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Mit Nanopartikeln gegen gefährliche Bakterien

Multiresistente Krankheitserreger sind ein gravierendes und zunehmendes Problem in der modernen Medizin. Wo Antibiotika wirkungslos bleiben, können diese Bakterien lebensgefährliche Infektionen verursachen. Forschende der Empa und der ETH Zürich haben nun neuartige Nanopartikel entwickelt, mit denen sich multiresistente Erreger aufspüren und abtöten lassen, die sich in Körperzellen verstecken, wie sie in einer aktuellen Studie im Fachmagazin «Nanoscale» schreiben. Beim Wettrüsten «Menschheit gegen Bakterien» haben die Bakterien momentan die Nase vorn. Unsere einstigen Wunderwaffen, die Antibiotika, versagen immer häufiger bei Keimen, die trickreiche Manöver einsetzen, um sich vor der Wirkung der Medikamente zu schützen. Einige Arten ziehen sich sogar ins Innere menschlicher Körperzellen zurück, wo sie dann vom Immunsystem unbehelligt bleiben. Zu diesen besonders gefürchteten Erregern gehören auch sogenannte multiresistente Staphylokokken (MRSA) die lebensgefährliche Krankheiten, wie Blutvergiftungen oder Lungenentzündungen, hervorrufen können. Um die Keime in ihrem Versteck aufzuspüren und unschädlich zu machen, hat ein Team von Forschenden der Empa und der ETH Zürich nun

Tödlicher Kontakt: Forschende der Empa und der ETH Zürich haben Nanopartikel (rot) entwickelt, die resistente Bakterien (gelb) abtöten können.

Nanopartikel entwickelt, die einen völlig anderen Wirkmechanismus als herkömmliche Antibiotika nutzen: Während Antibiotika schlecht in Körperzellen eindringen können, gelingt es diesen Nanopartikeln aufgrund ihrer geringen Grösse und Beschaffenheit, sich ins Innere der befallenen Zelle einschleusen zu lassen. Einmal dort angekommen, bekämpfen sie die Bakterien.

Medienmitteilung Empa

Klebstoffe aus Restholz, Biosprit aus Stroh

Abfälle aus Land- und Forstwirtschaft könnten in Zukunft als Basis für umweltfreundliche Baumaterialien, Dämmschäume oder Treibstoffe dienen. Ein EU-Projekt unter Beteiligung der Universität Augsburg hat in den vergangenen 4,5 Jahren das Potenzial solcher Produkte ausgelotet. Die Ergebnisse zeigen auch, wie sehr bei ihrer Nutzung ein ganzheitlicher Blick Not tut, um unerwünschte Nebenwirkungen zu vermeiden. Holz, Rinde, Stroh und andere natürliche Abfälle eignen sich

In der Land- und Forstwirtschaft entstehen Abfälle wie z.B. Holz, Rinde und Stroh. als Basis für neuartige Materialien. So könnten in der Baubranche künftig «grüne» Dämmschäume, Klebstoffe oder Betonzusätze zum Einsatz kommen, während Biotreibstoffe eine von mehreren Komponenten zur Transformation in eine grüne Mobilität sind. «Wir haben unter anderem untersucht, wo in der EU derartige Reststoffe in welcher Menge anfallen und welche Konsequenzen ihre Nutzung hätte», erklärt Lars Wietschel. Dabei beschäftigt er sich unter anderem mit der Ökobilanz von Produkten aus nachwachsenden Rohstoffen. «Der Ersatz herkömmlicher Materialien durch grüne Alternativen hat Konsequenzen in unterschiedlichen ökologischen Bereichen – wir sprechen auch von Wirkungs- und Schadenskategorien», sagt er. «Wenn man versucht, in einer dieser Kategorien ein optimales Ergebnis zu erzielen – etwa möglichst wenig Treibhausgase auszustossen –, dann läuft man Gefahr, sich an anderen Stellen unerwünschte Nebenwirkungen einzukaufen.» Ein Beispiel sind Biotreibstoffe aus Energiepflanzen wie Raps: Ihr massenhafter Anbau hat zwar die Verbrennung klimaschädlicher Treibstoffe verringert. Gleichzeitig benötigte ihr Anbau aber Ackerland, das nicht mehr für die Agrarproduktion zur Verfügung stand. Als Folge stiegen die Agrar-Importe aus Ländern wie Brasilien, mit negativen Folgen für den Regenwald im Amazonasgebiet. «Reststoffe wie Stroh oder Holzabfälle konkurrieren nicht mit der Nahrungsmittelproduktion», erklärt Wietschel. «Sie gelten daher als umweltverträgliche Ausgangsstoffe für Biotreibstoffe der zweiten Generation. Dennoch bringt auch ihre Nutzung Nachteile mit sich.» Die Augsburger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben auch die ökonomischen Rahmenbedingungen untersucht, unter denen nachhaltige Materialien gegenüber ihren konventionellen Pendants konkurrenzfähig sind. Im Moment können sie in puncto Preis nämlich meist nicht mit Produkten auf fossiler Rohstoffbasis mithalten. Durch Steuererleichterungen auf die umweltfreundlichen Alternativen oder eine CO2-Steuer liesse sich das aber ändern. Der technologische Fortschritt dürfte zudem dazu beitragen, dass die neuen Materialien künftig deutlich günstiger werden.

Corona-Lockdowns: Studie sammelt Schadstoffdaten

Eine Folge der Corona-Pandemie sind weltweit Einschränkungen der Mobilität. Das hat Auswirkungen auf die Schadstoffbelastung der Atmosphäre. Forschende in aller Welt nutzen die einmalige Chance für Messungen, sammeln Daten und veröffentlichen Untersuchungen. Ein internationales Team unter Leitung des Jülicher Instituts für Troposphärenforschung stellte jetzt eine umfangreiche Übersichtsstudie der Ergebnisse bis September 2020 vor. Dazu gehört auch eine eigene Website. Dort können weitere Messdaten hinzugefügt werden, um die bisherigen Forschungsergebnisse zu ergänzen und zu verfeinern. Gleichzeitig ermöglicht die Datensammlung wissenschaftlich fundierte Vorhersagen zur Schadstoffbelastung von Mobilitätsszenarien der Zukunft. Die Metaanalyse koordinierte Prof. Astrid Kiendler-Scharr, Direktorin des Jülicher Instituts für Troposphärenforschung. Die Analyse umfasst Messdaten von rund 200 Studien aus den ersten sieben Monaten des Lockdowns; enthalten sind die Luftschadstoffe Stickstoffdioxid, Feinstaub, Ozon, Ammoniak, Schwefeldioxid, Russ, flüchtige organische Verbindungen (VOC) und Kohlenmonoxid. Ein Drittel der Studien berücksichtigt für die Berechnung des Lockdown-Einflusses auf die Luftzusammensetzung die vorherrschende meteorologische Situation. Der sogenannte «Government Stringency Index» (SI), der international vergleichbar die Schärfe der lokalen Massnahmen im Shutdown in einer Zahl zusammenfasst, fungierte als Bezugsgrösse. Ein wesentliches Ergebnis: Der Lockdown, der ja als einziges Ziel das Bremsen des Infektionsgeschehens hat, reduziert auch weltweit die Belastung der Atmosphäre mit Stickstoffdioxid und Feinstaub – je höher der SI, desto stärker die Wirkung. Das trifft aber nur für Schadstoffe zu, die einen primär anthropogenen Ursprung haben, also vom Menschen direkt emittiert werden, und da vor allem aus dem Bereich der Mobilität. Die Ozonwerte sind dagegen gestiegen. Ursache sind atmosphärenchemische Prozesse, die durch ein Weniger an Stickoxiden in der Luft bedingt werden.

Die Grafik zeigt die wichtigsten Emissionssektoren und Primäremissionen, meteorologische und chemische Prozesse, die Auswirkungen auf die Luftqualität und das Klima sowie die Mess- und Analysewerkzeuge. Die Studie betont auch bisherige Lücken in der Datensammlung und die Notwendigkeit weiterer Forschung. So sollte nach Einschätzung der Autoren die Beobachtung über das gesamte Jahr 2020 ausgedehnt werden. Besonderes Augenmerk richten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf Kohlenwasserstoffe, die bisher in den Studien lediglich vereinzelt untersucht werden, und auf erweiterte Analysen zur Klimawirkung der Emissionsänderungen. Wichtige Ergänzung der Metastudie ist eine Datenbank, die über eine Website (Covid-19 Air Quality Data Collection) zugänglich ist. Sie enthält alle in der Studie enthaltene Daten zur Schadstoffbelastung, auch auf der Ebene einzelner Länder. Forschende finden darüber hinaus die Liste der bisherigen Publikationen und können sich so einen schnellen Überblick über bisherige Studien verschaffen. Die wichtigen Daten könnten auch die Basis dafür bieten, die Auswirkungen auf die Atmosphärenchemie in Zukunftsszenarien besser abschätzen zu können. Dazu gehört zum Beispiel eine starke, dauerhafte Verminderung der Schadstoffbelastung bei einer weitgehenden Umstellung auf Elektromobilität.

Kernforschungszentrum Jülich

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Lonza verdoppelt Wirkstoffproduktion des Moderna-Impfstoffs

Für die Verdoppelung der Impfstoffproduktion rekrutiert Lonza qualifiziertes Personal.

Im Rahmen einer erweiterten Zusammenarbeit sollen drei weitere Produktionslinien für Impfwirkstoffe von Moderna in Visp entstehen. Die Produktion wird erst 2022 aufgenommen. Bereits im Mai 2020 gaben Lonza und Moderna eine strategische Kooperationsvereinbarung für zehn Jahre bekannt, die die Herstellung des Covid19-Impfstoffes und weiteren Moderna-Produkten in der Zukunft ermöglichen soll. Seitdem hat Lonza drei Produktionslinien am Standort Visp und eine weitere Produktionslinie in Portsmouth (US) installiert. Die Produktion in Visp wurde innerhalb von acht Monaten nach der ursprünglichen Vereinbarung aufgenommen. Es wird erwartet, dass die neuen Produktionslinien jeweils eine Produktionskapazität haben, die den bestehenden Linien entspricht, und voraussichtlich Anfang 2022 in Betrieb genommen werden. Die zusätzlichen Produktionslinien werden in Lonzas IbexSolutions-Anlage neben den bestehenden Moderna-Produktionslinien errichtet. Die Personalrekrutierung für die zusätzlichen Produktionslinien hat bereits begonnen, als Teil der breiteren Rekrutierungsbemühungen zur Unterstützung der Expansionspläne in Lonza Visp.

Medienmitteilung Lonza

Neuer Antikörpertest benötigt nur einen Tropfen Blut

Forschende der EPFL stellen im Fachmagazin «Pnas» einen neuen Antikörpertest vor. Neuerdings genügt ein Tropfen Blut aus der Fingerkuppe. Zudem können über Tausend Proben gleichzeitig analysiert werden. Zwar können Antikörpertests keine aktiven Infektionen nachweisen, aber sie können helfen, den Anteil der Personen zu bestimmen, die in der Vergangenheit mit dem Virus infiziert worden sind. Dieses Wissen ist nützlich für epidemiologische Untersuchungen und für die Information der öffentlichen Gesundheitspolitik. Mit Antikörpertests lassen sich auch die Wirksamkeit von Covid-19-Impfstoffen – sei dies in klinischen Studien oder in der Anwendungsphase – laufend überprüfen. Die neue Analyseplattform soll bis zu 1024 Proben gleichzeitig analysieren können. Wenn Antikörper gegen Sars-CoV-2 in einer Blutprobe vorhanden sind, erzeugt ein Molekül ein Signal, das unter dem Mikroskop als fluoreszierendes Leuchten nachgewiesen werden kann. Als das Forscherteam Blutproben von 155 mit Sars-CoV-2 infizierten Personen untersuchte, wies der Test in 98 % der Fälle Antikörper gegen das Virus nach. Der Test ist zudem hochspezifisch: Bei Probanden, die nicht mit Sars-CoV-2 infiziert waren, wurden keine Antikörper gegen das Virus nachgewiesen. Um die Notwendigkeit einer venösen Blutentnahme zu eliminieren, untersuchten die Erstautorin der Studie Zoe Swank und ihre Kollegen, ob sie Blutproben verwenden konnten, die durch einen Fingerstich gewonnen wurden – ein einfaches Verfahren, bei dem eine Fingerkuppe mit einer sehr kleinen Nadel durch-

Um den Assay durchzuführen, leiten die Forscher einzelne Blutproben und Testreagenzien durch die Kanäle dieses «mikrofluidischen» Chips.

stochen wird, um eine kleine Menge Blut zu gewinnen. Die Forschenden testeten drei handelsübliche Bluttestgeräte für die Fingerspitze, darunter Glucose-Teststreifen, die bei Menschen mit Diabetes zur Messung des Blutzuckerspiegels verwendet werden. Der Antikörpertest konnte mit Blutproben, die mit allen drei Methoden entnommen wurden, erfolgreich durchgeführt werden, auch wenn das Blut getrocknet und etwa eine Woche bei Raumtemperatur gelagert wurde oder wenn die Proben per Post von Genf nach Lausanne geschickt wurden.