktionierenden Zustand zu bringen.

Unter der Verifikation findet der Anwender die Möglichkeit, ein Verifikationsprotokoll ohne Unterbrechung des Produktionsprozesses aufzurufen und sich so über die Am Puls der Zeit korrekte Funktion des Gerätes zu informieLängst sind die Zeiten vorbei, in denen ren. Dies ermöglicht, den Wartungsaufeine neue Gerätegeneration lediglich wand der nächsten Anlagenrevision zielgedurch verbesserte Genauigkeiten, schnel- recht im Vorfeld zu bestimmen und spart lere Prozessoren oder neuartige Kommu- dadurch erhebliche Zeit des möglichen nikationsmöglichkeiten überzeugen kann. Stillstands.

Im Vordergrund der digitalen Neuerungen Das Monitoring erkennt Unregelmässigkeisteht vor allem eines: die tägliche Arbeit ten im Prozess. Durch die Aufzeichnung des Nutzers zu vereinfachen. von Messgrössen, wie z. B. Druckspitzen Ein Weg dem Anwender die Arbeit zu ver- durch Wasser- und Dampfschläge, erhält einfachen ist es, datenbasierte Einblicke in der Betreiber die notwendige Datenbasis, seinen Prozess zu geben. Diese Einblicke um für die umliegenden Anlagenteile eine können im Gegenzug für die Optimierung vorausschauende Wartung durchzuführen. der Produktionsprozesse herangezogen Zudem können Abweichungen beim werden. Diese Werte sind manchmal mehr ­Loop-Widerstand sowie verstopfte Impulswert, als an der letzten Dezimalstelle der leitungen frühzeitig erkannt werden. All Genauigkeit zu schrauben. dies verbessert das Verständnis für den Besondere Transparenz wird bei Wartungsprozess erheblich und ermöglicht Endress+Hauser durch die Heartbeat-­ eine punktgenaue Wartungsplanung.

Technologie ermöglicht, die schon erfolgreich in den letzten Jahren in andere Messgeräte hineinentwickelt wurde.

Kontakt Das Konzept basiert auf drei Säulen: Die Diagnose, die Verifikation und das Monitoring.

Die Diagnosesäule umfasst die kontinuierEndress+Hauser (Schweiz) AG liche Selbstdiagnosefunktion der Druck­ Kägenstrasse 2 transmitter. Mit dieser ein Diagnose­ CH-4153 Reinach BL deckungsgrad grösser 95 Prozent erreicht +41 61 715 75 75 wird. Sollte dem Gerät eine Unregelmäsinfo@ch.endress.com sigkeit auffallen, so informiert es den Bewww.ch.endress.com treiber über die standardisierten Na9/2020

PUBLIREPORTAGE

Edinburgh Instruments: Experts en spectroscopie moléculaire

RM5 Raman Microscope Le RM5 d’Edinburgh Instruments est un microscope Raman compact et entièrement automatisé pour l’analyse et la recherche. La conception confocale du RM5 est unique sur le marché et offre une résolution spectrale et spatiale ainsi qu’une sensibilité sans compromis. Employant des concepts d’optique récents, le RM5 met l’accent sur la fonc­­tionnalité, la précision et la vitesse. Le résultat est un microscope Raman moderne qui se distingue par ses spécifications et sa facilité d’utilisation.

Conçu pour les applications les plus exi­ geantes dans les domaines des bios­ ciences, des produits pharmaceutiques et chimiques, des polymères et des nanoma­ tériaux, le RM5 peut également être utilisé dans la cosmétologie, les semi-conduc­ teurs, la criminologie et la géologie ainsi que les divers domaines de l’art.

English version

Logiciel Ramacle

Performance et logiciel

Figures: GMP

Résolution spectrale: Une résolution spec­ trale élevée est essentielle pour un mi­ croscope Raman à la pointe de la techno­ logie. Ainsi, toutes les caractéristiques

Figure 1: RM5 Microscope Raman.

Principales caractéristiques – Véritablement confocal – Lasers Raman à bande étroite in­ tégrés – Tourelle à 5 positions – Détecteurs intégrés – Étalons internes et auto-étalonnage – Tourelle à filtre Raman à 4 positions – Logiciel Ramacle – Microscope haute performance

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nibles, le RM5 offre des performances ex­ ceptionnelles, pouvant atteindre les modes Raman de basse fréquence jusqu’à 50 cm –1.

Compact and fully automated Raman microscope for analytical and research purposes.

Raman d’un échantillon seront révélées, y compris les lignes se trouvant à proximité étroite l’une de l’autre.

Résolution spatiale: Le RM5 est livré avec une résolution spatiale exceptionnelle in­ férieure à 1 μm.

Sensibilité: Une sensibilité élevée est im­ portante afin de détecter le plus petit des signaux Raman et d’effectuer des mesures rapides lors de cartographie Raman en haute résolution.

La haute sensibilité Raman du RM5 est la conséquence d’une puissance adéquate du laser, d’une optique de haute qualité et d’une caméra CCD optimale.

La sensibilité est encore améliorée grâce à une conception réellement confocale du chemin optique, qui permet la suppression des bruits de fond causés par la fluores­ cence de l’échantillon et d’autres artefacts.

Spectroscopie Raman à basse fréquence En utilisant des optiques de haute qualité et les meilleurs filtres actuellement dispo­

Ramacle est un logiciel exceptionnel pour le contrôle complet des instruments et la gestion des données du système RM5. Ce progiciel couvre toutes les applications modernes de spectroscopie Raman en fournissant une interface conviviale et des rapports de mesures «prêts à publier» et ceci que le RM5 soit utilisé pour générer des spectres Raman ou pour des fonc­ tionnalités plus avancées telles que la car­ tographie Raman.

Figure 2: Image d’interpolation obtenue avec Ramacle.

Contact

Main office: +41 21 633 21 21 Zürich office: +41 44 825 34 00 info@gmp.ch www.gmp.ch

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PUBLIREPORTAGE

Dank der integrierten nicht-thermischen Katalyse

Für reine und schadstofffreie Räume Die mobilen Luftdekontaminations- und Aufreinigungsanlagen von Skan Pure Solutions sind einfach zu installieren und entfernen Partikel sowie Schadstoffe aus der Luft. Die integrierte nicht-thermische Katalyse beseitigt zudem bis zu 99,8 % aller mikrobiologischen Kontaminationen (Viren, Keime, Bakterien).

Partikel-Reduktion Hepa-14-Filter sowie Grobstaubfilter verringern die Partikelzahl in der Raumluft.

Erfahrungswerte zeigen, dass die Anlage je nach Raumbedingungen eine Verbesserung der Reinraumklasse (z. B. von ISO 7 auf ISO 5) bewirkt. Falls es in Reinräumen zu Wartungsarbeiten oder Ausserbetriebnahmen der gebäudeseitigen Lüftungsund Filteranlagen kommt, kann so trotzdem gearbeitet werden.

Oftmals lassen bestehende Räume auch gar keinen Umbau in einen Reinraum zu, auch hier bietet die Anlage eine schnelle und unkomplizierte Lösung. Denn das System lässt sich in jeden Raum integrieren und sorgt in wenigen Minuten für reine Luft. Ein Anschluss an die Gebäudelüftung ist nicht nötig.

HEPA 14 Filter + Aktivkohlefilter

nicht-thermischer Katalysator

Ventilator + Grobstaubfilter

Bilder: Skan

Die Luftdekontaminations- und Aufreinigungsanlage Calistair R4000 macht aus fast jedem Raum eine reine Zone und entfernt luftgetragene Schadstoffe sowie Mikroorganismen. Die mobile Einheit kombiniert unterschiedliche Technologien und bewirkt eine Verbesserung der Raumluft durch: – Reduktion der Partikel – Vernichtung von mikrobiologischen Kontaminationen (Viren, Keime, Bakterien) – Beseitigung von Gerüchen

Calistair Luftdekontaminations- und Aufreinigungsanlage: Das Zusammenspiel aus Hepa-14-­ Filter, Aktivkohlefilter und nicht-thermischer Katalyse reduziert die Partikelzahl, beseitigt Gerüche und vernichtet bis zu 99,8 % aller mikrobiologischen Kontaminationen (Viren, Keime, Bakterien) im Raum.

Vernichtung von schädlicher Mikrobiologie Der integrierte nicht-thermische Katalysator wird durch UV-Licht aktiviert und zerstört Mikroorganismen (Pilze, Sporen, Bakterien, Viren) quasi beim «Vorbeifliegen». Bis zu 99,8 % dieser Kontaminationen werden entfernt, den Rest übernimmt der Hepa-Filter.

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Als optionaler Zusatz kann Calistair mit der ROOM’R-Filterdecke kombiniert werden.

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PUBLIREPORTAGE

Calistair R4000 auf den Punkt gebracht – Schutz vor Partikel und mikrobiologischer Kontamination – Für Räume bis 400 m³ – Luftdurchsatz bis zu 4000 m³/h – Luftdichte Kammern verhindern das Austreten der Schadstoffe aus der Anlage – Einfache Bedienung – Leise im Betrieb – Schnell betriebsbereit

So kann die Anlage auch dort eingesetzt werden, wo dringlichst keimfreie und virenfreie Luft benötigt wird, z. B. in OP-Sälen, Intensivstationen und Arztpraxen.

Beseitigung von Gerüchen Durch die Verwendung eines Aktivkohlefilters werden Gerüche effizient beseitigt.

Um Lösungsmitteldämpfe aus der Raumluft zu filtrieren, empfiehlt sich das System «Calistair R4000 COV» mit einem leistungsstärkeren Aktivkohlefilter. Die Mischung der Aktivkohle wird bei diesem Gerät auf individuelle Bedürfnisse und die verwendeten Medien angepasst.

Vielfältige Möglichkeiten Die Anwendungsgebiete sind fast grenzenlos. Egal ob in Spitälern, Praxen, in der Lebensmittelverarbeitung oder in Tierställen, die Luftdekontaminations- und Aufreinigungsanlage schützt Personal, Patient, Pro-

dukt auf eine effiziente und einfache Art. Das optional erhältliche RohranschlussSet ermöglicht es, dass Räume in Überoder Unterdruck betrieben werden können.

Nehmen Sie für weitere Informationen am Webinar teil (siehe https://bit.ly/webinar-skan).

Kontakt Skan AG Pure Solutions Binningerstrasse 116 CH-4123 Allschwil +41 61 485 44 44 vk-lab@skan.ch www.skan.ch/puresolutions

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Bild : Shutterstock

FORSCHUNGSWELT

Naturellement présents dans l’eau, les protons proviennent de la séparation spontanée d’une très faible fraction des molécules d’eau.

Voir le mouvement de protons

Une grande avancée expérimentale Des scientifiques de l’EPFL ont pu observer le déplacement de protons uniques à l’interface entre une surface solide et de l’eau, mettant en lumière les fortes interactions de ces charges avec les surfaces.

Valérie Geneux

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Naturellement présents dans l’eau, les protons proviennent de la séparation spontanée d’une très faible fraction des molécules d’eau. Leur quantité fixe ainsi le caractère acide ou basique de la solution.

Dans l’eau, les protons se déplacent en sautant de molécule d’eau en molécule d’eau, ce qui les rend extrêmement mobiles.

Des protons aux interfaces Dans un volume d’eau, ces déplacements s’avèrent relativement bien compris. Mais proche d’une surface solide, le transport de protons peut être fortement modifié. Il existe cependant très peu d’outils capables de mesurer expérimentalement la dynamique de ces charges à l’interface entre un solide et un liquide. L’étude de Jean Comtet, postdoctorant dans la Faculté des Sciences et Techniques de l’Ingénieur, permet pour la première fois de voir les mouvements de protons à ces interfaces, en descendant à l’échelle ultime du

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EPFL, Lausanne

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proton et de la charge unique. Ces découvertes, publiée dans « Nature Nanotechnology », démontrent que ces charges se déplacent préférentiellement à l’interface entre le solide et le liquide. L’étude a bénéficiée d’une collaboration avec des chercheurs du département de chimie de l’École normale supérieure de Paris qui ont réalisés des simulations.

Les défauts du cristal Le chercheur a étudié l’interface entre de l’eau et un cristal de nitrure de bore, extrêmement lisse. « Des défauts peuvent être présents à la surface de ce cristal. Nous avons découvert que ces imperfections agissent comme des marqueurs, et émettent de la lumière quand un proton vient se lier à eux », explique Jean Comtet.

En utilisant un microscope de super-résolution, le scientifique peut, grâce au signal de fluorescence produit, mesurer la position des défauts avec une très grande résolution d’une dizaine de nanomètres.

Mais c’est la dynamique d’activation des défauts, qui s’est révélée la plus intéressante. « Nous avons observé qu’en contact avec l’eau, les défauts à la surface du cristal s’illuminaient de manière successive.

Nous avons alors compris que cet allumage provenait du mouvement d’un unique proton, sautant d’un défaut à un autre et générant ainsi un parcours identifiable », explique Jean Comtet.

Ces observations révèlent notamment que les protons se déplacent préférentiellement à l’interface entre le solide et le liquide. « Ils restent mobiles, mais en se maintenant collés à l’interface, précise le scientifique. C’est pour cette raison que nous parvenons à voir ces trajectoires. » « Il s’agit d’une grande avancée expérimentale dans la compréhension de l’interaction entre les charges présentes dans le liquide et les interface solide », relève Aleksandra Radenovic, professeure dans le laboratoire de biologie à l’échelle nanométrique. « Ce que nous avons pu observer sur ce système modèle peut être extrapolé à beaucoup d’autres matériaux et problématiques. Que cela soit en biologie proche des membranes cellulaires, pour la filtration ou encore les batteries, il existe de nombreux domaines et applications pour lesquels ces découvertes peuvent se montrer importantes », conclut Jean Comtet.

Communiqué EPFL www.epfl.ch 9/2020

FORSCHUNGSWELT

Nachhaltige Kooperationsbereitschaft

Ratten helfen nur den netten Artgenossen

Ratten sind hochsoziale Tiere, die ihren Artgenossen in verschiedenen Situationen helfen; zum Beispiel indem sie Futter teilen oder sich gegenseitig putzen. Dabei helfen sie nicht jeder Ratte gleich, sondern nur solchen, die sich vorher als kooperativ gezeigt haben. Sie helfen sich also reziprok – gemäss dem Motto «Wie Du mir, so ich Dir». Für diese Form der Hilfe müssen sich die sozialen Nager jedoch viele Informationen merken. Forschende der Universität Bern und der University of St Andrews (Schottland) haben nun erstmals untersucht, welche Informationen die Tiere heranziehen, um einander zu helfen oder nicht. Die Ergebnisse wurden im Journal «Proceedings of the Royal Society B» veröffentlicht.

Die Forschenden führten mit den Wanderratten ein Experiment durch: Die Nager lernten jeweils verschiedene Partnerratten

Bild: Shutterstock

Dass Tiere manchmal einander helfen ist keine neue Erkenntnis. Doch Forschende der Universität Bern und der University of St Andrews zeigten, dass zumindest in ihrer Untersuchung dies ganz und gar nicht zufällig geschieht.

Die Studie zeigt, dass Ratten ihren Artgenossen immer dann helfen, wenn sie von ihnen bei der letzten Begegnung Hilfe erfahren haben. Erstaunlicherweise zählt dabei immer nur die letzte Begegnung und früheres unkooperatives Verhalten ist irrelevant.

Die Nager lernten jeweils verschiedene Partnerratten kennen, die sich entweder kooperativ zeigten – also ihr Futter teilten – oder nicht.

Die MAAG Group ist Partner der Industrie weltweit. Unsere integrierten Lösungen für Pumpen- und Filtrationssysteme sowie Pelletizing-, Pulvermühlen- und Recyclingsysteme zeichnen sich durch hervorragende Leistungen für anspruchsvolle Kundenanforderungen aus.

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FORSCHUNGSWELT

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kennen, die sich an mehreren aufeinanderfolgenden Tagen in unterschiedlicher Reihenfolge entweder kooperativ zeigten – also ihr Futter teilten – oder nicht. Am darauffolgenden Tag wurden die Rollen vertauscht und nun konnten die Ratten entscheiden, ob und wieviel Futter sie mit ihren Partnern teilen wollten. Dabei zeigte sich, dass die Ratten ihre Kooperationsbereitschaft auf die letzte Begegnung mit der Partnerratte stützten: Wenn ihnen die Partnerratte bei der letzten Begegnung Futter verschafft hatte, wurde ihr danach auch geholfen, ihrerseits an Futter zu kommen. Die früheren Begegnungen haben sie bei der Entscheidung nicht berücksichtig, egal ob diese Begegnungen kooperativ waren oder nicht.

«Die Ratten basierten somit ihre Entscheidung immer auf der letzten Begegnung und nicht auf der gesamten sozialen Interaktion», sagt Dr. Manon Schweinfurth, die diese Studie in der Ethologischen Sta­tion Hasli der Universität Bern durchgeführt hat. Zurzeit ist Schweinfurth als Dozentin an der University of St Andrews tätig.

Um auszuschliessen, dass das Resultat dadurch erklärt werden kann, dass sich Ratten nur merken können, was in den letzten 24 Stunden passiert ist, wurde ein weiteres Experiment durchgeführt.

Hier erfuhren die Ratten die Hilfsbereitschaft ihrer Versuchspartnerinnen jeweils ein oder drei Tage bevor sie den Gefallen zurückzahlen konnten. Schweinfurth erklärt: «Auch wenn die letzte Begegnung mit einer Partnerratte drei Tage zurücklag, konnten sich die Tiere trotzdem gut daran erinnern und nutzten diese Begegnung als Entscheidungsgrundlage. Die Kooperationsbereitschaft wurde durch den zeitlichen Abstand nicht verringert.»

Ein nützlicher Trick Nur die letzte Begegnung als Entscheidungsgrundlage heranzuziehen, ist eine effiziente Strategie. «Mit diesem ‹Trick› können die Ratten die Informationsmenge drastisch reduzieren, die sie brauchen, um in ihrer Kooperationsbereitschaft von Artgenossen nicht ausgenutzt zu werden. Menschen wenden manchmal ähnliche Verhaltensregeln an, wenn sie miteinander kooperieren», so Schweinfurth. Diese Studie war die erste, die untersucht hat, was sich Tiere wie lange merken, um miteinander dauerhaft kooperieren zu können. «Weitere Studien sind nötig, um herauszufinden, wie weit verbreitet dieses gegenseitige Hilfeverhalten im Tierreich ist.»

Wir sind dabei!

Originalpublikation M. K. Schweinfurth, M. Taborsky, «Rats play tit-for-tat instead of integrating cooperative experiences over multiple interactions», Proceedings of the Royal Society (2020) B 287: 20192423.

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24.08.20 10:46

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UMWELT

Die Bildung von Aerosolpartikeln tritt nicht nur in Städten auf.

Ultraschnelles Partikelwachstum

Wie Feinstaub aus Abgasen entsteht Wenn in asiatischen Mega-Cities Winter-Smog herrscht, misst man in den Strassen mehr Feinstaub, als es eigentlich geben dürfte. Ein internationales Team mit Beteiligung von Forscherinnen und Forschern der GoetheUniversität Frankfurt sowie der Universitäten in Wien und Innsbruck hat jetzt herausgefunden, dass vor allem Salpetersäure- und Ammoniak-Dämpfe zur Bildung weiterer Feinstaubpartikel beitragen. Salpetersäure und Ammoniak entstehen in Stadtzentren vorwiegend aus Autoabgasen.

In urbanen Ballungszentren führen hohe Konzentrationen von Feinstaub zu erheblichen Beeinträchtigungen der Gesundheit.

Besonders in den Wintermonaten ist die Situation in vielen asiatischen Mega-Cities dramatisch, wenn Smog die Sichtweite stark reduziert und das Atmen schwerfällt.

Feinstaubpartikel, deren Durchmesser kleiner als 2,5 Mikrometer ist, entstehen vor-

wiegend direkt durch Verbrennungsprozesse zum Beispiel in Kraftfahrzeugen oder Heizungen, man spricht von primärem Feinstaub. Darüber hinaus entsteht Feinstaub auch in der Luft als sekundärer Feinstaub, indem sich Gase aus organischen Substanzen, Schwefelsäure, Salpetersäure oder Ammoniak an winzige Nanopartikel anlagern. Dadurch wachsen

Partikel heran, die einen Teil des Fein­ staubs bilden. Rätselhaft war bisher, wie sich sekundäre Feinstaubpartikel in den Strassenschluchten von Mega-Cities neu bilden können. Berechnungen zufolge sollen sich die winzigen Nanopartikel eher an die reichlich vorhandenen grösseren Partikeln anlagern als neue Feinstaubpartikel zu bilden.

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17.01.2020 11:42:36

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UMWELT

Am Teilchenbeschleuniger Cern in Genf haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im internationalen Atmosphären-Forschungsprojekt Cloud jetzt in einer Klimakammer Bedingungen nachgestellt, die in den Strassen von Mega-Cities herrschen, und die Entstehung sekundären Feinstaubs nachgestellt: In den Strassenschluchten einer Stadt kommt es zu einer lokalen Erhöhung von Schadstoffen. Die Ursache für die ungleichmässige Verteilung der Schadstoffe sind einerseits die hohen Schadstoffemissionen auf Strassenniveau. Andererseits dauerte es einige Minuten, bis sich die Strassenluft mit Luft aus der Umgebung vermischt. Dies führt dazu, dass sich die beiden Schadstoffe Ammoniak und Salpetersäure in der Stras­senluft kurzzeitig stark anreichern. Die hohen Konzentrationen, dies zeigten die Cloud-Experimente, schaffen Bedingungen, unter denen die beiden Schadstoffe an Nanopartikel kondensieren können: An wenige Nanometer grossen Kondensa­ tionskernen bildet sich Ammoniumnitrat und lässt diese Partikel rasch anwachsen.

«Wir haben beobachtet, dass diese Nanopartikel innerhalb weniger Minuten sehr rasch anwachsen. Sie wachsen teilweise einhundertmal schneller, als wir dies bisher von anderen Schadstoffen kennen, wie zum Beispiel Schwefelsäure», erläutert der Klimaforscher Prof. Joachim Curtius von der Goethe-Universität Frankfurt. «In urbanen Ballungszentren liefert der von uns beobachtete Prozess damit einen wichtigen Beitrag zur Bildung von Fein­ staub im Wintersmog. Denn der Prozess läuft nur bei Temperaturen von weniger als etwa plus fünf Grad Celsius ab». Der

Aerosolphysiker Paul Winkler von der Universität Wien erklärt dazu: «Bei wärmeren Bedingungen sind die Teilchen zu flüchtig und könnten daher keinen Beitrag zum Wachstum liefern.»

Die Bildung von Aerosolpartikeln aus Ammoniak und Salpetersäure tritt vermutlich nicht nur in Städten und Ballungsgebieten auf, sondern auch gelegentlich in höheren Luftschichten der Atmosphäre. Ammoniak, das hauptsächlich in der Landwirtschaft entsteht, gelangt durch aufsteigende Luftströmungen aus bodennaher Luft in die obere Troposphäre, und Salpetersäure entsteht durch Blitze aus dem Stickstoff der Luft. «Es bilden sich bei den dort herrschenden niedrigen Temperaturen neue Ammoniumnitratpartikel, die als Kondensationskeime bei der Wolkenbildung eine Rolle spielen», verdeutlicht der Ionenphysiker Armin Hansel von der Universität Innsbruck die dadurch auch bestehende Klimarelevanz des Forschungsergebnisses.

Das Experiment Cloud (Cosmics Leaving Outdoor Droplets) am Cern untersucht, wie neue Aerosolpartikel in der Atmosphäre aus Vorläufergasen gebildet werden und weiter zu Kondensationskeimen wachsen. Damit liefert Cloud ein grundlegendes Verständnis zur Entstehung von Wolken und Feinstaub. Cloud wird von einem internationalen Konsortium – bestehend aus 21 Instituten – durchgeführt.

Die Cloud-Messkammer wurde mit CernKnow-how entwickelt und erreicht bedeutend besser definierte Messbedingungen als andere vergleichbare Experimente. Bei Cloud-Messkampagnen wird mit einer Vielzahl an unterschiedlichen Messgeräten der physikalische und chemische Zustand

der Atmosphäre bestehend aus Teilchen und Gase charakterisiert. Das Team um Joachim Curtius vom Institut für Atmosphäre und Umwelt der Goethe-Universität Frankfurt entwickelt und betreibt im Cloud-Projekt zwei Massenspektrometer, um Spurengase wie den Ammoniak und Schwefelsäure auch bei kleinsten Konzentrationen nachzuweisen. An der Fakultät für Physik der Universität Wien entwickelt das Team um Paul Winkler im Rahmen eines ERC-Projektes ein neues Partikelmessgerät, mit dem speziell die Aerosoldynamik im relevanten Grössenbereich von 1 bis 10 Nanometern quantitativ untersucht werden kann. Armin Hansel vom Institut für Ionenphysik und Angewandte Physik der Universität Innsbruck entwickelte mit seinem Forschungsteam im Rahmen eines FFG-Projektes ein neues Messverfahren (PTR3-TOF-MS), um die Spuren­gase beim Cloud Experiment noch empfindlicher zu analysieren.

Originalpublikation M. Wang, «Rapid growth of new atmospheric particles by nitric acid and ammonia condensation», Nature (2020), DOI 10.1038/s41586-020-2270-4

Kontakt Prof. Dr. Joachim Curtius Goethe-Universität Frankfurt am Main Theodor-W.-Adorno-Platz 1 D-60323 Frankfurt am Main +49 69 798 40258 curtius@iau.uni-frankfurt.de www.uni-frankfurt.de

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UMWELT

Mathematisches Modell bestätigt

Immer noch zu viel Blei im Boden

Ein beliebtes Metall Blei kommt in der Erdkruste vor. Bleihaltige Stoffe werden bereits seit der Antike verwendet. Sie kommen etwa als Material für Rohrsysteme, Plomben, Farben und Pigmente, Geschosse und Projektile für Waffen sowie als Antiklopfmittel in Otto-Motoren und in der chemischen Industrie vor. Viele der Anwendungsfelder sind mittlerweile verboten oder die Verwendung ist stark eingeschränkt. Erwachsene nehmen Bleiverbindungen über Lebensmittel wie Getreide, Gemüse und Trinkwasser auf. Für Kinder stellen Hausstaub und Erde eine zusätzliche Expositionsquelle dar.

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«Danach haben wir geschätzt, wie viel Blei eine Person beim Verzehr von bestimmten landwirtschaftlichen Produkten wie Getreide, zum Beispiel Gerste, oder Gemüse, also etwa Kartoffeln, Karotten, Chinakohl, Spinat oder Mangold, aufnimmt», so Schupp. Dies ist möglich, da für einige landwirtschaftliche Produkte der Bleianteil bekannt ist, den sie aus dem Boden aufnehmen.

Prof. Dr. Jan Hengstler, Mitautor und Toxikologe am Leibniz-Institut für Arbeitsforschung an der Technischen Universität Dortmund (IfADo), fasst die Erkenntnisse der Modellierungen zusammen: «Während kurzfristig nur wenig passierte, stiegen die Bleibodenkonzentrationen in zwei Szenarien über einen Zeitraum von vielen Jahrzehnten – einmal 50 und 175 Jahren – deutlich an.» Sie erreichten Werte, die für den Menschen ein ernsthaftes Gesundheitsrisiko darstellen würden. Diese Szenarien enthielten zwar hohe Bleibodenwerte, bedingt durch Einträge über Dünger, dicht gefolgt von Schrotkugeln und einem kleineren Anteil von Blei in der Luft. Für die konventionelle Landwirtschaft, für die ausreichend Daten vorliegen, sind die Werte dennoch realistisch, wobei Kompost den höchsten Eintrag verursacht. «In der Realität haben wir aber die Möglichkeit, den Bleieintrag in den Boden zu senken, zum Beispiel durch Düngemittel, die weniger Blei enthalten, oder Alternativen zu bleihaltiger Munition. Solche Massnahmen sind relevant für eine nachhaltige Landwirtschaft und um toxische Effekte des Bleis langfristig zu vermeiden», erklärt der Wissenschaftler.

Eine genauere Kenntnis darüber, wie viel Blei durch Schrotkugeln in den Boden gelangt, könnte die Aussagekraft der Berech-

Thomas Schupp ist Erstautor einer Studie zum Thema Bleibelastung in Ackerböden.

nungen verbessern. Denn bislang liegen dazu nur grobe Schätzungen vor. Zudem haben die Forscherinnen und Forscher andere Quellen der Bleibelastungen – etwa das Trinkwasser – in den aktuellen Berechnungen nicht berücksichtigt.

Medienmitteilung Fachhochschule Münster www.fh-münster.de TOSOH_Ins_58x90_4c_Layout 1 20.12.12 07:47 Seite

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Das Ergebnis: Die Bleikonzentration in Böden steigt an, allerdings nur sehr langsam.

«Durch unser Modell sind Prognosen möglich, wie sich der Bleigehalt im Boden über viele Jahrzehnte entwickelt», sagt der Erstautor der Studie Prof. Dr. Thomas Schupp von der Fachhochschule Münster. So könne man abschätzen, ab wann für die Gesundheit von Verbraucherinnen und Verbraucher kritische Bleiwerte erreicht werden.

Zunächst hatte die Kommission ermittelt, wie viel Blei jährlich durch Dünger, Munition und Ablagerung aus der Hintergrundbelastung der Luft in ländlichen Regionen in den Boden eingebracht wird. Dazu nutzte sie aus der Literatur bekannte Werte. Dies führte zu vier Szenarien mit unterschiedlich hohen Bleieinträgen pro Jahr. Diese setzten die Forschenden in Relation zu den Bleikonzentrationen, die dem Boden durch versickerndes und ablaufendes Regenwasser sowie durch die angebauten Pflanzen entzogen werden.

So simulierte das Team, wie sich die Bleikonzentration im Boden entwickelt.

Bild: FH Münster/Wilfried Gerharz

Das Schwermetall Blei ist giftig. Wer es über einen langen Zeitraum aufnimmt, schädigt unter anderem das zentrale Nervensystem. Um die Bleibelastung für Mensch und Umwelt zu reduzieren, wurden viele Massnahmen ergriffen. Dennoch kann sich Blei weiterhin etwa in landwirtschaftlich genutzten Böden anreichern. Bislang war kaum erforscht, ob dabei langfristig gesundheitlich bedenkliche Konzentrationen entstehen können. Ein mathematisches Modell zeigt nun erste Resultate.

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Bild: Shutterstock

VERFAHRENSTECHNIK

Bild 1: Cannabis ist in der Schweiz als verbotenes Betäubungsmittel eingestuft. Medizinische Therapien sind nur unter gewissen Umständen erlaubt und erfordern normalerweise eine Sonderbewilligung.

Kühlen, verdampfen, kondensieren

Prozesse in der Cannabis-Rohölgewinnung Während die Behandlung mit Hanf in den USA längst ein Milliardenmarkt ist, bedarf es in der Schweiz in der Regel einer Ausnahmebewilligung seitens des Bundesamtes für Gesundheit (BAG). Die Zahl der Therapien steigt aber weltweit. Damit die relevanten Wirkstoffe Cannabidiol (CBD) und Tetrahydrocannabinol (THC) industriell verarbeitet werden können, müssen sie zunächst aus der Hanfpflanze in standardisierten Anlagen extrahiert werden. Für das Kühlen, Verdampfen und Kondensieren sorgen Plattenwärmetauscher aus Edelstahl.

Die Devex Verfahrenstechnik mit Sitz in Warendorf (D) ist Spezialistin für Extraktions- und Eindampfanlagen sowie Anlagen der Gefrier- und Vakuumtrocknung insbesondere für die Lebensmittel- und Pharmaindustrie. Das Unternehmen verfügt über mehr als zwei Dutzend erfahrener Spezialisten in punkto thermischer Verfahrenstechnik. Bis heute hat sich das kleine exportstarke Unternehmen, das inzwischen Teil der internationalen KahlGruppe ist, zum Weltmarktführer für Bio-Extraktionsanlagen entwickelt. Zwei separate Geschäftsbereiche widmen sich exklusiv den Besonderheiten der Instantkaffeeproduktion sowie der Gewinnung von Cannabis-Rohöl.

Gemeinsam mit der amerikanischen Firma Root Sciences hat Devex Komplettanlagen

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Alfa Laval Mid Europe, Glinde (D)

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entwickelt, die in verschiedenen aufeinander folgenden Schritten Cannabis-Rohöl extrahieren, filtrieren, reinigen und auch die Rückgewinnung des Lösungsmittels übernehmen. Die abschliessende Decarboxylierung des Cannabis-Rohöls wird ebenfalls mit diesen sogenannten Cryo-

EXS-Anlagen (siehe Bild 2) bewerkstelligt.

Es gibt sie in drei verschiedenen Grös­ sen – die kleinste schafft 180 kg Biomasse in acht Stunden, die grösste fünf Tonnen pro Tag im 24-Stundenbetrieb. Im Vordergrund steht die Gewinnung der beiden Wirkstoffe THC und CBD. Während THC

Bild: Devex

Ralph Christoffers 1

Bild 2: Die CryoEXS-Anlage von Devex integriert die Plattenwärmetauscher AlfaNova.

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VERFAHRENSTECHNIK

Bild: Alfa Laval

nabis-Extraktion kann er sich bestens beweisen. Hier hat er es nicht nur mit einer erheblichen Temperaturspreizung von –45 bis +150 Grad Celsius zu tun, sondern auch mit hohen Anforderungen an die Möglichkeiten der Reinigung. Die dichtungslose Bauform Wärmetauschers ermöglicht zudem eine grosse mechanische Belastbarkeit und hohe thermische Effizienz.

Das Unternehmen Devex setzt diese Wärmetauscher in ihren CryoEXS-Anlagen für die gesamte Bandbreite der thermischen Verfahrenstechnik ein: zum Kühlen des

Bild 3: Blick ins Innere des Wärmeaustauschers AlfaNova: Zwei Medien fliessen auf den beiden Seiten von dünnen gewellten Edelstahlplatten. Der Gegenstrom ermöglicht eine effiziente Wärmeentnahme auch bei sehr geringen Temperaturunterschieden.

für seine psychoaktive Wirkung bekannt ist und als Ersatzstoff für Opiate in der Schmerzbehandlung eingesetzt werden kann, ist CBD kein Halluzinogen. Es verfügt jedoch über eine Vielzahl medizinischer Eigenschaften, die zum Beispiel bei chronischen Schmerzen, Entzündungen, Migräne oder Arthritis Abhilfe leisten können.

Arzneimittel werden vom menschlichen Körper aufgenommen. Daher gelten für ihre Produktion ebenso wie bereits für die Herstellung und Gewinnung der enthaltenen Wirkstoffe besonders strenge Vorschriften in Bezug auf Sauberkeit (Sterilität) und Produkthomogenität (Wirkstoffdosis).

Lösungsmittels, zum Trennen von Öl und Lösungsmittel mittels Verdampfung und schliesslich zum Kondensieren.

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Wärmeaustauscher komplett aus Edelstahl Die Extraktion von Cannabis-Rohöl setzt also nicht nur ein tiefes verfahrenstechnisches Know-how voraus, sondern auch Maschinen und Komponenten, mit denen sich diese Anforderungen erfüllen lassen.

Der AlfaNova von Alfa Laval besteht aus gewellten Edelstahlplatten, die ohne Kupfer oder Nickel miteinander verbunden sind (Bild 3). Damit kann er extremen Temperaturen und Drücken standhalten und ist für Aufgaben mit sehr hohen Hygieneanforderungen geeignet. Bei der Can9/2020

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VERFAHRENSTECHNIK

Betrieblicher Explosionsschutz

Wie Explosionen verhindert werden Gerade wenn es um den Explosionsschutz geht, ist die Redensart «Vorsorge ist besser als Nachsorge» ein ernst zu nehmender Ratschlag. Neben fundierten Theoriekenntnissen sind auch praktische Erfahrungen im Umgang mit gefährlichen Stoffen für den Explosionsschutz erforderlich. Je nach Betrieb ist auch das Fachwissen von externen Experten erforderlich. Wie kommt es aber überhaupt zu einer Verpuffung oder gar einer Explosion und welche Regeln sollten die Mitarbeitenden und der Betrieb beachten?

Vorbeugend und konstruktiv Der beste vorbeugende Explosionsschutz ist sicher der Verzicht auf brennbare Stoffe. Auch wenn dies in vielen Fällen zunächst als unrealistisch angesehen wird, so sollte doch regelmässig überprüft werden, ¹ Swiss Safety Center AG, Wallisellen ² Zündquellen können u. a. sein: ­m echanisch erzeugte Funken, elektrische Anlagen, elektrische Ausgleichsstrome, statische Elektrizität, Blitzschlag, elektromagnetische Felder in bestimmten Frequenzen, ionisierende Strahlung, Ultraschall, strömende Gase, chemische Reaktionen

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Eindeutige Kennzeichnung einer Ex-Zone.

ob die im Einsatz befindlichen Stoffe (z. B. leicht brennbare Produkte) nicht durch ungefährlichere Produkte ersetzt werden können. Die Vermeidung von wirksamen Zündquellen als alleinige Schutzmassnahme ohne jegliche Überwachung ist in der Praxis mit Sicherheit nicht genügend.

Unter konstruktivem Explosionsschutz versteht man Massnahmen, welche die Auswirkungen einer Explosion auf ein unbedenkliches Mass beschränken, wie zum Beispiel eine explosionsfeste Bauweise, Explosionsdruckentlastung, Explosionsunterdrückung oder eine explosionstechnische Entkoppelung. Diese müssen seitens des Herstellers den Vorschriften der VGSEB 3 entsprechen. Dies muss in einer Konformitätserklärung seitens des Herstel-

Bild: gemeinfrei

Brennbare Gase und Flüssigkeiten mit einem Flammpunkt unter 30 Grad Celsius oder solche, die über ihren Flammpunkt erwärmt oder vernebelt werden, können explosionsfähige Atmosphären bilden. Das gilt auch für brennbare Stäube mit einer Teilchengrösse unter 0,5 Millimeter. Die sicherheitstechnischen Kenngrössen können entweder aus aktuellen Sicherheitsdatenblättern entnommen oder in einem dafür eingerichteten Labor ermittelt werden. Liegt eine explosionsfähige Atmosphäre vor und trifft sie auf eine wirksame Zündquelle 2, so kann es zu einer Verpuffung oder gar einer Explosion kommen.

Generell gilt, dass die unterste Grenze für die gefährliche Menge einer explosionsfähigen Atmosphäre auf zehn Liter zusammenhängender Menge festgelegt ist. So genügen beispielsweise ungefähr fünf Milliliter Benzin, um ein 200-Liter-Fass mit einer explosionsfähigen Atmosphäre zu füllen.

Bild: Wellnhofer Designs, stock.adobe.com

Ralf Mengwasser ¹

Typische Kennzeichnung von Ex-Geräten.

lers bestätigt werden. Zum Arbeitsmittel gehört jeweils auch eine Betriebsanleitung. Beide Dokumente müssen dem Verwender vorliegen und aufbewahrt werden.

Zudem muss stets sichergestellt sein, dass 9/2020

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Wesentliche Grundregeln in Ex-Zonen 1. Es ist ein Explosionsschutzdokument zu erstellen 2. In den Zonen müssen Zündquellen wirksam vermieden werden: a. Keine offenen Flammen, Funken oder Glimmnester b. Heisse Oberflächen in den Zonen 1 und 2 nicht oberhalb der Zündtemperatur des Stoffes c. Elektrische Betriebsmittel müssen für den Einsatz in der Ex-Zone geeignet sein d. Ableiten statischer Ladungen durch ausreichende Ableitfähigkeit, Erdung, ­Reduktion der Strömungsgeschwindigkeit in Rohrleitungen e. Keine wärmeerzeugenden chemischen Reaktionen f. Einsatz mobiler Zündquellen nur aufgrund einer Risikoanalyse oder gemäss ­Erfahrung: So dürfen z. B. kurzfristig in der Ex-Zone 2 nicht Ex-geschützte Förderzeuge für den innerbetrieblichen Transport intakter Gebinde leicht brennbarer Flüssigkeiten/brennbarer Gase kleiner als 30 Liter auf Paletten mit maximal 100 Litern verwendet werden 3. Die Zonen sind zu kennzeichnen 4. Die Mitarbeitenden sind nachweislich über Vorschriften und Verhaltensregeln zu instruieren 5. Die Einhaltung der Vorschriften sind regelmässig zu kontrollieren, allfällige Änderungen der Nutzung müssen frühzeitig kommuniziert werden um ggf. nötige Anpassungen vorzunehmen

an Arbeitsmitteln keine Änderungen oder Reparaturen eigenständig vorgenommen werden.

Explosionsfähige Atmosphäre verhindern Eine explosionsfähige Atmosphäre kann verhindert oder eingeschränkt werden, indem zum Beispiel geschlossene Systeme oder Inertisierungen zum Einsatz kommen. Kann jederzeit sichergestellt werden, dass die Konzentration maximal 50 Prozent der unteren Explosionsgrenze 4 nicht überschreitet, so ist dies ebenfalls eine geeignete Massnahme. Die Einhaltung einer solchen Massnahme muss jedoch zuverlässig, beispielsweise mit Gasmeldeanlagen, überwacht werden. Auch geeignete Lüftungsmassnahmen dienen der Herabsetzung der Explosionsgefahr.

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Organisatorische Massnahmen

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Bild: Swiss Safety Center

Zum betrieblichen Explosionsschutz gehören organisatorische Massnahmen: Zum Beispiel die Erstellung eines Explosionsschutzdokumentes, die Kennzeichnung der Ex-Zonen, die Erarbeitung und nachweisliche Instruktion von Arbeitsanweisungen, ein Arbeitsfreigabesystem für gefährliche Tätigkeiten wie zum Beispiel Schweissen, Schneiden oder Schleifen in Ex-Zonen. Eine regelmässige Instandhaltung ist in Ex-Zonen besonders wichtig.

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Fazit Ralf Mengwasser ist Berater für integrale Sicherheit und Umweltsicherheit beim Swiss Safety Center.

können gezielt eingesetzt werden. Die Lüftungskanäle müssen jedoch in brandsicherer Ausführung separat geführt werden und erfordern den Einsatz von Ex­ geschützten Ventilatoren.

Kann eine explosionsfähige Atmosphäre nicht verhindert werden, so sind Massnahmen zur Verhinderung der Entzündung zu treffen. Wo wirksame Zündquellen verhindert werden müssen, ist eine Einteilung in Zonen ein gutes Hilfsmittel. Bereiche, in denen brennbare Gase, Dämpfe und/oder Nebel auftreten können, werden in die Zonen 0 (explosionsfähige Atmosphäre ständig/häufig), Zone 1 (gelegentlich) oder Zone 2 (normalerweise nicht oder nur kurzzeitig) eingeteilt. Bereiche, in denen brennbare Stäube in Form einer Wolke oder aufwirbelungsfähig vorhanden sind, werden in die Zonen 20, 21 oder 22 analog der Zonen 0, 1 oder 2 eingeteilt.

Beispiele für Zoneneinteilungen sind im Suva-Merkblatt 2153 enthalten.

³ Verordnung über Geräte und Schutzsysteme zur Verwendung in explosions­ gefährdeten Bereichen, SR 734.6 Die untere Explosionsgrenze ist die niedrigste Konzentration, bei der eine Entzündung und eine selbstständige Flammenausbreitung beobachtet wird.

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Betrieblicher Explosionsschutz erfordert neben den Kenntnissen der eingesetzten Stoffe ein gutes Theorie- und Praxiswissen. Die Suva-Checkliste Explosionsrisiken (Explosionsschutzdokument für KMU, 67132) ist ein Instrument zur Veranlassung geeigneter Explosionsschutzmassnahmen und kann für die Erstellung eines einfachen Explosionsschutzdokumentes verwendet werden. Für grössere Lager und Betriebe, in denen offen mit brennbaren Gasen oder Flüssigkeiten sowie fein verteilten Stäuben umgegangen wird, ist der Zuzug einer fachkompetenten Stelle, wie den Experten des Swiss Safety Centers, ratsam. In den Seminaren des Unterneh- T T-D W mens lernen Interessierte nicht nur die 160_9k W_ ren de Grundlagen zum Explosionsschutz kennen, r_1 -2 sondern erleben in Experimentalvorträgen die Praxis zum Explosionsschutz.

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Kontakt Ralf Mengwasser Swiss Safety Center AG Richtistrasse 15 CH-8304 Wallisellen +41 44 877 61 99 ralf.mengwasser@safetycenter.ch www.safetycenter.ch

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MANAGEMENT

Folgen für IT-/OT-Umgebungen

Erpressungstrojaner dringen überall ein Wer als Unternehmen von einer Ransomware-Attacke betroffen ist, der sollte davon ausgehen, dass kompromittierte Dateien veröffentlicht werden. Die in diesen Dateien enthalten Informationen tauchen mit ziemlicher Sicherheit irgendwo und irgendwann wieder auf. Auf diese Weise sollen Unternehmen Lösegeld bezahlen, um nicht öffentlich bloss gestellt zu werden. Manchmal verbirgt sich hinter diesen Angriffen mehr als eine blosse Lösegeldforderung.

Ein aktuelles Beispiel hierfür ist die Webseite «Doppel Leaks». In einem «Testmodus» wurde versucht, Unternehmen blosszustellen, die Opfer des Ransomware-Angriffs geworden waren, aber kein Lösegeld gezahlt hatten. Als Beweis sollten die gestohlenen Dateien veröffentlicht werden. Es handelt sich bei Doppel Leaks zwar um die erste Website, die sich ausdrücklich dem «Public Shaming», also dem öffentlichen Blossstellen von Opfern im Internet, verschrieben hat, es ist aber nicht die erste Ransomware, die den Shaming-Ansatz nutzt.

Vorgetäuschter Angriff Einige Theorien besagen, dass Ransomware-Angriffe lediglich dazu dienen, die Spuren weitreichenderer Operationen, wie zum Beispiel einen Angriff auf die Lieferkette oder Finanzbetrug, zu tarnen. Das letztliche Ziel ist es aber, Daten zu verschlüsseln und Lösegeld für die Freigabe der Dateien zu erpressen. Die meisten Industriebetriebe und -anlagen verfügen allerdings nur über eine begrenzte Zahl «sensibler» Daten, die für ihre Gegner tatsächlich von Wert wären.

Mit «Public Shaming» haben die Angreifer ein zusätzliches Druckmittel in der Hand, um die Opfer zur Zahlung zu zwingen. Derartige Methoden können sich als sehr wirksam erweisen. Denn hier geht es nicht um die Art der Daten oder darum, wie sensibel die Informationen sind. Es geht um die Macht, diese Daten zu besitzen und jeder-

¹ Nozomi Networks, San Francisco (USA)

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Bild: Shutterstock

Chris Grove ¹

Nicht nur «sensible» Daten des Managements, sondern auch OT-Systeme können für Cyber-­ Kriminelle interessante Ziele sein.

zeit offenlegen zu können. Ob die Daten aus der betrieblichen Umgebung einer Industrieanlage stammen oder aus der Zentrale des Unternehmens ist dabei weitgehend unerheblich. Es geht primär darum, die Opfer unter Druck zu setzen und nicht um einen direkten Hack oder Betrug. Die Daten dienen vielmehr als Beweis, dass jemand gehackt wurde und offensichtlich verwundbar ist.

IT- versus OT-Paradigma Diese Art von Angriffen konzentriert sich in erster Linie auf die Dateiverschlüsselung und nicht auf den potenziellen Schaden, wenn Systeme heruntergefahren oder stillgelegt werden, die mit Geräten in der realen Welt verbunden sind. Tatsächlich sind sich die Angreifer oft nicht bewusst, dass sie sich in einem industriellen Kontrollsystem (ICS) befinden. Alles, was sie wissen oder worum es ihnen geht, ist das Herunterfahren von OT-/IoT-Systemen. Für die

Fahrgäste eines Zuges, der dadurch zum Entgleisen gebracht wird oder für die Anwohner in der Nähe einer brennenden Chemiefabrik können die Folgen hingegen katastrophal sein. Um an Geld zu kommen, agieren die meisten Angreifer einigermassen skrupellos. Und sie nehmen billigend in Kauf, das Leben anderer Menschen zu gefährden.

Das bestehende Paradigma führt dazu, dass Firmen die Budgets zum Schutz sensibler IT-Daten nach oben schrauben und OT-Umgebungen aus der Finanzplanung ausschliessen. Es wird also viel Geld in den Datenschutz investiert, gemessen daran, wie sensibel diese Daten sind. Kriterien sind Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit (die klassische C-I-A-Triade), aber nicht unbedingt die Sicherheit. Der Ansatz übersieht zudem, dass sich im Kontext von Datei-Leaks und «Public Shaming» der Grad der Sensibilität schnell ändern kann. Hier brauchen Firmen offensichtlich ein Umdenken.

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MANAGEMENT

Die ICS-Umgebung sollte für den Schutz einer Marke und den Ruf eines Unternehmens als ebenso wichtig erachtet werden wie «sensible» Daten, die auf einer «höheren Ebene» angesiedelt sind. Gegenwärtig geben Unternehmen allerdings bis zu 100-mal mehr aus, um Letztere zu schützen.

Je früher Unternehmen begreifen, dass Angreifer bereit sind, die Führungsebene oder eine Anlage ins Visier zu nehmen, um an Daten zu gelangen, die sich für Erpressung und «Public Shaming» eignen, desto besser für die generelle Sicherheitslage und die betriebliche Kontinuität.

Auf dem Weg zur IT-/ OT-Konvergenz Grosse IT-Unternehmen und alle, die einige Zeit in einem Security Operations Center (SOC), einem Dienstleister für EDV-Sicherheit, gearbeitet haben, werden bestätigen, dass es immer einen offenen Sicherheitsvorfall gibt. Irgendwo, irgendwie, werden ständig Systeme bereinigt oder forensisch analysiert. Es geht nicht mehr darum, einen Hackerangriff zu verhindern, sondern darum, Cyber-Resilienz zu gewährleisten: als konstanten Zustand einer effektiven Wiederherstellung. Wenn man diese Perspektive einnimmt, kann man einen Strategiewechsel einleiten, der ein verändertes Sicherheitsbewusstsein widerspiegelt.

Anstatt weiterhin davon auszugehen, dass Perimetersicherheit ausreichend ist, sollten Unternehmen in Technologien investieren, die helfen, Fragen wie diese zu beantworten:

Zentrale Fragen für ein sinnvolles Umdenken – Welche Tools brauchen wir für eine forensische Untersuchung?

– Wie hat die Umgebung vor dem Angriff ausgesehen?

– Wo hat der Angriff begonnen?

– Wie weit ist der Angreifer bereits ins Netzwerk eingedrungen («lateral movement»)?

– Welche Systeme sind betroffen?

– An welcher Stelle im Netzwerk könnten sich die Angreifer versteckt halten?

– Wurden andere Angriffe oder Methoden eingesetzt, die zusätzliche Indikatoren für eine Kompromittierung sein könnten?

– Was können wir tun, um das potenzielle Ziel zu schützen?

Die wichtigste Frage am Schluss: – Hat der Angriff einen Prozess beeinträchtigt oder ist ein Prozess gefährdet?

Ransomware als solche trifft keine Unterscheidung. Sie operiert in IT-, IoT- und ICS-Umgebungen gleichermassen. Man ist also auf Tools angewiesen, die über das gesamte Technologiespektrum hinweg funktionieren, um Angriffe und Ransomware auch in heterogenen Umgebungen zu erkennen und nachzuverfolgen. Darüber hinaus tragen Betreiber von ICS-Systemen die zusätzliche Verantwortung, die realen Auswirkungen eines Ransomware-Angriffs zu berücksichtigen. Sie sind gezwungen, sehr schnell sicherzustellen, dass OT-Systeme während eines Vorfalls

intakt bleiben. Im Idealfall sind entsprechende Tools bereits implementiert, bevor es zu einem Zwischenfall kommt.

Das reduziert die Zeit für die Wiederherstellung, den Aufwand und die Kosten.

Und es minimiert den Radius der möglichen Zerstörung und verhindert das Abfliessen von Daten.

Fazit: Ignoranz wird ausgenutzt Hacker haben ihre taktische Reichweite ein weiteres Mal vergrössert. Damit ist es ihnen unter anderem gelungen, ansonsten vergleichsweise harmlosen Daten auf Anlagenebene (wie oben beschrieben) deutlich mehr Relevanz zu geben. Aus IT-Sicht ist die Bedrohung durch Ransomware grös­ ser denn je, und aus OT-Sicht ist sie zu einem deutlich höheren Risiko geworden als in den Zeiten von Stuxnet, einem Computerwurm, der vor zehn Jahren zu wüten begann. Noch vor drei Jahren waren Informationen zu den häufigsten OT-Cyberangriffen für die meisten Anlagentechniker brandneu. Heute sorgt Ransomware täglich für Schlagzeilen. Betreiber sollten den Kopf nicht weiterhin in den Sand stecken, denn Angreifer werden nicht zögern, Ignoranz für sich auszunutzen.

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WERKSTOFFE

«3-D-Druckgeräte» und ihre Richtlinie

Additiv gefertigte Anlagenteile kommen Die chemische Industrie profitiert vermehrt von Druckgeräten aus dem «3-D-Drucker». Für additiv gefertigte Pumpen oder Ventile aus hochlegierten Stählen muss aber nachgewiesen werden, dass sie sicher sind. Vor diesem Hintergrund hat TÜV Süd den Pumpen- und Armaturenhersteller KSB SE & Co. KGaA als Werkstoffhersteller für additiv gefertigte Bauteile als Halbzeug zertifiziert – konform zur Druckgeräterichtlinie.

Mit dem zunehmenden Einsatz additiver Fertigungsverfahren steigt die Nachfrage nach Polymeren, Weichmachern und Zuschlagstoffen. Bei den kunststoffbasierten Schmelzschicht-Verfahren sind es beispielsweise Polycarbonat- und Polyure­ than-Filamente. Die chemische Industrie profitiert aber nicht nur von der Nachfrage von Rohstoffen für die additive Fertigung, sondern auch von den Ergebnissen: Bauteile für ihre Anlagen. Zum Beispiel kommen neue metallische Pulver fürs Laserschmelzen auf den Markt. Daraus entstehen Komponenten aus Edelstahl, Nickel, Titan, aber auch Aluminium. Sie können vor Ort gefertigt werden und sind so verfügbar – trotz der durch die Corona-Pandemie teils unterbrochenen Lieferketten.

Beim Einsatz für drucktragende Pumpen, Ventile oder Armaturen steht Sicherheit an erster Stelle. Eine optische Prüfung reicht nicht aus. Normkonformität heisst: Die Festigkeitswerte müssen den Anforderungen der Druckgeräterichtlinie (DGRL) genügen. Eine Verfahrensprüfung muss das qualifizieren. Dieser Nachweis fordert die Hersteller bisweilen heraus. Aussagefähige Statistiken über Abweichungen? Mechanisch-technologische Kennwerte aus der Produktion? Daten zu deren Verteilung im Bauraum der Maschine? Die Antwort lautet meist, dass davon nichts oder nur wenig bekannt ist. Wie weit die Produkte von den Vorgaben abweichen, lässt sich meist nur anhand von zerstörenden Prüfungen an Proben ermitteln. ¹ TÜV Süd Industrie Service ² KSB SE & Co. KGaA

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Bilder: KSB SE & Co. KGaA

Gunther Kuhn ¹, Jörg Keller ¹, Dr. Andrea Seemann ², Stephan Braun ²

Statische Bildanalyse von Metallpulver mit einem REM. Dokumentiert werden Partikelform, Korngrössen und weitere Effekte wie Anhaftungen, Satelliten etc.

Pilot-Audit bei Pumpenhersteller Um sich von unabhängiger Stelle bestätigen zu lassen, dass die eigene additive Fertigung konform zur DGRL ist, hat sich KSB SE & Co. KGaA am Standort Pegnitz erfolgreich einem Audit durch TÜV Süd Industrie Service gestellt. Der international führende Hersteller liefert unter anderem Pumpen und Armaturen für die chemische Industrie sowie für den Bergbau, die Wasserversorgung oder die Gebäudetechnik.

Seine metallbasierte additive Fertigung nutzt das so genannte Pulverbettverfahren (PBF). Gegenstand des Audits waren Basisqualifikationen wie nach ISO 9001, die Qualifizierung des Bauraums, die Verfahrensprüfung, aber auch die Fachkunde der Mitarbeitenden. Einrichtungen und Verfahren für die sachgemässe Herstellung und

betriebseigene Prüfverfahren zählten genauso dazu.

Grundlage war ein neues Zertifizierungsprogramm, das die allgemeinen DGRL-Anforderungen berücksichtigt. Hinzu kommt die sinngemässe Anwendung der EN 13445-4 «Unbefeuerte Druckbehälter – Teil 4: Herstellung». Dabei mussten die Experten zum einen auf ihre langjährige Erfahrung mit Werkstoffen und in der Schweisstechnik zurückgreifen. Zum anderen waren Best-Practice-Szenarien entscheidend, weil die EN 13445 bisher nur konventionelle Fertigungsverfahren betrachtet. Die Anforderungen lassen sich für die additive Fertigung aber nur bedingt übernehmen, da zum Beispiel keine genormten Werkstoffe existieren.

Die Werkstoffe entstehen aus einem Pulver, dass in einer Maschine von einem Laser aufgeschmolzen wird und sich ge9/2020

WERKSTOFFE

Für DreiteilBerstscheiben und Zwei-WegeBerstscheiben.

Beim selektiven Laserschmelzen wird ein Metallpulver schichtweise auf eine Grundplatte aufgetragen. Durch die Temperatur­e inwirkung des Lasers entsteht nach und nach die gewünschte Bauteilgeometrie.

Unregelmässigkeiten qualifizieren Bei Hohlräumen und Poren in Bauteilen sowie der Morphologie des Pulvers bestehen meist keine genau festgelegten Grenz­ werte. Allerdings greift TÜV Süd Industrie Service bei der Beurteilung auf Erfahrungswerte aus der Praxis zurück, um akzeptable von inakzeptablen Unregelmässigkeiten zu unterscheiden. Wenn zum Beispiel der prozentuale Anteil an Hohlräumen gering genug ist, die morphologische Verteilung einem bestimmten Verlauf entspricht und leicht raue, dendritische Strukturen aufweist, sind das noch keine Auffälligkeiten. Kunden müssen allerdings geeignete Entscheidungsregeln für die Akzeptanz der Ausgangsstoffe und der Produkte bestimmen – eingeschlossen der Messunsicherheiten.

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Auf die Kalibrierung kommt es an Das fordert auch die beauftragten Labore heraus, weil fallweise keine Rückführbarkeit auf so genannte Prüfnormale besteht.

Diese Vergleichsgegenstände dienen zur Kalibrierung der Messgeräte. Entscheidend ist zu klären, wie gross Abweichungen maximal sein dürfen, um noch akzeptabel zu sein. Ziel ist das richtige Mass an Genauigkeit zu finden, damit daraus weder Qualitätseinbussen noch unnötig hohe Prüfund Kalibrierungskosten resultieren.

Mitunter sind eigene Referenzproben ohne Rückführbarkeit auf Prüfnormale aufzubauen sowie geeignete Verfahren, um Messunsicherheiten zu ermitteln. Diese sind zu verifizieren und Grenzwerte festzulegen.

Die Zwei-Wege-Berstscheibe sichert Tanks und Behälter gegen unzulässige Über- und Unterdrücke ab. Auch mit integrierter Signalisierung erhältlich.

Prüfungen über die gesamte Prozesskette Bereits beim Wareneingang wird das Metallpulver umfangreich geprüft. Es folgen kontinuierliche produktionsbegleitende Prüfungen und die Bereitstellung von qualifiziertem Personal und geprüften Maschinen – bis hin zur umfassenden Qualitätssicherung mit zerstörungsfreien Prüfungen im eigenen akkreditierten Werkstofflabor.

So ist die gesamte Prozesskette abgedeckt.

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zielt verfestigt. Die zugehörigen Parameter werden bei erfolgreichen Produkten für weitere fixiert. Auch gilt es die Anforderungen an Lieferanten und ihre Pulver zu spezifizieren. Dabei steht die Qualität der Prozesse und der Materialien im Mittelpunkt.

Das schliesst die Möglichkeit ein, diese tatsächlich zuverlässig beurteilen zu können – also die Genauigkeit und Konstanz eingeschlossen der vorliegenden Analysemöglichkeiten beim Lieferanten und Anwender.

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WERKSTOFFE

Der Kerbschlagbiegeversuch dient der Werkstoffprüfung und hilft, die Festigkeit des Materials bezogen auf die spätere Beanspruchung hin zu beurteilen. Dabei wird ein eingekerbter Probequader durch einen Pendelhammer verformt.

KSB setzt derzeit auf Maschinen von Concept Laser und EOS. Die Maschinen M2 Classic, M2 Dual Laser von Concept Laser sowie die Maschine M400-4 von EOS. Alle sind für die Herstellung drucktragender Bauteile mit dem Werkstoff Noribeam 316L zertifiziert. Ein KSB-eigenes Werkstoffdatenblatt mit verifizierten Kennwerten aus mehreren hundert Zug- und Kerbschlagbiegeproben dient dafür als Grundlage und Referenz.

Von Beginn an wurde anhand von Prüfproben eine umfangreiche Statistik erstellt – zu den mechanisch-technologischen

Kennwerten der Bauteile sowie der chemischen Zusammensetzung des Ausgangspulvers als auch zu Prüfkörpern nach der Verarbeitung. Das hauseigene Werkstofflabor prüft aktuell weitere KSB-relevante Werkstoffe.

Genauer Blick auf die Maschinen Zu den grössten Herausforderungen der Zertifizierung zählten die Maschinen. Eine umfangreiche Auswirkungsanalyse zeigte am Anfang alle relevanten Risiken auf. So

konnte eine Qualitätssicherung aufgebaut werden, die detailliert auf die Besonderheiten der Maschinen und Prozesse in der additiven Fertigung eingeht.

Maschinentypen von verschiedenen – aber auch denselben – Herstellern haben individuelle Stärken und Schwächen, die im Vorfeld durch eine sogenannte Bauraumqualifizierung durch die Experten festgestellt wurden. Eine entscheidende Rolle spielen beispielsweise unterschiedliche Strömungsverläufe des Prozessgases, verschiedene Pulveraufzugsmethoden und andere Lasersysteme. Die Analyseergebnisse werden durch eine kontinuierliche Qualitätssicherung und die Weiterführung der Statistik vergleichbar gehalten.

Abschliessend kommt vor allem die Beurteilung der Bauteile zum Tragen. Zerstörende und zerstörungsfreie Prüfungen bestimmen die Qualität. Betrachtet hat KSB neben den Bauteilen auch hier noch einmal das Pulver und die Prüfproben. Das Spektrum der additiven Fertigung umfasst bei neben klassischem 1:1-Ersatz konventioneller Bauteile und der kundenindividuellen Sonderanfertigung von Komponenten auch neu für die additive Fertigung entwickelte und designte Komponenten.

Ausblick und Fazit Aufgrund von Engpässen und Kurzarbeit durch die Corona-Pandemie können einige Hersteller von Anlagenteilen ihre Ter-

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WERKSTOFFE

setzt werden. Weil sie in Chemieanlagen allerdings besonders hohe Sicherheitsanforderungen erfüllen müssen, sind langjährige Erfahrung und zuverlässige Qualitätskontrollen entscheidend. Unabhängige Zertifizierungen bestätigen die erfüllten Qualitäts- und Sicherheitsanforderungen gegenüber Dritten.

Proben für den Zugversuch dienen der Ermittlung von Werkstoffkennwerten wie: Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Streckgrenze. Dafür werden die Proben in einer Zugprüfmaschine mit einer definierten Kraft bis zum Bruch auseinandergezogen.

minzusagen nicht immer halten. Die chemische Industrie profitiert dann von einer schnellen additiven Ersatzfertigung und dadurch gesicherten Lieferketten. Mehrere Bauteile – wie Standardlaufräder für Che-

mienormpumpen – sind bereits im Feld bei Kunden und in hauseigenen Prüfständen erfolgreich getestet worden. Aufgrund der zuverlässigen Qualitätssicherung können sie wie herkömmliche Bauteile einge-

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SEKTION FRICKTAL Überkontinentaler Zoobesuch diesem wunderschönen Sonntag, der Zutritt und der Besuch selbst – noch nicht mal eine Schutzmaskenpflicht besteht.

Das weitläufige Zoo Areal machts möglich.

Animalische Attraktionen Zugegeben, das Einhalten der Abstandsregeln ist nicht immer einfach. Egal ob kleines Krabbeltier, stattlicher Elefant oder furchteinflössender Tiger – sie alle wollen umworben und bestaunt werden und genau das tun die Besucher in Scharen.

Apropos Tiger: Da war doch

Bilder: Patrick Merkofer

Zugegeben, sowohl für die Planer wie auch für die Teilnehmer ist der Zoobesuch etwas Spezielles. Lange wussten wir nicht, ob wir unseren Familienausflug 2020 überhaupt durchführen können. Selbst die Aufhebung des Lockdowns brachte nicht endgültig Gewissheit und obwohl zwischenzeitlich die eine oder andere zusätzliche Woche verstrichen ist, informieren wir uns vorgängig immer wieder über die erforderlichen Schutzmassnahmen für den Besuch.

Erfrischend unaufgeregt gestalten sich, trotz Grossandrang an

Australien: Während der Führung im Australienhaus gilt Schutzmaskenpflicht. Wir sind gespannt, was uns sonst noch erwartet.

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was vor ein paar Tagen, in eben diesem Gehege. Der Begeisterung für den Zoo und seine Tiere, Tiger inklusive, scheint dies keinen Abbruch zu tun.

Zweifellos gehören seine Vielfältigkeit und seine wildromantische Anlage zum Erfolgsrezept des Zürcher Zoos.

Abgesehen von den bereits erwähnten Hauptdarstellern.

Aber der Zoo Zürich will mehr sein und man kauft es ihm gerne ab. Nicht nur das Tier an sich, sondern auch seine Rolle und die Probleme rund um seine ursprünglichen Lebensräume stehen im Zentrum. So gilt der Zoo Zürich auch als Aufklärungsort. So mancher Teilnehmer weiss schon vor dem Zoobesuch, dass die vor rund 140 Jahren nach Australien eingeführten Kaninchen bald als Plage zu beklagen waren. Ursprünglich als Fleischlieferanten gedacht, vermehrten sich die ausgesetzten Karnickel – mangels natürlicher Feinde – milliardenfach. Nur wenige wissen indes, dass später Katzen ausgesetzt wurden, die den Kaninchen ans Fell gehen und deren Existenz dezimieren sollten.

Koala: Unbestritten einer der Stars unseres Zoobesuchs!

Doch ist es so eine Sache, wenn man den Teufel mit dem Beelzebub austreiben möchte.

Der Mensch handelt nicht immer überlegt, auch nicht immer rational und oft meint er wohl, er wisse viel mehr als er eigentlich weiss.

Australien – unser Zoo­ kontinent Nummer eins Apropos Australien: Nach dem gemütlichen Nachmittag auf individueller Erkundungstour, unterbrochen nur durch einen gesellschaftlichen Eisbecherkonsum, steht Down-under für uns über allem. Wir besuchen 9/2020

VERBANDSSEITE

Wallabys: 3 Wallabys an der Futtertheke . . .

Pause: . . . und wir tun’s den Wallabys gleich. En Guete!

das neue Australienhaus und, Jöh-Effekt inklusive, krallen sich da zwei putzige Koalas an Eukalyptusbäumen. Neben den zahlreichen Wallabys sicher die Attraktion schlechthin. Selbst die nicht flugfähigen, aber am Boden rund 50 km/h schnellen Emus müssen da hintenan-

Hauch Outback zwischen Flughafen Kloten und Downtown Zürich. Dass wir unser reichhaltiges Apéro-Buffet ebenfalls dort aufschlagen, versteht sich von selbst. So nah der Abschluss dieses herrlichen Nachmittags rückt, so fern kommt uns Corona zwischenzeitlich

stehen. Woher wir das alles wissen? Unsere Gastgeberin vom Zoo Zürich, Anita Schweizer, lehrt uns was es heisst, aus einem Zoo einen Zooh zu machen. Wir stehen unterdessen im Aussengehege des australischen Kontinents. Dieses vermittelt einen wunderbaren

vor. Was wollte ich noch gleich?

Richtig, 2 Monate Ferien für meinen Australienurlaub beantragen.

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La conception interne du moufle intègre une résistance en carbure de silicium qui va être soumise à un champ micro-onde et entrainer une élévation de température de la cavité interne. Cette technologie de chauffage permet une montée thermique rapide et précise, plus efficace que les fours thermiques conventionnels. De plus, une turbine d’extraction est intégrée au système pour 1) dissiper les fumées de calcination et 2) apporter un complément d’oxygène qui améliore les cinétiques de calcination.

La capacité du Phoenix Black à obtenir un taux de cendres rapidement procurera une meilleure réactivité aux laboratoires d’analyse, de contrôle qualité et production.

Caractéristiques: – jusqu’à 15 creusets en même temps – conforme aux exigences des différentes méthodes de référence

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–86 °C-Tiefkühlschrank: Schnelle und umweltfreundliche Kühlung

Der neue –86 °C-Tiefkühlschrank HAHL858S von Harris ist einer der ersten Tiefkühlschränke des Herstellers mit K6-konformem, natürlichem Kältemittel und dadurch besonders umweltfreundlich. Zudem besitzt der HAHL858S 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. Das grosse Fassungsvermögen von 858 Litern verteilt sich auf vier Böden und ist ausreichend für bis zu 660 2”-Cryoboxen. Ein 7”-LED-Touchscreen auf

der Vorderseite der Tür ermöglicht eine einfache und intuitive Bedienung. Der Tiefkühlschrank besitzt eine kontinuierliche Datenaufzeichnung, die mittels USB übertragen und gespeichert werden kann. Optional kann der Tiefkühlschrank mit einem CO2-gestützten Notversorgungssystem geliefert werden.

Der Tiefkühlschrank HAHL858S ist ideal geeignet für die Anwendung in Forschungs- und Entwicklungslaboren der pharmazeutischen und biotechnologischen Industrie, in Laboren von Universitäten und Hochschulen, in Krankenhäusern und weiteren Gesundheitseinrichtungen 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 Ilmac Lausanne 2020 Halle 7, Stand A 20

Laborgerät für Wasseraktivitätsmessungen

– configuration 1000 °C ou 1200 °C. – thermocouple double type K, pour suivi métrologique aisé – convient à tous les types de creusets, métalliques ou non – logiciel de pilotage avec inter­ face tactile et gestion des différentes sécurités – détermination et calcul du taux de cendres, charges, noir de carbone et cendres sulfuriques – s’interface avec imprimante et balance CEM GmbH Carl-Friedrich-Gauss-Strasse 9 D-47475 Kamp-Lintfort +49 2842 96440 info@cem.de www.cem.de Ilmac Lausanne 2020 Halle 7, Stand C 42

Das Rotronic HygroLab ist ein HighEnd-Laborgerät für Wasseraktivitätsmessungen mit bis zu vier Messköpfen. Es ermöglicht gleichzeitiges oder asynchrones Messen mit der bewährten Aw-Quick-Funktion für Pharmaprodukte, Tabak, Kaffee, Kosmetika und Lebensmittel. Das moderne Interface garantiert eine einfache und übersichtliche Handhabung der gewünschten Messungen. Der hochwertige Touchscreen macht die Bedienung einfach und komfortabel. Zudem können Maus und Tastatur via USB angeschlossen werden. Alternativ kann das Laborgerät auch über Webzugang per PC oder Tablet ferngesteuert werden. Die Messungen sind somit unabhängig von Zeit und Ort einfach zu beobachten und die dazugehörigen Mess­ protokolle können jederzeit heruntergeladen werden.

Im Aw-Quick-Modus verwendet das Gerät einen Algorithmus, um die Wasseraktivitätsmessung zu

beschleunigen, und liefert die Resultate in rund 5 Minuten. Wenn die Temperaturbedingungen (bei Produkt und Fühler) stabil sind, liegt der berechnete Wert im AwQuick-Modus in aller Regel bei ± 0,005 Aw bezogen auf den Wert einer Messung, bei der das vollständige Gleichgewicht von Temperatur und Wasseraktivität abgewartet wird (AwE-Modus).

Rotronic AG Grindelstrasse 6 CH-8303 Bassersdorf +41 44 838 11 11 measure@rotronic.ch www.rotronic.ch

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Berghof Hoch& Nieder-DruckReaktoren Les synthèses organiques sous micro-ondes Forte de ses 20 années d’expérience en synthèse chimique sous champ micro-ondes focalisé, CEM vous présente la nouvelle génération de réacteur dédiée à la synthèse organique et inorganique avec le Discover 2.0 Puissant, fiable et efficace, le Discover 2.0 permet de couvrir une large gamme de volumes réactionnels sous pression et à pression atmosphérique, quel que soit les solvants ou les réactants utilisés. Le nouveau capteur iWave assure un contrôle très précis de la température de la réaction (pas du réacteur !) jusqu’à 300 °C. Le capteur Ac­ tivent réalise la mesure de la pression jusqu’à 30 bars avec une sécurité de surpression/dégazage.

Sa compacité lui permettra d’inté­ grer facilement n’importe quel emplacement dans votre laboratoire avec gestion et suivi des modes

opératoires réactionnels via son interface tactile et sa caméra intégrée.

Caractéristiques: – Champ micro-ondes focalisé/ monomode – Réactions sous pression avec vials de 10, 35 et 100 ml en standard.

– Réactions à pression atmos­ phérique en ballon jusqu’à 125 ml.

– Capteur de pression ActiVent: jusqu’à 30 bars, automatisé et avec dégazage actif.

– Capteur de température iWave nouvelle génération: jusqu’à 300 °C, indépendant du volume et mesure de la température de la réaction pas du réacteur.

– Caméra intégrée, agitation magnétique variable, refroidissement par air comprimé et piloté par interface tactile intuitive.

mit & ohne PTFE-Lining

– Option passeur d’échantillons multi-volumes, kit d’addition de gaz, etc.

CEM GmbH Carl-Friedrich-Gauss-Strasse 9 D-47475 Kamp-Lintfort +49 2842 96440 info@cem.de www.cem.de

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bis 25 ml oder bis 40 ml

Ilmac Lausanne 2020 Halle 7, Stand C 42

Sinuspumpe für schwerempfindliche, viskose pharmazeutische Produkte

Die Pumpe Certa Plus eignet sich für die Förderung einer breiten Palette anspruchsvoller Medien, von Sirup und Zuckerlösungen bis hin zu Produkten in Pastillen- oder Dragéeform. Ihre kontinuierliche Förderung und ihre hohe Saugkraft unterstützen beispielsweise die effiziente Herstellung von Lutschta­ bletten. Eine Spülung der Wellendichtung verringert die Gefahr des Aushärtens von Medien auf Zuckerbasis an der Dichtung.

In vielen pharmazeutischen Anwendungen können Temperaturschwankungen Viskositätsabwei-

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chungen des Mediums zur Folge haben. Bei der Herstellung von Zäpfchen beispielsweise führt das Pumpen bei niedrigerer Temperatur zu einer erhöhten Viskosität des Mediums. Die starke Saugkraft der Pumpe bewältigt sowohl niedrigviskose Flüssigkeiten wie Öle als auch hochviskose Produkte wie Cremes und Gele ohne Probleme.

Die Pumpe wurde strengen Tests unterworfen, und erfüllt die aktuellen Standards für die pharmazeutische Industrie. Cleaning-in-Place (CIP) ermöglicht eine leichte Reinigung, die Pumpe lässt sich ein-

fach in eine aseptische Anwendung integrieren. Die Pumpe kann ohne Demontage nass gereinigt werden und ist dampfsterilisierbar und bakteriendicht, wodurch das Risiko von Rückständen und Kontaminationen beseitigt wird. Die Certa Plus verfügt über eine vollständige Aseptik-Zertifizierung (EHEDG Type EL Class I und EHEDG Type EL Aseptic Class I), alle Komponenten sind aus zertifizierten Werkstoffen gemäss FDA und USP Class VI hergestellt.

Durch das herausragende hygienische Design wird der Bedarf an Reinigungschemikalien reduziert und der erforderliche Reinigungszyklus verkürzt sich auf ein Minimum, was die Prozesseffizienz verbessert. Die Pumpe überzeugt auch im Bereich Energieeffizienz und benötigt bis zu 50 % weniger Strom als Dreh- oder Kreiskolbenpumpen.

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