ChemieXtra by SIGWERB GmbH

3 / 2012

März 2012

FACHBERICHTE · MESSEN · NEWS

DIE FACHZEITSCHRIFT FÜR DIE CHEMIE- UND LABORBRANCHE

Sicherheit durch Containment

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Gemeinsam immer einen Schritt voraus

EDITORIAL

Vielen ist wohl das Lachen vergangen … Der Aufruf, gute Chemikerwitze einzusenden, hat

Möchten Sie uns kennen lernen?

bisher noch zu keinem überwältigenden Erfolg geführt: Lediglich zwei Mails sind eingegangen. Die erste Einsendung von Michael Reisinger will ich Ihnen, liebe Leserinnen und liebe Leser, nicht vorenthalten: Fragt eine Hausfrau einen befreundeten Chemiker: «Kannst du mir mal ein richtig scharfes Reinigungsmittel mischen?» Am nächsten Tag bringt er ihr ein Fläschchen 1-molare Salzsäure. Als sie sich wieder sehen, fragt er, wie es so funktioniert habe. «Sehr gut, aber hast du nicht noch was Schärferes?» Er denkt kurz nach und bringt ihr daraufhin ein Fläschchen 1-molare Natronlauge. «Und, wie war es diesmal?», fragt er sie beim nächsten Zusammentreffen. «Super, es war schon viel besser», sagt sie. Aber ich habe etwas Phantastisches herausgefunden.» «Ja was denn?», fragt er neugierig. Worauf sie antwortet: «Wenn ich beide 1:1 mische, habe ich das schärfste und beste Reinigungsmittel der Welt!» Es gibt ihn also doch, den guten Chemikerwitz. Vielleicht lag es ja an der etwas ungünstigen Platzierung des Aufrufs – wir wiederholen ihn auf Seite 39 dieser Ausgabe –, dass die Resonanz derart schlecht war. Vielleicht liegt es aber auch daran, dass vielen Chemikern das Lachen vergangen

... dann besuchen Sie uns auf der

analytica 2012 vom 17. bis 20. April

ist, dass sie angesichts der nicht enden wollenden Entlassungswellen nicht

Halle B1 Stand 303/406

mehr so zuversichtlich in die Zukunft blicken wie dies ihre Berufskollegen vor Jahren noch tun konnten. Ausnahmen gibt es. Die Herren Daniel Vasella, Franz Humer & Co., um nur zwei Grossverdiener in gesicherten Positionen zu nennen, haben gut lachen. Dennoch sollte ihnen zu denken geben, dass selbst in der «NZZ am Sonntag» Kritisches zu lesen ist. So schrieb Birgit Voigt am 29. Januar mit Blick auf Vasellas «Salär» als Verwaltungsratspräsident von Novartis: «Der Konzern hat in den letzten Jahren mehrere tausend Leute weltweit auf die Strasse gestellt. Betriebswirtschaftlich vielleicht unumgänglich, aber es ist einfach zynisch, wenn sich der Verwaltungsratspräsident selbst in solchen Jahren keine Mässigung auferlegt.»

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Laborbedarf - Life Science - Chemikalien

Kurt Hermann, Redaktor redaktion@sigwerb.com 3/2012

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

H H3C

CH3

Kostengünstige Synthese von Artemisinin

H O

CHEMIE

FORSCHUNGSWELT Ultraschnelle magnetische Vorgänge «live»

CH3 O

Forscher in Deutschland haben eine einfache Synthese von Artemisinin entwickelt. Als Ausgangssubstanz verwenden sie ein Abfallprodukt der derzeitigen Artemisininproduktion, das auch biotechnologisch in Hefe erzeugt werden kann, und verwandeln es in einem einfachen, aber einfallsreichen Ansatz in den wirksamsten Wirkstoff gegen Malaria.

NEWS

FIRMENREPORTAGEN

BIOWISSENSCHAFTEN

FIRMEN BERICHTEN

VERFAHRENSTECHNIK

Interaktion von Duftstoffen und Riechrezeptoren

Wie die menschliche Nase so ähnliche Düfte wie Banane, Mango oder Aprikose auseinanderhält, fand ein interdisziplinäres Forscherteam der Ruhr-Universität Bochum heraus. Sie klärten die dynamische dreidimensionale Struktur der Bindetasche eines Riechrezeptors auf.

NEWS

IMPRESSUM

Die Fachzeitschrift für die Chemie- und Laborbranche

Herausgeber/Verlag SIGWERB GmbH Unter Altstadt 10 CH-6301 Zug Telefon +41 (0)41 711 61 11 info@sigwerb.com www.sigwerb.com Anzeigenverkaufsleitung Thomas Füglistaler

Erscheinungsweise 10 × jährlich Jahrgang 2. Jahrgang (2012) Druckauflage 12000 Exemplare ISSN-Nummer 1664-6770 Internet www.chemiextra.com Geschäftsleiter Andreas A. Keller

Ein Team unter der Leitung von Forschern des Paul Scherrer Instituts hat am amerikanischen Röntgenlaser LCLS erstmals genau verfolgen können, wie sich die magnetische Struktur eines Materials verändert. Zudem wurde erstmals bewiesen, dass es an Röntgenlasern möglich ist, bestimmte extrem schnelle magnetische Vorgänge zu verfolgen.

Anzeigenverkauf SIGImedia AG Jörg Signer Pfaffacherweg 189 Postfach 19 CH-5246 Scherz Telefon +41 (0)56 619 52 52 Telefax +41 (0)56 619 52 50 info@sigimedia.ch Chefredaktion Dr. Kurt Hermann Neumattstrasse 60 CH-3400 Burgdorf Telefon +41 (0)34 423 35 61 Telefax +41 (0)34 423 35 62 redaktion@sigwerb.com

Rauchgas wird zu Rohstoff

Spezialisierte und hierfür eigens entwickelte Mikroorganismen können CO2-haltige Rauchgase aus Braunkohlenkraftwerken direkt als «Futter» verwerten und selbst bei einer Temperatur von 60 Grad Celsius wachsen. Das ist das vielversprechende Zwischenergebnis der Forschungskooperation zwischen der RWE Power und der Brain AG.

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

MEDIZIN/PHARMA

40 Jahre Cyclosporin

Verstärkter Ozonabbau über der Arktis

Jeder vierte Patient gefährdet durch die unregelmässige Einnahme seiner immunsuppressiven Medikamente den Transplantationserfolg. Wer eine Transplantation hinter sich hat, muss deshalb die Therapie wie verordnet einhalten. Das ist nicht ganz einfach.

Ungewöhnlich kalte Temperaturen verursachten im Winter 2010/2011 die bislang massivste Zerstörung der Ozonschicht über der Arktis: Gemäss Wissenschaftlern des Instituts für Meteorologie und Klimaforschung (IMK) des KIT kann eine weitere Abkühlung der Ozonschicht den Einfluss ozonzerstörender Stoffe wie etwa Fluorkohlenwasserstoffe (FCKW) verstärken, sodass mit einem wiederholten Auftreten eines Ozonlochs über der Arktis zu rechnen ist.

ERNÄHRUNG Aktuelle Ernährungsempfehlungen

Die Schweizerische Gesellschaft für Ernährung SGE und das Bundesamt für Gesundheit BAG haben im Dezember 2011 die neue Schweizer Lebensmittelpyramide veröffentlicht. Jetzt sind die neu gestaltete Pyramide und die aktualisierten Ernährungsempfehlungen unter www.sge-ssn.ch/lebensmittelpyramide online.

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März 2012

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FACHBERICHTE · MESSEN · NEWS

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CHEMIE

Kostengünstige Synthese eines Wirkstoffs gegen Malaria

Mit Sauerstoff und Licht zu Artemisinin Forscher in Deutschland haben eine einfache Synthese von Artemisinin entwickelt, das Pharmaunternehmen bislang nur aus Pflanzen gewinnen konnten. Als Ausgangssubstanz verwenden sie ein Abfallprodukt der derzeitigen Artemisininproduktion, das auch biotechnologisch in Hefe erzeugt werden kann, und verwandeln es in einem einfachen, aber einfallsreichen Ansatz in die wirksame Substanz – kostengünstig und in grosser Menge. So wird es künftig möglich sein, die 225 Millionen an Malaria erkrankten Menschen in Entwicklungsländern zu erschwinglichen Preisen mit dem effektivsten Wirkstoff gegen Malaria zu versorgen.

Bild: Kristian Peters (Wikipedia)

Gates- sowie die William J. Clinton-Stiftung mit mehreren 100 Millionen Dollar im Kampf gegen Malaria, und letztere subventioniert in einigen Ländern auch die Abgabe von Malariamedikamenten. Dennoch sterben jährlich mehr als eine Million Menschen an der Krankheit, weil sie keine wirkungsvollen Medikamente erhalten. Das könnte sich nun ändern. Denn Peter H. Seeberger, Direktor am Max-Planck-Institut in Potsdam und Chemie-Professor an der Freien Universität Berlin, sowie sein Mitarbeiter François Lévesque haben einen denkbar einfachen Weg gefunden, das chemisch sehr anspruchsvoll gebaute Molekül Artemisinin, das als Malaria-Wirkstoff schon aus der traditionellen chinesischen Medizin bekannt ist, zu synthetisieren. «Somit ist die Produktion des Wirkstoffs nicht länger von der Gewinnung aus Pflanzen abhängig», sagt Seeberger.

Synthese aus Abfallprodukt der Artemisininproduktion Bild 1. Einjähriger Beifuss (Artemisia annua)

Eine wirksame Therapie gegen Malaria gibt es zwar, aber längst nicht für alle der mehr als 200 Millionen Erkrankten weltweit. Millionen von Infizierten können sich das effektive Kombinationspräparat, das als wesentlichen Bestandteil Artemisinin enthält, nicht leisten. Zudem schwankt der Preis für das Medikament, weil diese Substanz aus dem vor allem in China und Vietnam wachsenden Einjährigen Beifuss (Artemisia annua, Bild 1) isoliert wird; sie ist also je nach Jahreszeit mehr oder weniger gut verfügbar. Zwar engagieren sich die Bill-und-Melinda4

Als Ausgangsstoff verwenden die Chemiker Artemisininsäure – eine Substanz, die bei der Isolierung von Artemisinin aus dem Einjährigen Beifuss (Bild 1) als bislang ungenutztes Nebenprodukt anfällt, und zwar in der zehnfachen Menge des Wirkstoffs. Zudem lässt sich Artemisininsäure leicht in gentechnisch veränderter Hefe erzeugen, weil sie eine viel einfachere Struktur besitzt als Artemisinin. «Wir verwandeln die Artemisininsäure in einem einzigen Schritt in Artemisinin», sagt Seeberger. «Und wir haben dafür eine einfache Apparatur entwickelt, die es erlaubt, grosse Mengen sehr kontrolliert herzustellen.» Der einzige bisher bekannte Reaktionsweg erfordere einige

Arbeitsschritte, nach denen die Zwischenprodukte immer aufwendig isoliert werden müssten – das sei viel zu teuer, um eine probate Alternative für die Produktion aus Pflanzen zu bieten. Die Synthese von Artemisinin deutlich zu vereinfachen, setzt nicht nur gutes Gespür für eine elegante Kombination der richtigen Teilreaktionen voraus, damit das Ganze in nur einem Schritt abläuft. Sie erfordert auch eine Portion Mut, denn die Chemiker verliessen die Wege, die die Industrie bei der Synthese von pharmazeutischen Wirkstoffen bislang nimmt. Das Molekül verdankt seine Wirkung, die sich nicht nur gegen Malaria richtet, sondern möglicherweise auch gegen andere Infektionen und sogar Brustkrebs, unter anderem einer sehr reaktiven chemischen Gruppe aus zwei benachbarten Sauerstoffatomen – einem Endoperoxid. Um dieses Strukturelement in die Artemisininsäure einzubauen, bedienen sich Seeberger und Lévesque der Fotochemie. Dabei bringt UV-Licht Sauerstoff in eine Form, in der er mit Molekülen zu Peroxiden reagieren kann.

Weltweiter Bedarf mit 800 Fotoreaktoren gedeckt «Die Fotochemie stellt ein einfaches und preiswertes Mittel dar, die Pharmaindustrie nutzt sie bislang aber nicht, weil sie sich so schlecht kontrollieren und kaum in grossem Massstab betreiben liess», erklärt Seeberger. In die grossen Reaktionsgefässe, mit denen Industrieunternehmen arbeiten, dringen Lichtblitze von aussen nicht tief genug ein – die reaktive Sauerstoffform entsteht also nicht in ausreichender Menge. Genau dieses Problem lösen die Wissen3/2012

CHEMIE

CH3

H O2/hν

Bild: Kurt Hermann

H3C

H H3C

H3C

H O OH

CH3

H O

CH3 O

Bild 2. Die Umwandlung von Artemisininsäure (links) in Artemisinin (rechts) erfolgt fotochemisch in Anwesenheit von Sauerstoff.

schaftler mit einem raffinierten Trick: Sie schicken das Reaktionsgemisch mit allen nötigen Zutaten durch einen dünnen Schlauch, den sie um eine Lampe mit ultraviolettem Licht gewickelt haben. In dieser Konstruktion durchdringt das Licht das gesamte Reaktionsmedium und bringt die chemische Umwandlung sehr effizient in Gang. «Wir betreiben die Synthese nicht als Eintopfreaktion in einem Gefäss, sondern in

einem Durchflussreaktor; dies erlaubt es uns, die Reaktionsbedingungen sehr genau einzustellen», erklärt Seeberger. So fliesse aus dem Schlauch nach nur viereinhalb Minuten eine Lösung, in der 40 Prozent der Artemisininsäure zu Artemisinin geworden sei. «Wir gehen davon aus, dass 800 unserer einfachen Fotoreaktoren reichen, um den weltweiten Bedarf an Artemisinin zu decken», sagt Seeberger. Und das könnte sehr

schnell geschehen. Seeberger schätzt, dass die neuartige Synthese in etwa sechs Monaten in die technische Anwendung gelangen könnte, um den weltweiten Engpass an Artemisinin zu beseitigen und den Preis für entsprechende Medikamente deutlich zu senken. Quelle: Max-Planck-Gesellschaft Originalpublikation François Lévesque and Peter H. Seeberger, «Continuous-Flow Synthesis of the Anti-Malaria Drug Artemisinin», Angewandte Chemie 12, [7], 1738–1741 (2012). Kontakt Prof. Dr. Peter H. Seeberger Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung Arnimallee 22 D-14195 Berlin Telefon +49 (0)331 567-9301 peter.seeberger@mpikg.mpg.de www.mpikg.mpg.de

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CHEMIE

Gesteuerte Selbstorganisation

Choreografie der Moleküle Nanomaschinen, die wie eine unsichtbare Putzkolonne Oberflächen reinigen oder elektronische Bauteile in Molekülgrösse, die Computer gleichzeitig rasend schnell und energiesparend machen würden – Visionen der Nanotechnologie. Forscher in Berlin sind ihnen nähergekommen. Sie steuern die Selbstorganisation von einzelnen Molekülen zu einer komplexen Struktur. Mit der Methode lässt sich der Aufbau eines Netzwerks aus Molekülen programmieren. Die gesteuerte Selbstorganisation kann eine komplexe Struktur aus verschiedenartigen Bausteinen erstehen zu lassen. Im Prinzip ist das Kombinieren von Nanobauteilen zu einem funktionalen System möglich, etwa einen molekularen Schaltkreis.

Bild: Kurt Hermann

Hersteller fertigen Computerchips heute auf ähnliche Weise wie ein Bildhauer: In eine Platte aus Silicium modellieren sie Leiterbahnen. Seit Jahrzehnten gelingt es ihnen, immer feinere Strukturen in die Siliciumplatten zu ziselieren, wodurch die Speicherdichte und die Leistungsfähigkeit von Chips stetig steigt. Die Miniaturisierung stösst aber zunehmend an Grenzen. Diese könnten in Zukunft überwunden werden, indem elektronische Bauteile nicht mehr durch Entfernen von Materie aus einem grösseren Stück entstehen, sondern durch Zusammenfügen von einzelnen Molekülen zu einer komplexen Struktur wie einem Nanodraht oder einem molekularen Transistor. Auch Nanomaschinen wären denkbar, Zum Beispiel ein Nanoauto mit Rädern und Chassis, das etwa tausendmal kleiner wäre als ein Haar dick, oder besonders reissfeste Folien, die

Bild 1. Das Ausgangsmolekül für den Aufbau der Netzwerke

aus fehlerfrei miteinander verknüpften Molekülen aufgebaut sind. Helfen soll bei diesem sogenannten Bottom-Up-Ansatz die Selbstorganisation von Molekülen. Unter geeigneten Bedingungen fügen sich nämlich Moleküle spontan zu geordneten Strukturen zusammen. Es ist ungefähr so, als würden Legosteine von selbst zu einem Legoauto zusammenfinden. Was wie Zauberei klingt, passiert in der Natur tagtäglich seit Jahrmillionen. So entstehen etwa Proteine mit einer komplexen und gleichzeitig wohldefinierten räumlichen Struktur aus Hunderten einzelner Aminosäuren.

Anknüpfungspunkte für die Selbstorganisation Das Ziel der Berliner Forscher, in Zusammenarbeit mit Chemikern der HumboldtUniversität Berlin und Physikern des Laboratorio TASC in Trieste war es, auf einer Goldoberfläche aus Porphyrinmolekülen ein stabiles und regelmässiges zweidimensionales Netzwerk zu knüpfen. Dabei wollten sie kovalente chemische Bindungen zwischen den Porphyrinmolekülen herstellen. In der Natur entstehen die komplexen Strukturen hingegen meist durch schwächere Bindungen, zum Beispiel Wasserstoffbrückenbindungen. Für die Technik bieten die kovalenten Bindungen klare Vorteile, da sie zu robusten Materialien führen und möglicherweise gut Strom leiten können. Die Wissenschaftler verwendeten dafür ein zuvor schon erprobtes Verfahren: An die vier Enden des Porphyrinmoleküls, die wie bei einem Pluszeichen rechtwinklig in vier Richtungen weisen, banden sie Halogen-

atome. Diese sind etwas schwächer als die anderen Atome im Molekül gebunden und lösen sich beim Erhitzen vom Porphyrinmolekül. Dadurch werden dessen vier Enden reaktiv und verbinden sich miteinander. Das Neue an der Arbeit der Berliner Forscher besteht darin, dass sie zwei unterschiedliche Halogene, nämlich Iod und Brom, jeweils an gegenüberliegenden Enden des Porphyrinmoleküls angebunden haben (Bild 1). Durch das Verwenden von zwei verschiedenen Platzhaltern öffnet sich die Tür zur Steuerung des Prozesses. Dies geschieht über die Temperatur: Iod ist schwächer gebunden als Brom und löst sich bereits komplett, wenn die Goldoberfläche auf 120 Grad Celsius erwärmt wird. Brom löst sich erst bei ungefähr 200 Grad Celsius. «Auf diese Weise lässt sich durch einen einfach kontrollierbaren äusseren Parameter, nämlich die Temperatur, die Verknüpfung der Moleküle in zwei Schritte aufteilen», erläutert Leonhard Grill, Leiter einer Arbeitsgruppe am Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft.

In mehreren Schritten zu komplexen Nanostrukturen Weil sich die Iodatome an den gegenüberliegenden Enden jedes Porphyrinmoleküls befinden, verbinden die Moleküle sich nach ihrer Ablösung zunächst zu Ketten. Erhöht man die Temperatur weiter, löst sich Brom und die Flanken der Ketten werden reaktiv. Dadurch verbinden sich die Ketten Flanke an Flanke miteinander, wodurch ein zweidimensionales Netzwerk entsteht (Bild 2). «Mit unserer Methode lässt sich also ein hierarchischer Aufbau einer komplexen 3/2012

Bilder: Leonhard Grill/Fritz-Haber-Institut der MPG

CHEMIE

Bild 2. Wie bei einem Reissverschluss lagern sich zwei Ketten aus Porphyrinmolekülen aneinander, die sich zuvor aus einzelnen Molekülen gebildet haben. Dieser hierarchische Aufbau einer Nanostruktur, den die Illustration veranschaulicht, wird durch unterschiedliche Bindungsstellen an den Molekülen ermöglicht.

Struk tur aus einzelnen Molekülen programmieren», sagt Grill. «Dies ist unseres Wissens nach das erste Mal, dass eine Selbstorganisation auf Oberflächen in mehreren Schritten programmiert wurde.» Denn nach dem ersten Aktivierungsschritt wird aus Einzelbausteinen eine eindimensionale Struktur gebildet, aus der in einem zweiten Schritt eine zweidimensionale Struktur entsteht. Die Komplexität steigt also mit jedem Schritt an.

Weniger Defekte, grössere Netzwerke Mithilfe eines Rastertunnelmikroskops wiesen die Berliner Forscher nach, dass durch das neue Verfahren weniger Defekte, also Unregelmässigkeiten im Netzwerk, entstehen. Ausserdem wachsen grössere Netzwerke als bei einem Einschrittverfahren. «Darüber hinaus öffnet die Zweischrittmethode die Tür zum selbstorganisierten Aufbau von heterogenen Strukturen», sagt Grill. Er meint damit Strukturen, die aus mindestens zwei verschiedenen Molekülarten bestehen. Auch dies demonstrierten die Berliner Forscher, indem sie eine zweite Molekülart (Dibromoterfluoren, kurz DBTF) hinzufügten, die fadenförmig ist und an deren Enden Bromatome hängen. Die nach dem ersten Aktivierungsschritt gebildeten Ketten aus Porphyrinmolekülen verbanden sich nach der darauffolgenden Ablösung des Broms über Ketten aus DBTF unterein3/2012

ander. «Dies zeigt, dass im Prinzip unterschiedliche Komponenten miteinander verbunden werden können, etwa ein molekularer Schalter mit einem Nanodraht, um ein mögliches Beispiel aus der molekularen Elektronik zu nennen», sagt Grill.

Das Fernziel: molekulare Elektronik und Nanomaschinen Auch damit begnügten die Berliner Forscher sich nicht und fanden noch eine weitere Möglichkeit, die Verknüpfung von Molekülen auf einer Goldoberfläche zu steuern. Anstatt einer glatten Goldoberfläche verwendeten sie in einem weiteren Versuch eine geriffelte. Bei dieser ragt jede fünfte Reihe von Goldatomen aus der Oberfläche heraus, sodass sich parallele Rillen bilden, ähnlich wie bei einem Spargelfeld. Es zeigte sich, dass sich die Netzwerke aus Porphyrinmolekülen bezüglich dieser Rillen in einem bestimmten Winkel ausrichten. «Die Rillen dirigieren die molekularen Strukturen auf der Oberfläche in eine bestimmte Anordnung», erläutert Grill den Grund für diese Ausrichtung. Die Kontrolle über die Selbstorganisation werde es auf lange Sicht erlauben, komplexe Strukturen mit bestimmter Funktionalität aus einzelnen Molekülen aufzubauen, zeigt sich Grill überzeugt. Dies wollen die Berliner Forscher nun versuchen. Ein Spielfeld dafür bietet die molekulare Elektronik. So könne man versuchen, bestimmte Moleküle, die

Bild 3. Bausteine eines molekularen Legospiels: Die dreidimensionale rastertunnelmikroskopische Aufnahme zeigt zwei miteinander verbundene Porphyrinmoleküle. Die roten Erhebungen an den Enden bezeichnen die Posi tion von Iodatomen, die den Verknüpfungsschritt zu Molekülketten ermöglichen.

theoretisch wie elektronische Logikbauelemente in Computern funktionieren, in einen molekularen Schaltkreis einzubauen und die vermutete Funktionalität zu testen, sagt Grill. Oder man könne prüfen, ob sich ein Molekül, das wie ein Rad auf einer Unterlage rollt, mit einem aus Molekülen aufgebauten Chassis zu einer Art Molekülschubkarren verknüpfen lässt. Grill betont, dass es sich hierbei weiterhin um Grundlagenforschung handeln wird. Nanomaschinen, die Oberflächen reinigen, sowie energieeffiziente und blitzschnelle molekulare Computer bleiben, zumindest vorläufig, Stoff für Science-Fiction-Autoren. Quelle: Max-Planck-Gesellschaft Originalpublikation L. Lafferentz, V. Eberhardt, C. Dri, C. Africh, G. Comelli, et al., «Controlling on-surface polymerization by hierarchical and substrate-directed growth», Nature Chemistry 4, 215–220 (2012). Kontakt Dr. Leonhard Grill Max-Planck-Gesellschaft Fritz-Haber-Institut Faradayweg 4–6 D-14195 Berlin Telefon +49 (0)30 8413-5108 lgr@fhi-berlin.mpg.de www.fhi-berlin.mpg.de 7

CHEMIE

Elektronenübertragung zwischen Proteinen optimiert

Reaktion im Reagenzglas schneller als in der Natur

Bilder: Philipp Knörzer

RUB-Forscher haben in Kooperation mit Kollegen der Pennsylvania State University ein biologisches System konstruiert, das mit Lichtenergie effizient Wasserstoff herstellt. Schlüssel zum Erfolg war es, ein lichtaktiviertes Protein und ein wasserstoffproduzierendes Enzym so zu verändern, dass Elektronen effizient von einem zum anderen Protein wanderten.

Bild 1. Für die regenerative Wasserstoffproduktion benötigt man ein Enzym, das Wasser in Sauerstoff, Protonen und Elektronen spaltet (links, Fotosystem II). Die Elektronen wandern weiter zum nächsten Protein (Mitte, Fotosystem I), das sie lichtgetrieben weiter zum dritten Protein befördert. Dieses stellt aus Protonen und Elektronen Wasserstoff her (rechts, Hydrogenase).

Industriell geeignete Katalysatoren für die regenerative Wasserstoffproduktion gibt es nicht, aber die in der Natur vorkommenden Proteine Fotosystem II, Fotosystem I und Hydrogenase führen genau die dafür erforderlichen Aufgaben aus. Lichtgetrieben spaltet das Fotosystem II Wasser in Sauerstoff, Protonen und Elektronen. Die dabei freiwerdenden Elektronen leitet es zum Fotosystem I, welches – ebenfalls lichtgetrieben – die Elektronen zur Hydrogenase transportiert. Dieses Enzym setzt Elektronen und Protonen zu Wasserstoff um. «Allerdings gibt es nur wenige Organismen, die natürlicherweise alle drei Proteinkomplexe vereinen», erklärt Philipp Knörzer von der RUB. «In allen ist der Elektronentransfer vom Fotosystem I auf die Hydrogenase sehr ineffizient.» Genau an dieser Stelle setzten die Forscher an. 8

Bild 2. Über zielgerichtete Mutagenese tauschten die Forscher die Aminosäure Cystein gegen Glycin im aktiven Zentrum der beiden Proteine Hydrogenase und Fotosystem I aus. An die mutierten Stellen heftete sich dann der Dithiol-Linker an.

Künstliches System effizienter als Natur Damit Elektronen effizient vom Fotosystem I zur Hydrogenase fliessen, koppelten die Forscher beide Proteine über ein kurzes organisches Molekül (Dithiol), den sogenannten Linker. In beiden Proteinen mutierten sie zunächst gezielt eine Aminosäure im elektronenleitenden Bereich, um eine Bindestelle für den Linker zu schaffen. Hydrogenase, Fotosystem I und Linker bildeten anschliessend spontan einen Komplex, wenn die Forscher sie zusammengaben. In dem Komplex massen sie einen Transfer von 105 Elektronen pro Sekunde; ohne Linker fand kein messbarer Elektronenfluss statt. «Die Elektronenleitung ist extrem schnell», erklärt Happe, «schneller

als bei der natürlichen Fotosynthese in Pflanzen. Man würde denken, dass ein biologisches System, das sich über Jahrmillionen entwickelt hat, nicht noch zu verbessern ist.»

System mit wirtschaftlich interessanter Leistung Bereits in früheren Studien testete Happes Team Linker, um Elektronen zwischen Fotosystem I und Hydrogenase zu leiten. In den letzten zwei Jahren variierten die Biologen verschiedene Parameter, wie etwa die Länge des Moleküls, und optimierten so den Linker. «Dadurch ist die Wasserstoffproduktion 70 bis 80 mal höher als in früheren Versuchen. Ausserdem produzierte das künstliche System stabil Wasserstoff über einen Zeitraum von drei Monaten», 3/2012

sagt Happe. «Da kommen wir schon in den wirtschaftlich interessanten Bereich.» Zurzeit ist die Wasserstoffproduktion noch von einem Zusatzstoff (Ascorbat) abhängig, der die notwendigen Elektronen liefert. Um Wasserstoff komplett regenerativ aus Wasser herzustellen, muss das System in Zukunft noch um das Protein Fotosystem II erweitert werden.

Noch nie was von der SC 950 gehört? Ja, logisch!

Was Mutationen einzelner Aminosäuren bewirken Auch in einem anderen Projekt wandte Happes Team die sogenannte «Single site-directed»-Mutagenese auf die Hydrogenase an. Die Forscher mutierten einzelne DNA-Bausteine, um im Protein eine einzige Aminosäure auszutauschen. Im «Journal of Biological Chemistry» [2] zeigten sie, was die winzigen Änderungen bewirken. Das katalytische Zentrum der Hydrogenase, an dem die Wasserstoffproduktion erfolgt, besteht aus Eisen- und Schwefelatomen und wird H-Cluster genannt. Die Mutation einzelner Aminosäuren in der unmittelbaren Umgebung des H-Clusters störte die Struktur des Enzyms nicht massgeblich; der Cluster blieb am Protein gebunden. Dennoch verlor das Enzym seine Fähigkeit, Wasserstoff zu produzieren. «Diese Aminosäuren sind wahrscheinlich direkt am katalytischen Mechanismus des Enzyms beteiligt, und die Wasserstoffbildung ist komplizierter als man bisher vermutet hat», erzählt Happe.

Leistungsbereiche SC 950: Förderleistung: > 50l/min Endvakuum: < 2.0 mbar abs.

Quelle: Ruhr-Universität Bochum Originalpublikationen [1] Carolyn E. Lubner, Amanda M. Applegate, Philipp Knörzer, Alexander Ganago, Donald A. Bryant, Thomas Happe and John H. Golbeck, «Solar hydrogen-producing bionanodevice outperforms natural photosynthesis», PNAS, Published online before print December 12, 2011, doi: 10.1073/pnas.1114660108 [2] Philipp Knörzer, Alexey Silakov, Carina E. Foster, Fraser A. Armstrong, Wolfgang Lubitz and Thomas Happe, «Importance of the Protein Framework for Catalytic Activity of [FeFe]Hydrogenases», The Journal of Biological Chemistry 287, 1489–1499 (2012). Kontakt Prof. Dr. Thomas Happe Fakultät für Biologie und Biotechnologie Ruhr-Universität Bochum Universitätsstrasse 150 D-44780 Bochum Telefon +49 (0)234 32- 27026 thomas.happe@rub.de www.ruhr-uni-bochum.de 3/2012

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CHEMIE

Energiereiche Moleküle in interstellaren Wolken

Mit kalter Chemie heisses Molekül erklärt

Bilder: Max-Planck-Institut für Kernphysik

In kalten interstellaren Gaswolken kommen Blausäure und die wesentlich energiereichere Isoblausäure überraschenderweise in nahezu gleichen Mengen vor. Wie es dazu kommt, haben Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Kernphysik mit Experimenten im Heidelberger Ionenspeicherring aufgeklärt. Bei der interstellaren Synthese entsteht zunächst eine heisse Mischform, aus der beide Isomere gleich häufig hervorgehen.

Bild 1. Der von den Max-Planck-Forschern zusammen mit Kollegen vom Weizmann Institute of Science in Rehovot neu entwickelte Detektor, der sowohl Orte als auch Teilchenmassen für die Fragmente molekularer Aufbruchreaktionen bestimmt, kurz vor seinem Einbau in das Vakuumsystem des Heidelberger Ionenspeicherrings. Die Pfeile zeigen schematisch die Flugbahnen der auftreffenden Fragmente. Das Diagramm rechts veranschaulicht die Bestimmung der Teilchenmassen und Auftrefforte auf der Detektoroberfläche, die aus gekreuzt angeordneten Siliciumstreifen besteht. Die Teilchenmasse ist durch die Pulshöhe gegeben.

Wenn sich aus kalten Gaswolken Sterne bilden, finden sich in den Wolken bereits viele Moleküle, die aus wichtigen Grundelementen bestehen, nämlich Wasserstoff, Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff bis hin zu Schwefel. Mit empfindlichen neuen Observatorien lassen sich die Fingerabdrücke vieler dieser Moleküle im Licht und in der Radiostrahlung der Gaswolken identifi zieren. Dabei zeigt sich, dass die Atome in den interstellaren Molekülen nicht immer in der energetisch günstigsten Anordnung vorliegen. Manche der beobachteten Verbindungen werden in verwandten Formen (Isomeren) gefunden, die durch Platzwechsel einzelner Atome innerhalb des Moleküls entstehen 10

können. Für solche Platzwechsel muss jedoch eine erhebliche Energie aufgewendet werden, die Temperaturen von vielen tausend Grad Celsius erfordert. Eines dieser Moleküle ist Blausäure (HCN), deren wesentlich energiereicheres Isomer Isoblausäure (HNC) sich etwa genauso häufig findet wie Blausäure, die bei den tiefen Temperaturen im freien Raum eigentlich weit überwiegen sollte.

Ionisierende Strahlung bringt energetische Isomere hervor Schon lange vermuten die Forscher, dass letztlich die ionisierende Strahlung, die das Weltall durchdringt, diese oft sehr energe-

tischen Isomere hervorbringt. Hierbei bildet sich auf einem verschlungenen Weg zuerst ein symmetrischer Vorläufer, das Ion HCNH +. Trifft ein HCNH + -Ion mit einem Elektron zusammen, wird es neutralisiert und zerfällt in Bruchstücke, wobei Energie frei wird. Auf diesem Weg ist die Bildung beider Isomere möglich. Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Kernphysik haben diese elementare Aufbruchreaktion im Labor genau vermessen – unter Bedingungen, die denen in interstellaren Wolken sehr nahe kommen. Im Heidelberger Ionenspeicherring brachten sie Elektronen und DCND + -Ionen (Varianten des HCNH + mit schwerem Wasserstoff, D = Deuterium) einzeln zum Stoss, und zwar 3/2012

LOGISTIK IN IHREM ELEMENT. DACHSER Chem-Logistics

Bild 2. Schema für die Produktion beider Isomere des Blausäuremoleküls in interstellaren Wolken. Beim Einfang langsamer Elektronen wird von HCNH + ein H-Atom abgespalten; es verbleibt HCN oder HNC. Das Experiment zeigt, dass die Schwingungsanregung in diesem Produkt extrem hoch ist. Keine der isomeren Anordnungen ist unter diesen Umständen stabil; vielmehr wechselt das H-Atom seinen Platz auf der Zeitskala der Molekülschwingungen (subPikosekunden). Erst nach viel längerer Zeit (auf der Millisekunden-Zeitskala) erreicht die innere Energie des Moleküls die Höhe der Barriere, die beide Isomere voneinander trennt. Dabei entstehen beide Isomere mit annähernd gleicher Wahrscheinlichkeit.

bei extrem geringen Stossenergien; sie entsprechen in interstellaren Wolken einer Temperatur von rund minus 260 Grad Celsius. Mit einem kürzlich entwickelten grossflächigen Detektor bestimmten die Forscher die Orte und die Teilchenmassen der Fragmente D und DCN sowie DNC. Nur so liess sich sicherstellen, dass im Experiment immer nur genau der Aufbruch in zwei Teilchen registriert wurde. Eine Unterscheidung zwischen den beiden Isomeren des Produktmoleküls war zwar nicht möglich, dafür aber konnte die Bewegungsenergie der Bruchstücke genau bestimmt werden. Hierbei beobachteten die Forscher, dass die freigesetzte Bewegungsenergie viel geringer war als erwartet. Die fehlende Energie kann nur im Produktmolekül stecken und ist extrem hoch – das Molekül ist also «heiss», wie auch von einigen Theoretikern vorhergesagt. Das bedeutet jedoch, dass in dem heftig schwingenden Produkt der kalten Reaktion immer noch häufige Platzwechsel von Atomen möglich sind. Das in interstellaren Gaswolken gebildete Molekül kann daher beide geometrischen Formen annehmen, während es seine hohe innere Energie allmählich – ähnlich wie eine langsam erlöschende Glühbirne – in die 3/2012

Umgebung abstrahlt. In etwa der Hälfte aller Fälle entsteht dabei das energiereiche Isomer. Sein Auftreten in den kalten interstellaren Molekülwolken spiegelt also, wie jetzt im Labor belegt, seinen dortigen Entstehungsprozess durch einen weiten Umweg über ionisierende Strahlung wider. Quelle: Max-Planck-Gesellschaft Originalpublikation Mario B. Mendes et al., «Cold Electron Reactions Producing the Energetic Isomer of Hydrogen Cyanide in Interstellar Clouds», The Astrophysical Journal Letters, 746, 1–5 (2012).

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CHEMIE

Stabilitätskriterien und Strukturen von festem Sauerstoff

Sauerstoffmolekül überlebt enorm hohe Drücke Mit Computersimulationen hat Jian Sun vom Lehrstuhl für Theoretische Chemie der Ruhr-Universität Bochum gezeigt, dass das Sauerstoffmolekül Drücken bis zu 1,9 Terapascal standhält. Das entspricht dem 19-millionenfachen Atmosphärendruck. In Kooperation mit Kollegen des University College London, der University of Cambridge und des National Research Council, Kanada, berichtet der Forscher, dass sich Sauerstoff mit steigendem Druck sehr kompliziert verhält. Seine elektrische Leitfähigkeit steigt zunächst, sinkt dann und steigt schliesslich wieder an.

Eine Elektronenpaar-Doppelbindung hält die beiden Sauerstoffatome im O2-Molekül zusammen. Stickstoff (N2) hingegen besitzt eine Dreifachbindung. «Man würde denken, dass die schwächere Doppelbindung leichter aufzubrechen ist und dass Sauerstoff daher bei niedrigerem Druck polymerisiert als Stickstoff», so Sun. «Wir haben aber das Gegenteil gefunden. Das war auf den ersten Blick erstaunlich.» Im kondensierten Zustand, wenn der Druck steigt, kommen die Moleküle näher zusammen. Das Forscherteam nimmt an, dass sich unter diesen Bedingungen die freien Elektronenpaare der verschiedenen Moleküle gegenseitig abstossen. Das hindert sie daran, sich einander anzunähern. Da Sauerstoff mehr freie Elektronenpaare als Stickstoff besitzt, ist die Abstossungskraft zwischen den Sauerstoffmolekülen stärker, was das Polymerisieren erschwert. Allerdings kann die Anzahl der freien Elektronenpaare nicht das Einzige sein, was den Druck bestimmt, bei dem die Polymerisation eintritt. «Wir denken, es ist eine Kombination aus der Anzahl der freien Elektronenpaare und der Stärke der Bindung zwischen den einzelnen Molekülen», erklärt Sun. Bild: Jian Sun

Die vielen Strukturen des Sauerstoffs Bild 1. Strukturen von festem Sauerstoff bei hohem Druck: Bei 1,9 TPa polymerisiert Sauerstoff und nimmt eine quadratisch-spiralförmige Struktur an, die ein Halbleiter ist (oben). Steigt der Druck weiter, zeigt das Polymer metallische Eigenschaften (Struktur ähnlich einer Zickzackkette, Mitte). Schliesslich verwandelt sich die Struktur in eine metallische Flächenphase (unten). Die bunten Bereiche repräsentieren die Ladungsdichte in einer Schicht der jeweiligen Struktur.

Bei hohen Drücken polymerisieren gasförmige Moleküle wie Wasserstoff, Kohlenmonoxid oder Stickstoff und werden so zu Ketten, Schichten oder Netzwerkstrukturen. Gleichzeitig wandeln sie sich üblicherweise von Isolatoren in Metalle um, das heisst, mit steigendem Druck werden sie leitfähiger. Das Forscherteam zeigte jedoch, dass die Lage mit Sauerstoff etwas komplizierter ist. Unter Standardbedingungen hat das

Molekül isolierende Eigenschaften. Steigt der Druck, metallisiert es und wird zum Supraleiter. Bei weiterem Druckanstieg wird Sauerstoff zunächst zum Halbleiter mit Polymerstruktur. Dann nimmt er erneut metallische Eigenschaften an, seine Leitfähigkeit steigt also wieder. Das metallische Polymer verwandelt sich schliesslich in eine metallische Struktur aus vielen Schichten. «Die Polymerisation kleiner Moleküle unter hohem Druck hat viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Sie hilft, die fundamentale Physik und Chemie geologischer und planetarischer Prozesse zu verstehen», erklärt Sun. «Der Druck im Inneren von Jupiter wird zum Beispiel auf etwa sieben Terapascal geschätzt. Man hat auch herausgefunden, dass polymerisierte Moleküle, wie N2 und CO2, verblüffende Eigenschaften haben. Sie haben etwa eine hohe Energiedichte oder sind superhart.» Quelle: Ruhr-Universität Bochum Originalpublikation Jian Sun, Miguel Martinez-Canales, Dennis D. Klug, Chris J. Pickard, and Richard J. Needs, «Persistence and Eventual Demise of Oxygen Molecules at Terapascal Pressures», Phys. Rev. Lett. 108, 045503 [5 pages] (2012).

Kontakt Dr. Jian Sun Ruhr-Universität Bochum Fakultät für Chemie und Biochemie Universitätsstrasse 150 D-44801 Bochum Telefon +49 (0)234 32 22121 jian.sun@theochem.rub.de www.ruhr-uni-bochum.de 3/2012

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CHEMIE

Hocheffiziente Katalysatoren

Das Metall im Metall im Metall Eine Puppe in der Puppe und noch eine drumherum – so erklärt Thomas Fässler am Institut für Anorganische Chemie der TU München seine Moleküle: Er packt ein Atom in einem Käfig in noch ein weiteres Atomgerüst. Mit ihrer grossen Oberfläche könnten solche Strukturen als hocheffiziente Katalysatoren dienen. Wie beim russischen Holzspielzeug sitzt innen drin ein einzelnes kleines Zinnatom, eingepackt in eine Hülle aus zwölf Kupferatomen, und diese ist nochmals umgeben von weiteren 20 Zinnatomen. In der Arbeitsgruppe von Fässler gelangen solche aus drei Schalen aufgebauten räumlichen Strukturen als isolierte Metallcluster in Legierungen zum ersten Mal.

ecken zusammengesetzte Körper, jedoch nicht aus Kohlenstoff: Auch schwerere Metallatome wie Zinn und Blei können solche isolierten Käfigstrukturen bilden.

Neue Broncen

Bild: TUM

«Es sind grundsätzlich andere als die gewohnten Formen von Legierungen, die uns beschäftigen», sagt Thomas Fässler. Metalllegierungen wie Bronze, jene schon früh entdeckte Mischung aus Kupfer und Zinn, nach der eine ganze Epoche benannt wurde, sind kristallin aufgebaut; die Atome dieser beiden Komponenten sind im ganzen Kristall regelmässig verteilt und dicht gepackt.

Bild 1. Metallcluster, aufgebaut wie eine russische Matrjoschka

Faszinierend sind vor allem die Bilder, mit denen die Forscher diese Verbindungen und ihre Eigenschaften erläutern – im Labor ist das ein eher unspektakuläres, schwarzgraues, feines Pulver, aber die Strukturmodelle sind farbig und in den verschiedensten verschachtelten Formen. Was man damit machen kann? Mit ihrer grossen Oberfläche sind solche Pulver interessant als Vorstufen für Katalysatoren, die Wasserstoff übertragen. Ähnliche Gerüste aus Silicium könnten in Solarzellen das Sonnenlicht noch effektiver einzufangen. 14

Metalle stellt man sich als gleichmässige, von der Struktur her unspektakuläre Werkstoffe vor. Ganz anders die Metallverbindungen an Fässlers Institut: Auf dem Tisch stapeln sich die verschiedensten Käfigmodelle in bunten Farben, mit gelben Kugeln, die Kupferatome symbolisieren, und blauen für Zinn. Die Parallelität zu den Kohlenstoffbällen, die als Buckyballs Furore machten, ist offensichtlich. Auch hier gibt es geometrische Formen, aus Dreiecken, Fünf- und Sechs-

Ganz anders die neuen Bronzen aus dem Hause Fässler: Im Labor schmolz die Doktorandin Saskia Stegmaier besonders reine Formen von Kupferdraht und Zinnkörnchen zusammen, allerdings unter besonderen Bedingungen: vor Luft und Feuchtigkeit geschützt in einer Argonatmosphäre. Die so erhaltene Bronze schweisste sie dann zusammen mit einem Alkalimetall wie Kalium in eine Ampulle aus Tantal ein. Dieses Metall schmilzt erst bei etwa 3000 Grad Celsius und eignet sich deshalb besonders, um darin andere Metalle ungestört miteinander in Kontakt zu bringen.

Metallcluster, verschachtelt wie Matrjoschkas So entstanden die neuen, wie die russische Holzpuppe ineinander geschachtelten Metallcluster: Beim Erhitzen der Bronze mit Kalium oder Natrium auf 600 bis 800 Grad Celsius wirken die Alkalimetalle zunächst 3/2012

wie eine Schere, die das Gitter der Legierung auftrennt, sich dann zwischen die Stücke drängt und kleine isolierte Atomcluster stabilisiert. Denn eigentlich sind diese Clusterteilchen gar nicht in der Lage, sich regelmässig und dicht zu stapeln und damit Kristalle zu bilden. Sie sind als Fünfecke aus insgesamt 20 Zinnatomen zusammengebaut, daraus lässt sich kein regelmässig wiederkehrendes Muster aufbauen. Erst «mit etwas Schummeln» und den Kaliumatomen als «Klebstoff» dazwischen entsteht auch daraus ein normal anmutender Kristall. Für die Entdeckung ähnlicher, sogenannter Quasikristalle mit fünfzähliger Symmetrie, erhielt der Israeli Dan Shechtman im vorigen Jahr den Nobelpreis für Chemie.

Ideal für katalytische Anwendungen «Unsere Cluster sind kleine Einheiten, quasi Atomhaufen ohne Verbindung zu ihren Nachbarn.» Damit sind sie ideal für katalytische Anwendungen: «Weil sie alle gleich gross sind», erklärt Fässler, «können sie bestimmte chemische Reaktionen viel exakter steuern als klassische Katalysatoren.» Ein Beispiel sind Hydrierungsreaktionen, bei denen Wasserstoffatome an organische Molekülketten mit Sauerstoffatomen angedockt werden, etwa zur Synthese von Aromastoffen. Üblich sind hier teure Edelmetalle wie Rhodium – aber polare neuartige Legierungen aus Magnesium, Cobalt und Zinn können die gleichen Erfolge liefern. «Was wir für effiziente Reaktionen brauchen, ist eine sehr grosse Oberfläche des Katalysators.» Die bekommt man auf klassische Weise, wenn man Lösungen zweier Metallsalze zusammenkippt, damit aus der Lösung feinste Nanoteilchen ausfallen. «Das ergibt aber ein ganzes Spektrum von Teilchengrössen», erläutert Fässler. «Mit Metallclustern könnten wir den richtigen Katalysator quasi massschneidern.»

Mehrschalige Röhren In ihrem Reaktionsgefäss fanden Stegmaier und Fässler aber noch mehr: Neben den Clustern sahen sie ein faserartiges Material, wie dünne Nadeln, die sich an den Enden etwas biegen liessen. «Wir haben geahnt», sagt Stegmaier, «dass da noch etwas Spannendes drin sein muss.» 3/2012

Inzwischen konnte die Ausbeute dieser Fasern verbessert werden – durch Natrium als Schere zum Auftrennen der Bronze. Dabei entstehen anstelle von Kugeln mehrschalige Röhren: in der Mitte ein Strang von Zinnatomen, darum eine Röhre aus Kupferatomen, um diese wieder ein Röhrchen aus Zinnatomen.

THE CHEMICAL DIVISION

FILLING VISIONS

Wie die hohlen Matrjoschka-Moleküle an Buckyballs erinnern, so erinnern die neuartigen Fasern mit ihren Röhren an die Kohlenstoff-Nanoröhrchen. Entsprechend könnten solche Fasern einmal als molekulare Drähte mit den unterschiedlichsten elektrischen Eigenschaften Anwendung finden. Quelle: TU München

Originalpublikationen [1] Saskia Stegmaier and Thomas F. Fässler, «A Bronze Matryoshka: The Discrete Intermetalloid Cluster [Sn@Cu12@Sn20 ]12– in the Ternary Phases A12Cu12Sn21 (A = Na, K)», J. Am. Chem. Soc. 133, 19758–19768 (2012). [2] Saskia Stegmaier, Thomas F. Fässler, «Na2.8Cu5Sn5.6: A Crystalline Alloy Featuring Intermetalloid 1∞{Sn0.6@ Cu5@Sn5} Double-Walled Nanorods with Pseudo-Five-Fold Symmetry», Angewandte Chemie, Article first published online: 1 Feb 2012, doi: 10.1002/ange.201107985

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NEWS

Bild: Beat Brechbühl/SNF

Gabriele Gendotti neue an der Spitze des SNF

Gabriele Gendotti

Der Stiftungsrat des SNF hat am 27. Januar 2012 Gabriele Gen-

dotti für die Amtsperiode 2012 bis 2015 zu seinem Präsidenten gewählt. Gendotti gehört dem Stiftungsrat seit 2003 als Bundesvertreter an. Als ehemaliger Nationalrat ist er mit der Bundespolitik und als langjähriger Erziehungsdirektor speziell mit bildungs- und forschungspolitischen Fragen vertraut. Von 2000 bis 2011 war Gendotti Mitglied der schweizerischen Universitätskonferenz (SUK) und der Schweizerischen Konferenz der kantonalen Erziehungsdirektoren (EDK).

Gendotti übernimmt das Amt von Hans Ulrich Stöckling, welcher gemäss der für Alterslimiten geltenden Praxis nicht mehr für eine zweite Amtszeit gewählt werden kann. Der Stiftungsrat hat Anne-Claude Berthoud als Vizepräsidentin wiedergewählt. Der Ausschuss des Stiftungsrats, welcher zentrale strategische Aufgaben übernimmt und für die Aufsicht zuständig ist, setzt sich neu zusammen aus: Gabriele Gendotti, Anne-Claude Berthoud (beide

aufgrund ihres Amts), Jürg Burri, Wolfgang Renner, Walter Steinlin und Ursula Renold (alle vier vom Bundesrat ernannt, wiedergewählt) sowie neun Vertreterinnen und Vertretern der wissenschaftlichen Organisationen, nämlich Crispino Bergamaschi, Lucas Bretschger, Fritz Müller, Howard Riezman (alle wiedergewählt), Jacques Besson, Bertil Cottier, Thomas Hengartner, Christian Leumann und Martine Rahier (alle neu). Quelle: SNF

schen Universität Innsbruck. Im Jahr 2005 habilitierte er sich im Fach Molekularbiologie. Im Zentrum der Forschungstätigkeit von Polacek stehen biochemische Fragestellungen zur Biologie von RNA-Molekülen. Insbesondere erforscht er das katalytische und regulatorische Potenzial von nicht-Protein-kodierenden RNA. Quelle: Universität Bern

Norbert Polacek

Als Nachfolger von Ulrich Baumann hat die Berner Universitätsleitung Norbert Polacek auf den 1. Januar 2012 zum ordentlichen Professor für Biochemie gewählt. Ausserdem wurde er zum Mitdirektor des Departements für Chemie und Biochemie ernannt. Polacek (41) ist in Wien aufgewachsen und hat an der Universität Wien Genetik/Biochemie

studiert. Im Rahmen seiner Dissertation forschte er auch ein halbes Jahr am Max-Planck Institut für Molekulare Genetik in Berlin. Nach der Promotion im Jahr 2000 in Biochemie in Wien arbeitete er zunächst als Postdoc am Center for Pharmaceutical Biotechnology an der University of Illinois in Chicago (USA) und ab 2003 als Universitätsassistent an der Medizini-

Bild: Universität Bern

Neuer Professor für Biochemie

Bilder: SCG

Paracelsus Prize und Werner Price verliehen

Bernd Giese

Nicolai Cramer

Die Schweizerische Chemische Gesellschaft (SCG) ehrt Bernd Giese von den Universitäten Basel und Freiburg mit dem Paracelsus Prize 2012, der mit 20 000 Franken dotiert ist und von der Schweizerischen Chemischen Gesellschaft einem

international herausragenden Wissenschaftler für ein Lebenswerk der chemischen Forschung verliehen wird. Giese arbeitete zunächst auf dem Gebiet der Kinetik und Selek tivität reaktiver Zwischenstufen von organischen Reaktionen

und führ te radikalische (C-C)Verknüpfungen als stereoselektive Synthesemethode ein. Am Institut für Organische Chemie der Universität Basel war Giese von 1989 bis 2010 tätig. Er konzentrierte sich zunehmend auf Radikalreaktionen in biologischen Systemen, insbesondere den Elektronentransfer durch DNA und Peptide und die radikalische Spaltung von DNA, Peptiden und Lipiden. Besonders angesehen ist hierbei die Aufklärung des sogenannten Hopping-Mechanismus von Elektronentransferprozessen in der DNA, die eine Abhängigkeit von der Nukleotidsequenz zeigen. Weitere Forschungsgebiete sind die stereoselektive Synthese zy-

klischer Aminosäuren mit Radikalen und Biradikalen durch fotoinduzierte H-Abstraktion sowie die Anwendung neuartiger Schutzgruppen für die organische Synthese und kombinatorische Chemie, die durch Fotoreaktionen abgespalten werden können. Werner Prize 2012 Nicolai Cramer ist Assistenzprofessor an der EPF Lausanne. Er erhält für seine Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der metallkatalysierten C–C- and C–H- Aktivierungsreaktionen und deren Anwendung in der Organischen Synthese den mit 10 000 Franken dotierten Werner Prize 2012. Quelle: SCG 3/2012

BIOWISSENSCHAFTEN

Der richtige Riecher

Interaktion von Duftstoffen und Riechrezeptoren

Die menschliche Nase besitzt ungefähr 350 verschiedene Arten von Riechrezeptoren, die jeweils auf einen Duft oder wenige Düfte spezialisiert sind. «Der Rezeptor ist wie ein Türschloss, das nur durch den passenden Schlüssel geöffnet werden kann», sagt Lian Gelis vom Lehrstuhl für Zellphysiologie. Wie genau das Schloss aufgebaut ist, war bislang unbekannt. Um das Rätsel zu lösen, erstellten Steffen Wolf und Klaus Gerwert (Lehrstuhl für Biophysik) zunächst ein Computermodell des menschlichen Riechrezeptors für Aprikosenduft. Im Modell mutierten sie verschiedene Bausteine (Aminosäuren) in der Bindetasche des Proteins und sagten vorher, ob diese Rezeptorvarianten Aprikosenduft binden oder nicht. Diese Vorhersagen überprüften Gelis und Hatt mittels Ca2+ Imaging dann an den Rezeptoren im physiologischen System.

Tango der Moleküle Auf diese Weise zeigten die Forscher, wie die Bindetasche strukturell beschaffen sein muss, damit der Aprikosenduftstoff den Rezeptor aktiviert. Mit molekulardynamischen Simulationen analysierten sie die beiden Bindungspartner dann genauer. Dabei stellten sie fest, dass sich im Verlauf der Interaktion zwischen Rezeptor und Duftmolekül bestimmte chemische Bindungen, Wasserstoffbrücken genannt, bilden und wieder trennen. «Es ist wie beim Tango, wenn die Tänzerin sich immer wieder von ihrem Partner löst und an anderer Stelle mit ihm trifft», erklärt Gerwert. «Der Rezeptor nutzt das dynamische Wasserstoffbrückenmuster, um aktivierende von nicht aktivierenden Düften zu unterscheiden.» 3/2012

Bild: Lian Gelis und Stef fen Wolf

Banane, Mango oder Aprikose – diese Gerüche zu unterscheiden, ist für die menschliche Nase kein Problem. Wie das Riechorgan so ähnliche Düfte auseinanderhält, fand ein interdisziplinäres Forscherteam der Ruhr-Universität Bochum (RUB) heraus. Erstmals klärten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die dynamische dreidimensionale Struktur der Bindetasche eines Riechrezeptors auf. Dabei fanden sie auch ein charakteristisches Muster von Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Duftstoff und Rezeptor, das für die Selektivität der Riechsensoren entscheidend ist.

Bild 1. Interaktion von Rezeptor und Duftstoff: Riechrezeptoren (grau) erkennen Duftstoffe (orange-rot) über bestimmte Aminosäuren in der Bindetasche (blau/weiss/rot). Entscheidend dafür sind Wasserstoffbrückenbindungen (gestrichelte Linien).

Die Wissenschaftler bestimmten, wie viele molekulare Kontakte die Interaktionspartner bilden müssen, damit ein Duft einen Riechrezeptor aktiviert. Es gelang ihnen, ein Rezeptorprotein im Modell und im Experiment gezielt so zu manipulieren, dass es statt Aprikosenduft nun Papayaduft erkannte. «Die Erkenntnisse können helfen, gezielt ‹Super-Riechsensoren› für einen definierten Duft zu erzeugen», so Hatt. «Da Riechrezeptoren nicht nur in der Nase, sondern auch in vielen anderen Geweben im menschlichen Körper vorkommen, zum Beispiel in der Prostata, in Spermien oder dem Darm, können die Ergebnisse dazu beitragen, neue therapeutische Ansätze zu entwickeln.» Quelle: Ruhr-Universität Bochum

Originalpublikation Lian Gelis, Steffen Wolf, Hanns Hatt, Eva M. Neuhaus, Klaus Gerwert, «Vorhersage der Ligandenerkennung in einem Geruchsrezeptor durch Kombination von ortsgerichteter Mutagenese und dynamischer Homologie-Modellierung», Angewandte Chemie, 124 [5], 1300–1304 (2012). Kontakt Prof. Dr. Klaus Gerwert Ruhr-Universität Lehrstuhl für Biophysik Universitätsstrasse 150 D-44780 Bochum Telefon +49 (0)234 32 24461 gerwert@bph.ruhr-uni-bochum.de www.bph.rub.de 17

BIOWISSENSCHAFTEN

Methanbildende Mikroorganismen

Ein biologischer Nanomotor mit Hybridantrieb

Archaeon Methanosarcina acetivorans nutzt die bei der Methanbildung freiwerdende Energie, um Natriumionen und Protonen aus dem Zellinneren zu pumpen. Damit wird über der Membran ein elektrochemischer Gradient erzeugt, vergleichbar mit dem Aufladen einer Batterie. ATP-Synthasen nutzen diesen «Batteriestrom» zur Synthese von ATP. Dazu verfügen sie über eine membrangebundene Turbine. Angetrieben wird sie durch Ionen, die in das Cytoplasma zurückfliessenden, ähnlich einer Turbine, die «Wasserkraft» in elektrischen Strom umwandelt. Während bisher nur Turbinen bekannt waren, die entweder durch Natriumionen oder Protonen angetrieben werden, hat die ATPSynthase aus M. acetivorans eine Turbine, die das Ladungsgefälle der Natriumionen

und Protonen gleichzeitig nutzt. «Die ursprünglichsten Lebensformen nutzen wahrscheinlich exklusiv Natriumionen für die Energiekonservierung. Moderne Lebensformen sind dann komplett auf Protonen umgestiegen», erläutert Volker Müller von der Abteilung Molekulare Mikrobiologie und Bioenergetik der GoetheUniversität. «Da M. acetivorans bisher das einzige bekannte Lebewesen ist, das beide Ionengradienten nutzen kann, liegt es nahe, es als Bindeglied der Evolution anzusehen.»

Eine Idee aus der Klimaforschung Die Idee zu dieser Untersuchung entstammt der Klimaforschung. «Meine Doktorandin Katharina Schlegel wollte im Rahmen eines Projektes am Forschungszentrum Biodiversität und Klima (BiK-F) erforschen, wie sich methanbildende Archaeen an trockene und salzhaltige Standorte anpassen. Als sich herausstellte, dass wir einem neuen Motor auf der Spur sind, haben wir die biochemischen und molekularen Untersuchungen im Rahmen des Sonderforschungsbereichs Transport und Kommunikation über biologische Membranen weitergeführt und die Zusammenarbeit mit den Biophysikern gesucht», erklärt Müller.

Quelle: Goethe-Universität Frankfurt am Main 18

Bild: Universität Frankfurt

Methanbildende Archaeen gehören zu den ursprünglichsten Lebensformen auf der Erde. In den Tiefen der Ozeane gewinnen diese Mikroorganismen Energie für ihren Stoffwechsel, indem sie aus Kohlendioxid und Wasser Methan herstellen. Energetisch gesehen ist dies am Limit dessen, was überhaupt Leben erlaubt. Wie die Methanbildung mit der Synthese der zellulären Energiewährung Adenosintriphosphat (ATP) einhergeht, haben jetzt Mikrobiologen der Goethe-Universität zusammen mit Kollegen vom Max-Planck-Institut für Biophysik in Frankfurt geklärt.

Bild 1. Ein biologischer Nanomotor mit Hybridantrieb im methanildenden Archaeon Methano sar cina acetivorans. Der Mikroorganismus frisst Essigsäure (Acetat) und bildet daraus Methan und Kohlendioxid. Die Energie, die dabei frei wird, nutzt das Archaeon, um Natrium ionen und Protonen über die Cytoplasmamembran zu pumpen. Dadurch wird ein elektrochemisches Gefälle erzeugt, das die ATP-Synthase antreibt.

Originalpublikation Katharina Schlegel, Vanessa Leone, José D. Faraldo-Gómez, and Volker Müller, «Promiscuous archaeal ATP synthase concurrently coupled to Na + and H + translocation», PNAS 109 [3], 947–952 (2012). Kontakt Prof. Volker Müller Universität Frankfurt Institut für Molekulare Biowissenschaften Campus Riedberg Max-von-Laue-Strasse 9 D-60438 Frankfurt am Main Telefon +49 (0)69 798 29507 vmueller@bio.uni-frankfurt.de 3/2012

BIOWISSENSCHAFTEN

Fic-Proteine regulieren ihre potenziell tödliche Enzymaktivität

Wie der Geist in der Flasche gehalten wird

Fic-Proteine kommen in den meisten Lebensformen vom einfachen Bakterium bis zum Menschen vor. Erst wenige Vertreter der Proteinfamilie mit etwa 3000 Mitgliedern wurden bisher untersucht. Es handelt sich dabei um Enzyme, die andere Proteine durch das Anheften einer Adenosinmonophosphat-Gruppe (AMP) chemisch verändern. AMP ist Teil des Energieträgers ATP. Die als AMPylierung bezeichnete Reaktion modifiziert gezielt die Funktion der Zielproteine. Am besten untersucht ist die Funktion der Fic-Proteine von krankheitserregenden Bakterien, die in die Wirtszelle eingeschleust werden, um dort zelluläre Signalproteine zum Vorteil des Krankheitserregers zu verändern. Die Mehrheit der Fic-Proteine entfaltet aber vermutlich ihre Wirkung unmittelbar in der Zelle, in der sie produziert werden. Warum aber nur für wenige Vertreter dieser Fic-Proteine eine biochemische Funktion nachgewiesen werden konnte, war bisher unverstanden. Den Grund hierfür haben die Forschungsgruppen des Infektionsbiologen Christoph Dehio und des Strukturbiologen Tilman Schirmer gefunden.

Fic-Proteinen blockieren Zentrum der Enzymaktivität Die Forscher konnten zeigen, dass ein Aminosäurerest (Glutamat-Finger) in das aktive Zentrum von Fic-Proteinen hineinragt. Dieser verhindert eine produktive Bindung des ATP und erklärt den inaktiven Grundzustand dieser Enzyme. Erstaunlicherweise ist es dabei unerheblich, ob der hemmende Aminosäurerest Teil des Fic-Proteins selbst oder aber Teil eines separaten Proteins (genannt Antitoxin) ist. Erst wenn dieser Glutamat3/2012

finger durch Veränderung des Erbguts zurechtgestutzt wird oder das ganze Antitoxin entfernt wird, erwacht die Aktivität des Enzyms – mit teilweise drastischen Konsequenzen für die betroffenen Zellen. So stellen bakterielle Zellen das Wachstum ein, während menschliche Zellen sogar sterben können. Der Durchbruch gelang den beiden Forschungsgruppen durch die Kombination von Methoden aus der Mikrobiologie, Zellbiologie, Strukturbiologie und Bioinformatik. Atomare räumliche Strukturen von Fic-Proteinen wurden mittels Röntgenkristallografie durch die Schirmer-Gruppe an der Swiss Light Source (Villigen PSI) bestimmt und liessen die detaillierte Geometrie des aktiven Zentrums des Enzyms mit dem hemmenden Glutamatfinger erkennen. Die Gruppe von Dehio wiederum konnte durch Kombination von Funktionsstudien und Mutagenese die hemmende Rolle dieses Glutamatfingers nachweisen und durch umfangreiche Proteinsequenzvergleiche die allgemeine Bedeutung der Entdeckung aufzeigen. Auf der Basis der gewonnenen Erkenntnisse sind nunmehr die meisten Vertreter der umfangreichen Fic-Proteinfamilie einer funktionellen Untersuchung zugänglich geworden. Weiterhin können Wissenschaftler mit diesem Wissen künftig detailliert den molekularen Mechanismus der Aktivierung von Fic-Proteinen unter natürlichen Bedingungen untersuchen. Quelle: Universität Basel

Bild: Universität Basel

Forscher des Biozentrums der Universität Basel haben einen über die gesamte biologische Evolution konservierten regulatorischen Mechanismus aufgeklärt, der die bisher weitgehend unerforschte Enzymfamilie der Fic-Proteine in einen inaktiven Grundzustand zwingt. Sie konnten zeigen, dass durch die Veränderung einer einzigen Aminosäure diese Hemmung der Enzymaktivität aufgehoben wird. Die Ergebnisse erlauben es zukünftig, die potenziell tödliche Funktion der Fic-Proteine in Bakterien und höheren Lebewesen aufzuklären.

Bild 1. Links: Die Bindung des Antitoxins (blau) an das Fic-Protein (grau) unterbindet die AMP ylierung des Zielproteins (magenta) und erlaubt somit normales Wachstum der Bakterien. Rechts: In Abwesenheit des Antitoxins wird das Zielprotein AMPyliert, wodurch die Zellteilung blockiert wird, was zu abnormalem filamentösem Bakterienwachstum führt.

Originalpublikation Philipp Engel et al., «Adenylylation control by intraor intermolecular active-site obstruction in Fic proteins», Nature 482, 107-110 (2012)

Kontakt Prof. Dr. Christoph Dehio Biozentrum der Universität Basel Klingelbergstrasse 50/70 CH-4056 Basel Telefon +41 (0)61 267 21 40 christoph.dehio@unibas.ch www.biozentrum.unibas.ch 19

BIOWISSENSCHAFTEN

Neuen Zusammenhänge bei Enzymtransport

Kein Eintritt ohne Proteinrecycling Forscherinnen und Forscher der Ruhr-Universität Bochum um Ralf Erdmann (Medizinische Fakultät, Abteilung Systembiochemie) haben einen neuen Zusammenhang zwischen Import und Export von Proteinen der Peroxisomen entdeckt. Im «Journal of Biological Chemistry» berichten sie, dass Enzyme erst in das Innere bestimmter Zellorganellen (Peroxisomen) gelangen, wenn sichergestellt ist, dass ihr Transportprotein (Rezeptor) recycelt wird. Bisher ging man davon aus, dass es sich um getrennte Vorgänge handelt.

Exportsignal steuert Recycling Dynamische Rezeptoren erkennen und eskortieren die für das Peroxisom bestimmten Enzyme zur Organelle und verbinden sich dort mit der Membran. Dann löst sich der Rezeptor-Enzym-Komplex auf und das Enzym gelangt in das Innere des Peroxisoms. Der Rezeptor wird aus der Membran heraus wieder in die Zellflüssigkeit transportiert und dort von neuem eingesetzt. Gesteuert wird dieses Recycling durch ein Exportsignal, das Proteinelement Ubiquitin, welches an den Rezeptor andockt. Erdmanns Team untersuchte das PTS2Rezeptor-Modul, das aus einer Zielsteuerungseinheit (Pex18p) und einer EnzymBindeeinheit (Pex7p) besteht. Hierbei stellten die Wissenschaftler fest, dass Ubiquitin Pex18p so modifiziert, dass es dem Rezeptor möglich ist in die Zellflüssigkeit zurückzukehren. Erst nach dieser Modifikation tritt die Enzymbindeeinheit in die Organelle ein und das transportierte Enzym gelangt in das Peroxisom. «Die enge Kopplung dieser 20

Bild: Abteilung Systembiochemie der RUB

Peroxisomen verfügen über keine eigene DNA. Damit sie trotzdem ihre Aufgabe erfüllen können, sind alle notwendigen Proteine im Zellkern codiert und werden ins Peroxisom importiert. Die Bochumer Mediziner erforschen, wie genau dieser Vorgang abläuft. Insgesamt enthalten Peroxisomen über 50 verschiedene Enzyme, die zum Beispiel Fettsäuren abbauen, Wasserstoffperoxid entsorgen oder auch Plasmalogene bilden, den Hauptbestandteil der weissen Substanz im Gehirn. Sind sie in ihrer Funktion gestört, verursacht dies nicht nur schwere Stoffwechselstörungen, sondern kann bei Neugeborenen sogar zum Tod führen. Bild 1. Modell des peroxisomalen Proteintransports: Der PTS2-Rezeptor erkennt bestimmte Proteine (P) in der Zellflüssigkeit und transportiert sie zur Oberfläche des Peroxisoms. Dabei binden sich die Proteine direkt an Pex7p (7), während Pex18p (18) den ersten Kontakt zur Membran herstellt. Entscheidend ist, dass Pex7p und sein Kargoprotein erst das Innere des Peroxisoms erreichen, wenn Pex18p mit dem Exportsignal Ubiquitin (Ub) durch die ExportMaschinerie (nicht gezeigt) modifiziert wurde. Ist die Modifikation erfolgt, wird das Kargoprotein über die Membran transportiert und Pex18p und Pex7p werden zurück in die Zellflüssigkeit befördert.

beiden augenscheinlich entgegengesetzt wirkenden Schritte, eröffnet gänzlich neue Ansätze für die Frage, wie Proteine über Membranen transportiert werden», so Erdmann.

[2] Wolfgang Schliebs, Wolfgang Girzalsky & Ralf Erdmann, «Peroxisomal protein import and ERAD: variations on a common theme», Nature Reviews Molecular Cell Biology 11, 885–890 (2010).

Quelle: Ruhr-Univrsität Bochum Originalpublikationen [1] Astrid Hensel, Sabrina Beck, Fouzi El Magraoui, Harald W. Platta, Wolfgang Girzalsky and Ralf Erdmann, «Cysteine-dependent Ubiquitination of Pex18p Is Linked to Cargo Translocation across the Peroxisomal Membrane», J. Biol. Chem. 286, 43495–43505 (2011).

Kontakt Prof. Dr. Ralf Erdmann Ruhr Universität Medizinische Fakultät Universitätsstrasse 150 D-44801 Bochum Telefon +49 (0)234 32 24943 Ralf.Erdmann@rub.de www.ruhr-uni-bochum.de 3/2012

NEWS

Bild: zvg

«Isolator-Erlkönig» startet aus der Pole-Position

Der neue Isolator von Skan

Wenn man auf der Autobahn von einem seltsam verpackten Auto überholt wird, dann han-

delt es sich wahrscheinlich um einen Prototypen, der kurz vor der Markteinführung auf Herz und Nieren geprüft wird. Für die Paparazzi der Autopresse sind diese «Erlkönige» natürlich besonders spannend, da jeder zuerst über den neuen Boliden berichten möchte. GIT ReinRaumTechnik hatte die Gelegenheit, den «Isolator-Erlkönig» von Skan vor dem offiziellen Produktlaunch im April zu enttarnen. Der erste von Skan speziell im Labormassstab entwi-

ckelte Isolator dient der sicheren Arbeit mit CMR-Substanzen (cancerogen, mutagen, reproduktions-toxisch) der Klasse 4 inklusive Zytostatika. Die modulare Anlage arbeitet dabei im Unterdruck, kann aber zum Beispiel für aseptische Applikationen auch im Überdruck betrieben werden. Im Hinblick auf die zeitnahe Markteinführung startet der «Isolator-Erlkönig» aus der Poleposition, denn er bietet eine Lösung für herstellende Apotheken, die sich in Deutsch-

land ab April 2012 strengeren Regularien stellen müssen. Die neue Zyto-Generation von Skan traf auf den Lounges in Karlsruhe nicht nur bei den Redakteuren der GIT ReinRaumTechnik sondern auch bei potenziellen Kunden aus Apotheken auf reges Interesse und könnte bei der Markteinführung im April direkt auf der Überholspur durchstarten. Text: Katja-Carola Habermüller, GIT Verlag (gekürzt)

Seit die Firma Netzsch Gerätebau 1952 die erste DTA auslieferte, gehört sie zu den führenden Herstellern von Geräten für die Thermische Analyse. Dieser Anspruch lässt sich an der Breite der Applikationen ablesen, so zum Beispiel ein Temperaturbereich von –260 bis +2800 °C für die Vielfalt der Gerätepalette und deren innovative Architektur. Je nach Einsatzgebiet lassen sich Hard- und Software nach Wunsch zusammenstellen und den sich ändernden Aufgabenstellungen anpassen.

Um diese anspruchsvolle Aussage in der Realität weiterhin erfolgreich umzusetzen, hat Netzsch mit grossem Aufwand ein neues Applikations- und Schulungszentrum in Selb gebaut, um die notwendigen Wissensgrundlagen für Thermische Analyse und damit die Möglichkeit zur praktischen Umsetzung für den Kunden, zur Verfügung zu stellen. Die Tracomme AG in Adliswil (www.tracomme.ch), bekannt für die kompetente Vertretung von hochwertigen physikali-

Bild: Netzsch Gerätebau GmbH

Netzsch Gerätebau GmbH mit Schweizer Vertretung

Blick in einen Teil des Kunden-Applikationszentrums in Selb

schen Messgeräten, hat seit Anfang Jahr exklusiv die TAGerätegruppe von Netzsch Gerätebau in der Schweiz und in

Liechtenstein in ihr Portfolio übernommen. Quelle: Tracomme

Zwei neue Mitglieder bei Interpharma Interpharma, der Verband der forschenden pharmazeutischen Firmen der Schweiz, hat im Januar 2012 Boehringer Ingelheim und UCB als neue Mitglieder begrüssen können. Somit umfasst Interpharma neu zehn Firmen: Actelion, Merck Serono, Novartis und Roche als Mitglieder sowie Amgen, Bayer Schering Pharma Schweiz, Boehringer Ingelheim Schweiz, JanssenCilag, UCB und Vifor Pharma als assoziierte Mitglieder. «Wir freuen uns, Boehringer Ingelheim 3/2012

Schweiz und UCB als neue Mitglieder begrüssen zu können», sagte Thomas Cueni, Generalsekretär von Interpharma. «Der Beitritt ist ein Zeichen für das Interesse der forschenden Pharmafirmen am Forschungs- und Pharmastandort Schweiz. Ziel unseres Verbandes ist es, dass die Schweiz auch weiterhin günstige Rahmenbedingungen für eine hochinnovative und global wettbewerbsfähige Industrie bietet, die einen bedeutenden Beitrag zum Fortschritt

und der Verbesserung der Lebensqualität leistet.» Für Boehringer Ingelheim Schweiz stellt der Beitritt zu Interpharma einen wichtigen Schritt dar. Die Versorgung der Patienten mit innovativen Medikamenten hat für das Unternehmen höchste Priorität. Es kann so einen wesentlichen Beitrag zur Lebensqualität der Schweizer Bevölkerung leisten. Der belgische Pharmakonzern UCB vergrössert sein Industriegebiet für insgesamt 250 Milli-

onen Euro in Bulle (FR) mit dem Bau einer neuen Biotechnologie-Produktionsanlage. Die Anlage soll im Jahr 2015 in Betrieb genommen werden. Längerfristig sollen 140 neue Arbeitsplätze geschaffen werden. Am Standort in Bulle sind derzeit über 250 Personen beschäftigt. Aufgrund dieses rasch ansteigenden Engagements in der Schweiz ist ein Beitritt zu Interpharma naheliegend. Quelle: Interpharma 21

NEWS

Dunn Labortechnik feiert 30-jähriges Firmenjubiläum Im Jahr 1982 wurde die Firma Dunn Labortechnik in Asbach (www.dunnlab.de) von den Eheleuten Hannelore und Peter Dunn gegründet und beliefert seitdem Forschungs- und Routinelabors mit Geräten, Verbrauchsmaterialien und Immunoreagenzien sowie Plasmen und Seren.

Bild: Dunn Labortechnik

Von einer in ihren Anfängen auf den nationalen Markt spezialisierten Firma hat sich Dunn Labortechnik zu einem europaweit agierenden Unternehmen weiterentwickelt. Durch das umfangreiche und qualitativ hochwertige Sortiment, unter anderem bestehend aus Liquid Handling Systemen, Sicherheits-

Das Dunn-Team

IN KÜRZE ■ In Dormagen kann Bayer MaterialScience mit dem Bau einer Hightech-Anlage zur besonders umweltfreundlichen Herstellung von TDI (ToluylenDiisocyanat) mit einer Kapazität von 300 000 Jahrestonnen beginnen. Die Investition für das Produkt, das zur Herstellung von Polyurethan-Weichschaum benötigt wird, beträgt 150 Millionen Euro. Mittelfristig soll die Anlage die bestehenden Anlagen für TDI in Dormagen und Brunsbüttel ersetzen.

■ Air Products und ExxonMobil haben gemeinsam eine neue Grossanlage zur Produktion von Wasserstoff in Amsterdam eröffnet. Die Anlage nutzt überschüssiges Gas der Raffinerie von ExxonMobil zur Produktion 22

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IN KÜRZE

von Wasserstoff, den die Raffi nerie für die Rauchgasentschwefelung von Erdölprodukten und für die Herstellung petrochemischer Produkte benötigt. Der Einsatz moderner Technologien erhöht die Effizienz der Wasserstoffproduktion gegenüber der bisherigen Produktionsanlage; die Produktionskapazität steigt um 50 Prozent. Insgesamt erhöht die Synergie der beiden Anlagen die Gesamtenergieeffizienz um mehr als 15 Prozent. Gleichzeitig sinken die CO2- Emissionen um 200 000 Tonnen jährlich.

■ Lonza hat eine neue Unternehmenswebseite (www.lonza. com). Diese zeigt das umfangreiche Life Science-Angebot von Lonza. Die optimierte Naviga-

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IN KÜRZE

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tion bietet Kunden, Lieferanten und Aktionären von Lonza die Möglichkeit, auf schnellerem Weg mehr über die Produkte und Dienstleistungen, die Möglichkeiten der Auftragsherstellung und über das Unternehmen selbst zu erfahren.

■ Der Spezialchemiekonzern Lanxess (corporate.lanxess.com) investiert an seinem südafrikanischen Standort Newcastle 40 Millionen Euro in den Bau einer CO2-Aufbereitungsanlage. Der Konzern betreibt dort ein hochmodernes Werk zur Produktion von Natriumdichromat, das hauptsächlich zu Chromgerbsalzen für die globale Lederindustrie weiterverarbeitet wird. Das Werk ist das einzige seiner Art in Südafrika. Die Produktions-

werkbänken, Rollergeräten und Inkubatoren sowie vielen speziellen Immunoreagenzien und Verbrauchsmaterialien aus Kunststoff und Glas, hat sich Dunn Labortechnik einen festen Platz im Life Science Bereich und der Biotechnologie erarbeitet. Der thematische Schwerpunkt der Firma sind Artikel für das Zellund Gewebekulturlabor, die Proteinkristallisation, die Mikrobiologie und die Molekularbiologie. Quelle: Dunn Labortechnik

IN KÜRZE

technologie benötigt eine kontinuierliche Zufuhr von hochkonzentriertem CO2. Der Bau der Anlage startet im ersten Quartal 2012, die Inbetriebnahme ist für die zweite Hälfte 2013 geplant.

■ Anlässlich der 17. Generalversammlung der Clariant AG vom 27. März 2012 wird Jürg Witmer sein Mandat als Verwaltungsratspräsident und Mitglied des Verwaltungsrats der Clariant AG niederlegen. Der Verwaltungsrat hat den heutigen Vizepräsidenten Rudolf Wehrli zu seinem Nachfolger ernannt. Witmer wird sich künftig wieder verstärkt auf seine angestammten Verwaltungsratsmandate konzentrieren und zusätzliche neue Aufgaben im asiatischen Raum übernehmen. 3/2012

Bild: PSI

Bild 1. Die Forscher Urs Staub (links) und Steven Johnson am Messplatz Femto an der SLS. Hier wurden vorbereitende Experimente für die beschriebene Untersuchung durchgeführt.

Dynamik der antimagnetischen Phasenübergänge in Kupferoxid

Ultraschnelle magnetische Vorgänge «live» Ein Team unter der Leitung von Forschern des Paul Scherrer Instituts hat am amerikanischen Röntgenlaser LCLS erstmals genau verfolgen können, wie sich die magnetische Struktur eines Materials verändert. Änderung wurde durch einen Laserblitz angestossen; mithilfe kurzer Röntgenpulse wurden dann zu verschiedenen Zeitpunkten Momentaufnahmen einzelner Zwischenschritte erfasst. So zeigte es sich, dass die Struktur erst 400 Femtosekunden nach dem Laserblitz sich zu verändern begann. Offenbar brauchen die Elementarmagnete innerhalb des Materials soviel Zeit, um sich miteinander zu verständigen, bevor sie reagieren. Zudem wurde erstmals bewiesen, dass es an Röntgenlasern möglich ist, bestimmte extrem schnelle magnetische Vorgänge zu verfolgen.

Materialien mit besonderen magnetischen Eigenschaften sind die Grundlage vieler ak tueller Technologien, insbesondere der Datenspeicherung auf Festplatten und anderen Medien. Dabei macht man sich meist die magnetische Ordnung in den Materialien zu nutze: Die Atome im Material verhalten sich zum Teil wie winzige Stabmagnete («Spins»). Diese Mini-Magnete können in verschiedener Weise ausgerichtet sein. In ihrer Ausrichtung kann dann Information gespeichert werden. Für eine effiziente Datenspeicherung ist es entscheidend, alte Daten schnell durch neue überschreiben zu können. Das ist möglich wenn sich die magnetische Ordnung in einem Material in kürzester Zeit ändern lässt. Um neuartige Materialien zu entwickeln, die ein noch schnelleres Spei3/2012

chern ermöglichen, ist es deshalb wichtig, den zeitlichen Ablauf dieser Änderung genau zu verstehen.

Magnetische Ordnung in Bewegung Ein von Forschern des Paul Scherrer Instituts (PSI) geleitetes Team konnte diesen Vorgang für die magnetische Ordnung in Kupferoxid in Experimenten am Röntgenlaser LCLS im kalifornischen Stanford untersuchen. Das Material weist je nach Temperatur völlig verschiedene magnetische Ordnungen auf: Unter – 60 Grad Celsius weisen die Spins, die an den Kupferatomen als Magnete wirken, abwechselnd in die eine oder die entgegengesetzte Richtung; zwischen – 60 und – 43 Grad Celsius sind

sie spiralförmig angeordnet als würden sie ein Wendeltreppe bilden (Bild 2). Wie die beiden Ordnungen aussehen, weiss man schon länger – wie lange der Übergang von der einen zur anderen Anordnung dauert, zeigte erst das Experiment der PSI-Forscher. «In unserem Versuch haben wir mit einer ‹kalten› Probe angefangen und diese mit einem intensiven Lichtblitz aus einem optischen Laser aufgeheizt», erklärt Steven Johnson, Sprecher des PSI-Experiments «Kurz danach bestimmten wir die Struktur der Probe, indem wir sie mit einem extrem kurzen Puls aus dem Röntgenlaser durchleuchteten. Indem wir dies für verschieden Zeitabstände zwischen Lichtblitz und Röntgenpuls wiederholten, konnten wir den Ablauf der Veränderungen der magnetischen Struktur rekonstruieren.» 23

Bilder 2 und 3: American Physical Society

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

Bild 2. Ausschnitt aus der Struktur von Kupferoxid (CuO). Die Kupferatome (grün) tragen ein magnetisches Moment. (Die Richtung der magnetischen Momente ist durch rote Pfeile dargestellt. Ein Punkt bedeutet dass der Pfeil aus der Ebene herausragt, wir also auf seine Spitze schauen; ein Kreuz, dass der Pfeil in die Ebene zeigt, wir also sein Ende sehen.) Die magnetische Struktur sieht bei Temperatur unter 213 K deutlich anders aus als darüber. Dabei ist die magneti sche Struktur für die Temperaturen 213 bis 230 K «inkommensurabel» (IKM), das heisst, ihre Periode «passt nicht» in die Periode der Kristallstruktur aus Kupfer- und Sauerstoffatomen. Konkret braucht eine volle Drehung der Richtung des magnetischen Moments nicht genau vier Atomabstände, sondern je nach Richtung etwas mehr oder etwas weniger.

Bild 3. Veränderung der magnetischen Strukturen von CuO im Zeitverlauf – beim Wert 1 ist deutlich mehr von der Tieftemperaturstruktur (KM) vorhanden, für höhere Werte gibt es einen immer grösseren Anteil der zweiten Struktur (IKM). Die braune Kurve zeigt die tatsächlichen Messwerte, die schwarze den daraus abgeleiteten Verlauf. Bei der Zeit 0 erhitzt der Laserblitz die Probe; die neue Struktur tritt aber erst 400 fs später erstmals auf.

der verantwortlichen PSI-Forscher. «Für das Kupferoxid ist das die fundamentale Grenze, schneller geht es einfach nicht. Das Das Ergebnis zeigt, dass es etwa 400 fs hängt davon ab, wie stark die Spins an be(400 Femtosekunden) dauert bis die Struk- nachbarten Atomen miteinander gekoppelt tur anfängt, sich sichtbar zu verändern. Da- sind.» nach nähert sich die Struktur allmählich Dass sich die Forscher gerade für Kupferihrem neuen Endzustand an. Das geschieht oxid interessieren, hat gute Gründe. Bei der umso schneller je intensiver der zur Anre- schraubenförmigen magnetischen Ordgung benutzte Lichtpuls war. «An der ma- nung, die zwischen Minus 60 und Minus gnetischen Struktur sind die Spins aller 43 Grad Celsius auftritt, ist das Material Kupferatome beteiligt. So müssen sich die auch «multiferroisch», das heisst, elektrische Atome an den verschiedenen Enden des und magnetische Prozesse beeinflussen Materials koordinieren bevor sich die Struk- sich hier gegenseitig. Solche Materialien tur verändern kann. Dafür brauchen sie 400 haben viele denkbare Anwendungen in BeFemtosekunden», erklärt Urs Staub, einer reichen, in denen Magnetismus und Elektronik wechselwirken. Die LCLS ist 2009 Q UV- und thermische Oxidation als weltweit erster Freie-ElektronenRöntgenlaser in BeQ Trinkwasser trieb gegangen, und die PSI-Forscher Q Kühlwasser waren unter den ersten, die dort Q Abwasser experimentieren konnten. Die extrem kurzen Pulse CH-8623 Wetzikon 3 Telefon 044 931 22 88 von nur wenigen www.mbe.ch Femtosekunden

Dauer, machen es möglich, in Materialien den Ablauf sehr schneller Veränderungen zu verfolgen, von denen bislang nur Anfangs- und Endzustand bekannt waren. Das Experiment am Kupferoxid zeigt, dass Röntgenlaser bei Untersuchungen an magnetischen Materialien diese Erwartungen tatsächlich erfüllen können. Solche Untersuchungen werden auch einer der Schwerpunkte am SwissFEL sein, dem geplanten Röntgenlaser des Paul Scherrer Instituts. Dieser wird im Jahr 2016 in der Nähe des gegenwärtigen PSI-Geländes in Betrieb gehen. Quelle: PSI

Minimagnete brauchen 400 fs für die Verständigung

TOC on-line (LAR)

Originalveröffentlichung S. L. Johnson, R. A. de Souza1, U. Staub, et al., «Femtosecond Dynamics of the Collinear-to-Spiral Antiferromagnetic Phase Transition in CuO», Phys. Rev. Lett. 108, 037203 [5 pages] (2012). Kontakt Dr. Urs Staub Paul Scherrer Institut Labor für Kondensierte Materie CH-5232 Villigen PSI Telefon +41 (0)56 310 4494 urs.staub@psi.ch www.psi.ch 3/2012

Bilder: KNF Neuberger AG

FIRMENREPORTAGEN

Bild 1. Seit dem 3. Januar dieses Jahrs bezogen: der Anbau der KNF Neuberger AG links im Bild.

KNF Neuberger AG, Balterswil

Gas- und Flüssigkeitspumpen für die Schweiz Als Tochtergesellschaft der deutschen KNF Becker Holding GmbH mit Sitz in Freiburg im Breisgau ist die KNF Neuberger AG in Balterswil zuständig für den Verkauf der KNF-Produkte in der Schweiz und im Fürstentum Liechtenstein. Thomas Muggli, Geschäftsführer des 1979 gegründete Unternehmens, sagt: «Der Schwerpunkt unserer Aktivitäten liegt in der Bearbeitung von Spezialmärkten der Labor-, Analyse-, Mess- und Regeltechnik. Membranpumpen und Systeme für die Förderung von Gasen und Flüssigkeiten sind unsere Kernkompetenz und unsere Welt.»

Kurt Hermann, «ChemieXtra» Gegenwärtig beschäftigt die KNF Becker Holding GmbH im Stammhaus und in eigenen Unternehmen rund 600 Mitarbeiter. Sie ist in allen wichtigen Industrieländern entweder durch eine der 15 Tochterfirmen oder durch Vertretungen präsent.

Das Prinzip der Membranpumpen Bei Membranpumpen wird eine elastische Membran durch einen Exzenter auf- und abbewegt (Bild 3). Im Abwärtshub saugt sie das zu fördernde Gas bzw. die Flüssigkeit über das Einlassventil an. Im Aufwärtshub drückt die Membran das Medium über das Auslassventil aus dem Kopf hinaus. Die Membran trennt den Pumpenantrieb hermetisch vom Förderraum ab. Zu den Vorzügen von Membranpumpen gehören: • unverfälschtes Fördern, keine Verunreinigung der Medien 3/2012

• 100 Prozent wartungsfrei • kompakt • leise • einfache Installation • fast in allen Einbaulagen betreibbar. Die Flüssigkeitspumpen sind zudem selbstansaugend und trockenlaufsicher, Membranpumpen für Gase zeichnen sich durch ihre Gasdichtigkeit aus. Einen neuen Massstab in der Membranpumpen-Technologie setzte KNF mit der spannungsoptimierten, patentierten Strukturmembran für Gaspumpen. Wesentliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Membranen sind eine um etwa ein Drittel höhere Leistung der Pumpen bei gleicher Baugrösse sowie eine längere Lebensdauer. Die Ventile weisen hohe Dampf- und Kondensat verträglichkeiten auf und verursachen geringe Strömungsverluste. Ausgehend von den aktuell 53 Grundtypen sowie dem Baukastensystem für Pumpenköpfe und Antriebsmotoren lassen sich an die 3000 Serienversionen in einer Spannungsart generieren.

Entsprechend vielfältig sind auch die Einsatzbereiche der Pumpen: Medizintechnik, Umweltschutz/Analysentechnik sowie Verfahrens-, Lebensmittel-, Repro- und Energietechnik, Forschung, um nur die wichtigsten zu nennen. Für Gaspumpen gelten die folgenden Spezifikationen: • bis zu 12 bar Überdruck im Dauerbetrieb • bis zu 0,5 mbar absolut Endvakuum • Förderleistung von 0,3 bis 300 l/min.

Bild 2. Claudia und Thomas Muggli teilen sich in die Führung der KNF Neuberger AG.

FIRMENREPORTAGEN

Wichtige Kenngrössen der Flüssigkeitspumpen sind: • selbstansaugend bis 6 mWs • Drücke bis 100 mWs • Förderleistungen von 0,03 bis 6 l/min. Übrigens: Gerade mal 32 Gramm wiegt die weltweit kleinste Membranpumpe von KNF.

Die KNF Neuberger AG Auf Initiative von Heinz Muggli wurde 1979 die KNF Neuberger (Schweiz) AG gegründet. Ihre erfreuliche Entwicklung dokumen-

tieren der 1990 bezogene Neubau (im Bild 1 rechts) sowie der im letzten Jahr realisierte Anbau. Gegenwärtig sind 20 Personen in Balterswil tätig, 2 davon sind Auszubildende. Die Geschäftsleitung teilen sich Thomas Muggli, zuständig für den Verkauf, und Claudia Muggli, zuständig für die Verwaltung. Im vergangen Jahr wurden in der Schweiz und in Liechtenstein 48 000 Pumpen verkauft. Zu den Stärken der Balterswiler gehört, dass der Kunden erhält, was er braucht. Thomas

Muggli sagt: «Es gilt das Prinzip: Der Kunde wünscht, wir liefern.» Im einfachen Fall kann dies mittels des Baukastensystems erfolgen. Konkret werden aus dem Standardprogramm die geeignete Pumpe sowie der Motor und der Pumpenkopf ausgewählt. Wo das Baukastensystem seine Grenzen erreicht, fängt der Systembau an. Der Kunde kann sämtliche Komponenten – Pumpe, Steuerung, Kabel, Stecker, Verschlauchungen, Blechteile, Ventilen, Halterungen und so weiter – völlig frei wählen. Mit diesen

Drehzahlgesteuertes Vakuumpumpsystem mit Fernbedienung Die wichtigsten Anforderungen an ein Vakuumpumpsystem für Labors und analytische Anwendungen sind: Es soll ein stabiles Vakuum erzeugen, kurze Prozesszeiten ermöglichen, sich mühelos regeln und steuern lassen, leise arbeiten, wenig Stellfläche benötigen und einfach zu bedienen sein. Das elektronisch gesteuerte Vakuumpumpsystem SC 950 von KNF erfüllt diese Anforderungen. Es zeichnet sich durch seine hohe pneumatische Leistung aus, die kurze Prozesszeiten ermöglicht. Es fördert bis zu 50 Liter pro Minute (3 m3/Stunde) und liefert ein Endvakuum von < 2 mbar absolut. Dank der platzsparenden Bauweise und einer Funkfernbedienung lässt sich das Vakuumpumpsystem in Labormöbeln unterbringen oder ohne Kabeldurchführung in einem Laborabzug platzieren. Am Handterminal, das drahtlos mit dem System kommuniziert, können die gewünschten Prozessparameter eingegeben und die ablaufenden Prozesse kontrolliert werden. Die Prozesse lassen sich am Handterminal auch manuell steuern. Und schliesslich können alle Funktionen über eine Windows-Soft ware vom PC aus gesteuert werden. Vier Betriebsarten Vier Betriebsmodi stehen zur Auswahl: Abpumpen, Druckregelung, Automatik – das System sucht selbstständig den Dampfdruck der Probe – sowie eine individuelle Druckfunktion, bei der nach einem durch den Benutzer vorgegebenen Druckprofil geregelt wird. ■ In der Betriebsart Abpumpen evakuiert das System einen Rezipienten mit einstellbarer Pumpleistung.

■ Bei der Druckregelung regelt der VakuumController den Systemdruck auf den eingestellten Wert. ■ In der Automatik-Betriebsart ermittelt der Vakuum-Controller selbstständig den Dampfdruck der Probe. Variiert dieser, regelt der Controller den Prozessdruck entsprechend nach. ■ Bei der individuellen Druckfunktion schliesslich regelt das System den Prozess nach einem vorgegebenen Druckverlauf. Für verschiedene Zeitpunkte können der Solldruck sowie das Öffnen und Schliessen des Kühlmittelventils am Hochleistungskondensator definiert werden. Der so programmierte Druckverlauf kann beliebig wiederholt werden. Modernste Pumpentechnologie Herzstück des Vakuumpumpsystems ist die neu entwickelte vierstufige Membranpumpe. Ihre patentierte Membrantechnologie sorgt für die hohe pneumatische Leistung der Pumpe bei geringer Baugrösse sowie einen geringen Schallpegel. Die Pumpe ist schon im Betrieb sehr leise und wird von der Steuerungselektronik abgeschaltet, sobald das gewünschte Vakuum erreicht ist. Ausserdem läuft die Pumpe schwingungsarm. Alle medienberührenden Teile der Pumpe und des kompletten Vakuumpumpsystems sind aus chemisch beständigen Werkstoffen hergestellt. Angetrieben wird die Pumpe von einem Gleichstrommotor mit ausgezeichnetem Wirkungsgrad und geringem Energieverbrauch. Positiver Nebeneffekt: Die Umgebung wird fast nicht aufgeheizt. Der Motor ist leistungsstark; so kann die Pumpe auch gegen End-

vakuum starten. Das System ist für Netzspannungen von 100 bis 240 Volt bei 50 bis 60 Hertz ausgelegt. Die integrierte Elektronik wandelt diese Netzspannungen in Gleichspannung für den Antriebsmotor um. Leistungsstarke Varianten der 950-Produktfamilie Neben der vorgestellten Version mit Funkfernbedienung bietet die KNF das Vakuumpumpensystem in drei weiteren Versionen an: ■ Das Vakuumpumpensystem SR 950 umfasst eine Vakuumpumpe und zwei Abscheider. ■ Das Vakuumpumpensystem SH 950 besteht aus einer Vakuumpumpe, einem Kondensator und einem Abscheider. ■ Das Vakuumpumpensystem SEM 950 kontrolliert den Prozess im Rotationsverdampfer sicher. Die geschlossene Systemanordnung garantiert schonende Destillation und hohe Rückgewinnungsraten – selbst bei niedrig siedenden Lösungsmitteln. Das SEM 950 umfasst eine Vakuumpumpe, eine Ventilsteuerung, einen Kondensator sowie einen Abscheider. Quellen: KNF Neuberger

3/2012

FIRMENREPORTAGEN

➀ Membran ➁ Pumpenkopf ➂ Gehäuse ➃ Membranunterstützung ➄ Exzenter ➅ Pleuel ➆ Förderraum ➇ Ein- und Auslassventile Bild 3. Schematische Darstellung des Ansaugens der Flüssigkeit oder des Gases (links) und des Entleerens des Kolbenraums (rechts) bei Membranpumpen.

Komponenten wird das System exakt nach den Vorgaben gefertigt. Der Kunde erhält ein komplettes System, das ohne weitere Anpassungen direkt in die vorhandenen Geräte oder Anlagen verbaut werden kann. Auf Kundenwunsch werden die Systeme komplett geprüft und mit der gewünschten Verpackung geliefert.

Eine Investition in die Zukunft Im vergangen Jahr wurde bei KNF Schweiz nicht nur der über 600 Quadratmetern grosse Neubau erstellt, sondern auch der Altbau modernisiert. Seither steht selbstverständlich viel mehr Platz in der Werkstatt zur Verfügung unter anderem auch zur Montage des Systembaus. Der grössere Versuchsbereich, die ESD-Arbeitsplätze und der separate Reparaturbereich wirken sich positiv aus. Aber auch die Büroarbeitspätze im «Altbau» sind erneuert worden, wo zudem grosszügig dimensionierte Besprechungszimmer eingerichtet wurden. Und schliesslich konnte die Lagerfläche erweitert

Bild 4. Werkstattbereich im Neubau

3/2012

werden. Davon profitieren vor allem die Kunden, denen bei Reparaturen in der Regel ein 24-Stunden-Service geboten wird – dank des grösseren Lagerbestands. «Unsere Kunden schätzen die Kundennähe, das grosse Lager und auch, dass sie ohne irgendwelche Verpflichtungen alle Laborpumpen und Pumpensysteme testen können, dass sie in aller Ruhe nach der besten Lösung suchen können», sagt Thomas Muggli. Dies sind keine leeren Worte, denn Ende 2011 standen beispielsweise Pumpen im Wert von einigen Tausend Franken bei Kunden zu Testzwecken. Eine gute Investition, ist Muggli überzeugt. Aktuell ist der Laborbereich im Fokus. Thomas Muggli sagt: «In der Chemie- und Pharmaindustrie sowie an Universitäten und technischen Hochschulen werden immer mehr KNF-Laborpumpen eingesetzt. Die Qualität, die Laufruhe sowie die einfache Bedienung der Pumpen überzeugen immer mehr Anwender.»

KNF zeigt sich Das KNF-Team ist am 9. und 10. Mai an der Labotec Suisse 2012 in der Messe Basel auf Stand E07 anzutreffen. Während der Achema 2012 (18.–22. Juni) in Frankfurt werden auch einige Mitarbeiter der KNF Neuberger AG die Schweizer Messebesucher an den Ständen der KNF Neuberger GmbH (Halle 4.1 Stand A49 und Halle 8.0, Stand H77) und empfangen.

Kontakt KNF Neuberger AG Stockenstrasse 6 CH-8362 Balterswil Telefon +41 (0)71 971 14 85 knf@knf.ch www.knf.ch

Bild 5. Das neu gestaltete Büro im «Altbau»

FIRMENREPORTAGEN

Emott AG, Gockhausen

Chemisch-physikalische Analysen an Festkörpern

Kurt Hermann, «ChemieXtra» Die Universität Zürich spielte im Leben von Philipp Ott eine wichtige Rolle: Er studierte dort anorganische Chemie, nach der Promotion war er als Postdoc am organischchemischen Institut tätig, und ab 2000 war Ott mit seiner Neugründung, der Emott AG, im Irchel eingemietet. Im Jahr 2007 erfolgte der Umzug nach Gockhausen.

Elektronenmikroskopie und Festkörperanalytik Der Titel von Otts Dissertation lautet: «Herstellung und strukturelle Charakterisierung dünner Au-, Cu-, Fe-Schichten». Darin sind gleich zwei Schwerpunkte der Tätigkeit von Emott enthalten: Elektronenmikroskopie und dünne Schichten. Das im Jahr 2001 erworbene ESEM (Environmental Scanning Electron Microscope) Philips/FEI XL40 TMP trägt wesentlich zum Bestand des kleinen Unternehmens bei. Zum Zeitpunkt der Beschaffung war diese spezielle Variante des Rasterelektronenmikroskops das zweite Gerät in der Schweiz. Mit ihm können Proben direkt ohne Vorbereitung gemessen werden. «Ohne das grosse Gerät hätte ich viele Aufträge nicht annehmen können. Es hat eine speziell grosse Kammer, die dank meiner Eigenkonstruktion noch vergrössert werden kann. So sind teilweise Messungen möglich, die Kunden staunen lassen», sagt Ott. Die wichtigsten analytischen Verfahren, die bei Emott eingesetzt werden sind: • Rasterelektronenmikroskopie (REM), Environmental Scanning Electron Microscopy (ESEM) • Röntgenmikroanalytik (EDX/EDS, Energiedispersive Röntgenanalyse/ Spektroskopie) 28

• Pulverröntgendiffraktion (XRD/RDA) • Dynamische Differenzkalorimetrie (DDK) • Thermogravimetrische Analytik (TGA) • Infrarotspektroskopie • Infrarotmikroskopie • Röntgenfotoemissionsspektroskopie (XPS). Ott ist nicht nur Wissenschaftler, er versteht auch die Funktion seiner Geräte. «Bis jetzt konnte ich meine Geräte immer noch selbst warten und reparieren», betont er. Der von ihm vertriebene Kühl-/Heiztisch HK102HT für Niedervakuum-Rasterelektronenmikroskope (Temperaturbereich: – 45 bis + 200 °C) ist eine Eigenentwicklung. Er wurde speziell für das ESEM entwickelt und angepasst, kann aber in jedes andere Niedervakuum-Rasterelektronenmikroskop eingebaut werden.

Vom Vorteil, klein zu sein Ott umschreibt die Haupttätigkeit von Emott mit F+E, Routineanalytik, viel Schadensanalytik («der interessanteste Teil»), Umweltanalytik. Emott ist in der Suva-Liste der Firmen enthalten, die Asbestanalysen ausführen. Die Auftraggeber stammen hauptsächlich aus der Industrie: Bauchemie, Elektrik/Elektronik, Pharma, Lebensmittel (meistens Untersuchungen auf Fremdpartikel) sind hier zu nennen. «Als Kleiner kann ich günstigere Preise machen als Grosse», sagt Ott. Damit einher geht auch eine grosse Flexibilität. Standardmässig werden Analysenresultate innerhalb von fünf Arbeitstagen nach Probeneingang geliefert; Notfallanalysen dauern wenige Stunden. Bei dringenden Aufträgen wird auch einmal eine Nachtschicht eingelegt oder an einem Wochenende gearbeitet. Einen weiteren Pluspunkt für seine Firma sieht Ott darin, das die Kunden «nicht nur

Bilder: Kurt Hermann

Die Emott AG in Gockhausen führt chemischen-physikalische Analysen durch. Elektronenmikroskopie (REM/ ESEM), Pulverröntgendiffraktion (XRD/RDA) und Thermoanalytik (TG, TG-MS, DSC) werden kombiniert mit weiteren Methoden wie FTIR-Spektroskopie/Mikroskopie oder Röntgenfotoemissionsspektroskopie (XPS) bei der Lösung von Analytikproblemen eingesetzt.

Bild 1. Philipp Ott

Messdaten erhalten, sondern eine Zusammenstellung und Auswertungen der Resultate in einem Bericht, welcher gegebenenfalls auch eine Interpretation der Ergebnisse beinhaltet.» Wichtig ist ihm auch der Spass an der Sache: «Für mich ist nicht nur das Monetäre wichtig, sondern auch das Interessante, der Kontakt mit den Leuten.» Ideen, um das Angebot zu erweitern, sind vorhanden. Re-

Bild 2. Das Environmental Scanning Electron Microscope XL40 TMP von Philips/FEI

3/2012

FIRMENREPORTAGEN

lativ neu ist beispielsweise das IR-Mikroskop, das sich auch für organische Untersuchungen wie den Nachweis von Fett oder anderen Ablagerungen auf kleinen Flächen eignet. Für einen namhaften Hersteller von Thermogravimetrie-Systemen erstellt Ott der experimentellen Teil eines Applikationshandbuchs. Emott verfügt über ein GMP-Zertifikat. Darin hält swissmedic fest, Emott sei berech-

Die FDA bei Emott in Gockhausen Unerwartete Post aus den USA erhielt Ott Anfang Oktober des letzten Jahres: Die FDA wollte gewisse Bereiche seines Labors unter die Lupe nehmen. Ott war erstaunt, denn er hatte keine direkten geschäftlichen Beziehungen mit Firmen in den USA. Aber er führte Röntgenanalysen an einem Produkt durch, welches das Auftrag gebende Schweizer Unternehmen in die USA exportiert. Für die Zulassung des Produkts musste ein Antrag gestellt werden, in dem auch Hersteller, Zulieferer und Analysenlabors aufgelistet waren; von den aufgeführten Firmen war Emott die einzige ohne FEI-Nummer – wahrscheinlich der Grund, weshalb sie herausgepickt wurde. Ott musste kurzfristig drei bis vier Termine für die Inspektion angeben. Die FDA benötigt eine Bewilligung, wenn sie in der Schweiz tätig sein will. Den Antrag dazu mussten die Amerikaner bei der Schweizer Bot schaft einreichen, die diesen an das Seco und dieses an die Swissmedic weiterleitete, das wiederum Ott informierte. Nach Otts OK ging alles wieder auf dem umgekehrten Weg zurück zur FDA. Die Inspektion fand am 7. und 8. Dezember 2011 statt. Die beiden Amerikaner, die nicht Deutsch sprachen, waren von einem Vertreter der kantonalen Heilmittelkontrolle begleitet. Kontrolliert wurde viel Papier: Standardvorschriften, Analysen- und Geräteunterlagen, «von vorne nach hinten und von hinten nach vorne». Dazu hatte Ott alle die Analyse betreffenden schriftlichen Aufträge, Vorschriften und Analysenprotokolle bereitgestellt, nicht ohne selbst noch einmal alles kontrolliert zu haben. Für die Hardware – es ging um Pulverröntgen– interessierten sich die Amerikaner nur wenig; sie waren keine Spezialisten. Für Ott war die ganze Übung mit einem grossen zeitlichen Aufwand verbunden. Glück hatte er insofern, als der Chief Complience Officer seines Kunden mit seiner grossen Erfahrung bei FDA-Inspektionen ihm hilfreich zur Seite stehen konnte. Sein Fazit: «Das Urteil lautete ‹ acceptable, no deviations ›. Mehr kann man nicht erreichen. Es waren lediglich noch einige wenige Dinge zu erledigen. Emott ist damit FDA-approved.»

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tigt, Arzneimittel herzustellen, wobei in der Herstellung eingeschlossen sind: chemische, physikalische und biochemische Qualitätskontrollen von Arzneimitteln als externes Analysenlabor. Auch zwei Spezialisten der US Food and Drug Administration FDA waren schon in Gockhausen und prüften gewisse Bereiche von Emott auf Herz und Nieren (siehe Kasten). Kontakt Dr. sc. nat. Philipp Ott Emott AG In Grosswiesen 14 CH-8044 Gockhausen Zürich Telefon +41 (0)44 881 20 10 info@emott.ch, www.emott.ch

Bild 3. Das FTIR-Mikroskop Jasco IRT-5000 und das FTIR-Spektrometer Jasco 4200.

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Monolithische Phasen verändern die Chromatografie

Reinigung von grossen Biomolekülen BIA Separations produziert und vertreibt kurze monolithischen Chromatografiesäulen, die auf der CIM-Convective Interaction Media-Technologie basieren. CIM-Säulen eignen sich vor allem für die Reinigung von grossen Biomolekülen wie etwa Viren (virale Vektoren und Impfstoffe), DNA (Plasmid-DNA) und grössere Proteine (Immunglobuline G und M, pegylierte Proteine). Sie weisen einzigartige Eigenschaften in Bezug auf operative Flussraten, Adsorptionsfähigkeit und Trennung grosser Biomoleküle auf. Die Säulen werden in Forschung, Labor, Pilot- und industriellen Produktionsstufen eingesetzt und sind extrem einfach zu handhaben.

Mirjan Žorž

Typisch für klassische HPLC-Metoden sind relativ hohe Rückdrücke mit daraus resultierenden geringen Flussraten. Für viele klassische Small Molecule-Anwendungen zeigen diese Methoden ausgezeichnete Resultate, weswegen Partikelphasen in der pharmazeutischen Industrie zum Standardrepertoire gehören.

Präparative Aufreinigung von Makromolekülen Methodenentwicklungen in Bereichen wie Protein-, DNA-, Phagen- und Virenaufreinigungen erfordern jedoch neue Medien zur präparativen Aufreinigung dieser Makromoleküle und zur Abtrennung von ihren biologischen Matrizes. Aufreinigungen können hier nicht mehr mit partikelbasierten Säulen durchgeführt werden, da Biomoleküle (Massen bis in Megadaltonbereiche) aufgrund Ihrer hohen Massen nicht mehr für die klassischen diffusionsbasierten Separationsprozesse geeignet sind. Ursache hierfür ist eine mit steigender Molekülgrösse abnehmende Diffusionsgeschwindigkeit und eine daraus resultierende geringere dynamische Bindekapazität, die für eine schlechtere Trennung verantwortlich ist. 30

Bild: BIA Separations

Traditionelle HPLC-Trenntechniken verwenden Säulen, die mit verschiedenen sphärischen und porösen Partikeln, das heisst, mit verschiedenen stationären Phasen, gepackt sind. Die Separationsmöglichkeiten hängen dabei vom Durchmesser der Partikel und den an sie gebundenen funktionellen Gruppen ab.

Monolithe im Einsatz

Bild 1. REM-Aufname eines CIM-Monoliths. In der vernetzten Methacrylatstruktur (> 60 % Porosität) sind die Poren bzw. Kanäle homogen miteinander verflochten. Die Poren haben einen durchschnittlichen Durchmesser von 1,5 µm. Die Abwesenheit von Tot- und Hohlraumvolumen ermöglichen einen Stofftransport durch Konvektion, was einer flussunabhägigen Auftrennung entspricht.

Monolitischen Phasen besitzen keine Intra-/ Interpartikeltotvolumen, das heisst, die ganze Säule steht der Analytik zur Verfügung. Dadurch werden gerade für grosse Proteinmoleküle, Phagen und Viren grosse dynamischen Kapazitäten bei schnellen Auflösungen erreicht. In den Bildern 4 bis 6 werden einige typischen Charakteristiken und Anwendungen der von der Firma BIA Separtions unter der Marke CIM (Convective Interaction Media) hergestellten und vertriebenen Monolithen aufgezeigt. CIM-Phasen bestehen aus polymerisierten Standardmethacrylaten und werden mit verschiedenen Phasen und Grössen hergestellt. Die Produktpalette umfasst dabei Ionenaustauscher wie quaternäres Amin (QA), Diethylamin (DEAE), Ethylendiamin

Die Einführung der sogenannten Perfusionschromatografie in den späten Achtzigerjahren hat gezeigt, dass man mit geeigneten Medien (zum Beispiel Monolithen) die oben genannten Probleme vermeiden und lösen kann. Der Monolith als stationäre Phase wird, wie der Name sagt, aus einem Stück vernetztem und hochporösem rigidem Methacrylatpolymer (Bild 1) gefertigt und in ein säulenartiges Gehäuse gepackt. Die Monolithmikrostruktur besteht aus miteinander vernetzten Poren (Kanäle), deren Durchmesser je nach Produktlinie zwischen 1,5 und 6 µm liegt. Dies ermöglicht eine fluss- und diffusionsunabhängige Trennung, die im Gegensatz zu Partikelphasen auf konvektivem Stofftransport beruht (Bild 2).

Bild 2. Schematische Darstellung eines CIMMonoliths im Querschnitt. Die grossen Porendurchmesser ermöglichen durch konvektiven Stofftransport eine ideale Aufreinigung von Viren, pDNA- Molekülen und Proteinen da alle Poren und Oberflächen für Bindungsinteraktionen zugänglich sind. (Bild: P. Gagnon, www.validated.com)

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Gesamtvolumen

Aussetzungszeit

1 M NaOH

0.5

deionisirtes Wasser

1.0

1 M HCl

0.5

deionisirtes Wasser

1.0

Puffer A

1.0

Puffer B

1.0

Bild 3. CIM-Monolithsäulen sind sehr stabil. Dargestellt ist eine Qualitätsstudie mit BSA (Rinderserumalbumin) auf einer kurzen analytischen CIM-QA Säule. Selbst nach mehr als 250 CIP-Zykeln, zeigen die analytischen Säulen gleiche Trennschärfen.

...technical support Bilder 3 bis 7: BIA Separations

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Bild 4. Aufreinigung von Phagen mit einer DEAE-CIM- Monolithsäule. Mit Kapazitäten von bis zu 2×1013 pfu/ml können zum Beispiel auf einer 8-Liter-Säule bis zu 1,6×1017 Phagen in einem Lauf aufgereinigt werden. Es wurden Phosphatpuffer bei pH 7 mit linear steigendem NaClGradienten verwendet. In diesem Falle lag die Ausbeute (yield) an Phagen bei 73 Prozent, eluiert mit einer 0,35 M Salzkonzentration. Das Phagensignal (roter Bereich) wurde via PlaqueAssay bestimmt.

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Bild 5. Eine traditionelle Reinigungsmethode nach Van der Vlugt für Tabak-Mosaik-Virus (ToMV) umfasst 10 Stufen deren Abarbeitung rund 5 Tage dauert. Bei Verwendung von CIM-QA-0,34-ml-Disks fallen alle Stufen weg (8), die nach dem Zentrifugieren des Pflanzenmaterials folgen würden. Die Reinigungszeit verkürzt sich damit auf rund 2 Stunden. Das Chromatogramm zeigt die Elution von ToMV, mit einem Stufengradienten aufgereinigt und via Elisa detektiert. Die hohe dynamische Bindungskapazität des CIM-QA-Monolithen beträgt hier 2×1014 ToMV Partikel/ml. Probe: 1 ml teilweise gereinigtes ToMV im Puffer A (Konz. = 0,3 mg ToMV/ml). Puffer A: 20 mM Natriumacetat, pH = 5,5; Puffer B: Puffer A + 1,5 M NaCl, pH = 5,5).

Bild 6. Virusquantifizierung mit einer CIM-QA-Säule. Eine Serie von Chromatogrammen mit verschiedenen ToMV-Konzentrationen wurde aufgenommen und mit Elisa analysiert.

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FORM TRIFFT FUNKTION

Bild 7. Trennung von RNA und pDNA mittels CIM-DEAE- (Diethylaminoethyl-)SĂ¤ulen. Die verschiedenen Formen werden durch unterschiedliche Natriumchloridkonzentrationen bei einen stufenartigen und linearen Gradienten eluiert. Flussrate 16 ml/min; Puffer A1: 10 mM EDTA, 50 mM tris, pH 7,2; Puffer A2: 0,6 M NaCl in Puffer A1; Puffer A3: 1 M NaCl in Puffer A1; Puffer A4: 2 M NaCl in Puffer A1; Detektion bei 260nm.

(EDA), Sulfonyl (SO3) und Carboximethyl (CM). Zur VerfĂźgung stehen auch hydrophobe Butyl- und Hydroxylliganden sowie AffinitĂ¤tsphasen wie Protein A, G und L sowie Imac und aktivierte Phasen (Eposy, CDI etc.). Die PorengrĂśssen wurden so optimiert, dass selbst grĂśsste MolekĂźle, wie Viren und DNS, ohne Weiteres aufgetrennt werden kĂśnnen. Aufgrund der hohen mechanischen StabilitĂ¤t der Monolithen sind auch bei hĂśchsten DurchflĂźssen sehr grosse dynamische BindungskapazitĂ¤ten mĂśglich. Die verfĂźgbaren SĂ¤ulengrĂśssen von 0,1 Milliliter bis 8 Liter, mit empfohlenen Flussraten zwischen 2 und 10 000 ml/min, decken mĂśgliche Anwendungsbereiche von analytisch Ăźber prĂ¤parativ bis hin zu Aufreinigungen im industriellen Massstab ab. Ein weiterer Vorteil der Monolithen ist, dass die Trenneigenschaften bei Variation der SĂ¤ulendimensionen fast gleich bleiben, wĂ¤hrend bei Partikeln verschiedene Partikeldurchmesser bzw. verschiedene SĂ¤ulendimensionen die Separationen stark beeinflussen. Dies bedeutet fĂźr den Monolithanwender einen minimalen Aufwand fĂźr Korrekturen bzw. Anpassungen im Downstream fĂźr ProzessvergrĂśsserungen (Scale-up). 3/2012

CIM-Monolithe werden in Forschung und Entwicklung, Analytik und Produktion von pDNA eingesetzt (Bild 7). Monolithe ermĂśglichen die Herstellung von hochreiner supercoiled (sc) pDNA. Die hohen dynamischen KapazitĂ¤ten und FlĂźsse ermĂśglichen eine konkurrenzlose ProduktivitĂ¤t im Vergleich zu traditionellen Methoden. Durch die Verwendung von analytischen SĂ¤ulen besteht auch die MĂśglichkeit, Online-Analytik des Herstellungsprozesses zu betreiben (AuflĂśsungsvermĂśgen der SĂ¤ule 0,1 Sekunden). Die dynamische KapazitĂ¤t der CIM-DEAESĂ¤ulen ist mit 8 mg pDNA/ml mehrfach grĂśsser als die KapazitĂ¤ten von anderen mit verschiedenen Gelen und Partikeln gepackten SĂ¤ulen. Ein 8-Liter-Monolith kann bis zu 50 g reiner pDNA in einem Lauf produzieren.

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Dicht- und Wellenerdungssystem in einem

Sicherer Schutz vor Lagerausfällen Bekanntermassen kommt es bei Elektromotoren, die in der Industrie für verschiedenste Anwendungen in den unterschiedlichsten Leistungsgrössen eingesetzt werden, immer wieder zu Schäden und Ausfällen von Lagern. Verursacht werden diese in der Hauptsache durch Stromfluss durch die Lager. Schmutzpartikel im Lager – ebenso wie mangelhafte Schmierung – sind weitere mögliche Ursachen. Die Folge sind Schäden bis hin zum totalen Ausfall. Daraus resultieren meist unplanmässige Maschinenstillstände und Instandhaltungsmassnahmen mit teils erheblichem Kostenaufwand für den Betreiber.

Als dritte Möglichkeit kommt eine kapazitive Kopplung zwischen Stator und Rotor in Betracht, hervorgerufen durch den Einsatz schnell schaltender Frequenzumrichter. Diese werden eingesetzt, um einen drehzahlvariablen Betrieb zu ermöglichen. Es entstehen Spannungsspitzen, die durch die extrem schnellen Schaltvorgänge aufgebaut werden. Ein Abbau der Spannungsspitzen erfolgt über die Lager und führt in der Regel zu Lagerschäden.

Bild: Garlock

Schwierige Ursachenfindung

Bild 1. Im Garlock SGi sind der Garlock Guardian als Dichtelement und das Wellenerdungssystem Aegis zum Schutz für Lager zusammengebracht.

Generell betrachtet ist ein Induktionsmotor, gesteuert durch einen Frequenzumrichter, ein komplexes Antriebssystem. Es besteht aus Stromversorgung, Kabeln, Gleichstromzwischenkreis und Schaltelementen. Berücksichtigt werden muss es als ein elektrisches System, bestehend aus Induktivitäten und Kapazitäten. Stromdurchgang ist die Folge unterschiedlicher elektrischer Potenziale im Bereich der Lager. Als Ursache kommt die statische Entladung in Frage, die jedem aus dem täglichen Leben ein Begriff ist, der schon einmal einen Türgriff betätigt und unvermittelt einen «elektrischen Schlag» bekommen hat. Die Erscheinung ist umso grösser, je leistungsstärker die Maschine wird. Typische Anwen34

dungen, bei denen eine statische Entladung auftreten kann, sind zum Beispiel Riementriebe, Ventilatoren oder sogenannte Aufroller an Papiermaschinen. Weiterhin kommt es zu Stromdurchgang aufgrund von magnetischen Asymmetrien in den Wicklungen grosser Motoren. Auch kleine geometrische Abweichungen der Wicklungen führen hier zu Abweichungen im magnetischen Feld eines Motors und zu einem elektrischen Fluss. Ursache dafür können Asymmetrien zwischen Rotor und Stator, ungleichmässiger Luftspalt zwischen Rotor und Stator oder aber eine Beschädigung des Stators sein. Weitere mögliche Störquellen sind beispielsweise nicht geschirmte Motorverkabelungen.

Die vorgenannten elektrischen bzw. magnetischen Ursachen können jede für sich oder auch gemeinsam auftreten und zur Schädigung bzw. zur Zerstörung der Lager führen. Eine Trennung der Ursachen ist nicht immer möglich. Durch den Stromdurchgang vom Innenring des Lagers über den Schmierfilm und die Wälzkörper zum Aussenring des Lagers werden kurzfristig ausreichend hohe elektrische Energien freigesetzt, um Material am Wälzlager zu «erschmelzen» und abzutragen. Dieser Vorgang ist als «Pitting» bekannt. Anfänglich nur als Verfärbung erkennbar, zeigen sich im fortgeschrittenen Stadium Krater auf den Laufflächen von Innen- und Aussenring bzw. Wälzkörpern. Solche Krater in der Grössenordnung weniger Mikrometer sind die häufigste Schadensform bei Stromdurchgang und führen letztendlich zum Versagen des Lagers. Verunreinigungen im Lager können schon beim unachtsamen Einbringen des Schmierstoffs auftreten. Gemeinsam mit dem Öl oder Fett wird die Verunreinigung zwischen Lagerringen und Wälzkörper gebracht, im Betrieb immer wieder überrollt 3/2012

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und kann dann zu Materialbeschädigungen bis hin zum Lagerausfall führen. Weitere mögliche Quellen für Lagerausfälle sind unsachgemäss montierte oder beschädigte Dichtungen, Mangelschmierung aufgrund von Verlusten, hohe Temperaturen usw.

Wie lassen sich Lagerausfälle vermeiden? Wie zuvor gesehen, bedarf es im Prinzip zweier Systeme, um Lagerschäden wirksam auszuschliessen: eines elektrischen und eines mechanischen Systems. Lagerausfälle der elektrischen Art können verhindert werden, indem man den Stromdurchgang durch die Lager unterbindet bzw. weitestgehend reduziert. Bekannt sind verschiedene Vorgehensweisen, bei denen zum Beispiel Bürsten bzw. Schleifkontakte an der Welle eingesetzt werden. Der Strom wird darüber abgeleitet, solange die Funktion gewährleistet ist. Aufgrund von Verschmutzungen bzw. Abnutzung ist dies aber nur eine temporäre Lösung.

Eine andere Möglichkeit scheint beispielsweise der Einsatz stromisolierter Lager zu sein. Aber auch dies ist keine befriedigende Lösung, da solche Lager sehr kostspielig sind und das Problem nur an eine andere Stelle in der Maschine verlagern. Der Strom sucht und findet einen Weg durch das nächste nicht isolierte Lager und zerstört dieses. Der Einsatz von leitfähigen Wälzlagerfetten wird genau so propagiert wie das Isolieren der Kupplungen. Die Resultate sind aber nicht überzeugend. Die richtige Auswahl des mechanischen Systems ist abhängig von der Grösse der Wellen, den zu erwartenden Temperaturen, der Geschwindigkeit, den Medien im System (Schmierstoff) und ausserhalb sowie gegebenenfalls dem vorliegenden Druck. In der Regel bieten sich berührungslose Dichtungen an. Optimal ist der Einsatz einer kombinierten Dichtung, die sowohl die elektrischen als auch die mechanischen Gegebenheiten berücksichtigt. Eine solche Kombination ist der Garlock SGi. Der seit Langem bekannte Garlock Guardian als Dichtelement und das Wellenerdungssystem

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Aegis werden im SGi zum Schutz für Lager zusammengebracht. Der integrierte Wellenerdungsring sorgt dafür, dass der Strom nicht mehr durch die Lager geht, sondern an den Lagern vorbei sicher abgeleitet wird. Ein System aus Labyrinth und Integrationsring sorgt für eine wartungsfreie und langfristige Abdichtung der Lagerstellen. Das System bietet sicheren und dauerhaften Schutz der Lagerstellen gegen das Eindringen von Verunreinigungen und Flüssigkeiten. Elektrisch und/oder mechanisch bedingte Schäden werden vermieden, Ausfälle, kostspielige unplanmässige Stillstände oder die Notwendigkeit eines kompletten Lagertauschs sicher verhindert.

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Bild: RWE Power

Bild 1. Blick in den Rauchgaskanal der BoA 1 in Niederaussem während einer Revision.

Mikroorganismen, die CO2 verwerten

Rauchgas aus Kohlekraftwerken wird zu Rohstoff Spezialisierte und hierfür eigens entwickelte Mikroorganismen können CO2-haltige Rauchgase aus Braunkohlenkraftwerken direkt als «Futter» verwerten und selbst bei einer Temperatur von 60 Grad Celsius wachsen. Das ist das vielversprechende Zwischenergebnis der Forschungskooperation zwischen der RWE Power und der Brain AG.

Vor zwei Jahren haben der Stromproduzent RWE Power, Essen, und das Biotechnologieunternehmen Brain AG, Zwingenberg, im Kraftwerk Niederaussem ihre Zusammenarbeit begonnen. Deren Ziel ist, Kohlendioxid mit Mikroorganismen in Biomasse oder direkt zu Wertstoffen umzuwandeln. Dabei sollen Mikroorganismen gezüchtet und mit ihnen innovative CO2Umwandlungs- und Synthesewege erforscht werden. So entstehen Biomasse und industriell nutzbare Produkte wie neue Biomaterialien, Biokunststoffe und chemische Zwischenprodukte. Für diese werden Anwendungsmöglichkeiten zum Beispiel als Bau- und Dämmstoff sowie zur Herstellung von Fein- und Spezialchemikalien wie möglicherweise auch Massenchemikalien untersucht. 36

Bain, ein führendes Unternehmen der Weissen Biotechnologie, hat sowohl im eigenen BioArchiv als auch bei Probennahmen direkt im Rauchgas-Kanal des BoA-Kraftwerks in Niederaussem nach Mikroorganismen gesucht, die unter den Bedingungen im Rauchgas und unter Verwendung des CO2 wachsen können. Insgesamt wurden mehr als 3000 Mikroorganismen darauf überprüft. 1000 erfüllten das Anforderungsprofil. Im nächsten Schritt wurden die produktivsten Verwerter des Treibhausgases identifiziert und charakterisiert. 29 Kandidaten, die besonders gute Wachstumseigenschaften aufzeigten, haben die Forscher inzwischen ausgewählt – davon waren zehn bisher noch nicht bekannt beziehungsweise beschrieben. Das hat die genetische Charakterisierung der Mikroorganismen ergeben.

Bild 2. CO2 fixierender Mikroorganismus, der direkt aus dem Rauchgaskanal in Niederaussem isoliert und kultiviert werden konnte.

«Unsere Pionierarbeit bei der Suche nach biotechnologischen Lösungen der CO2-Umwandlung trägt erste Früchte: Wir gehen 3/2012

VERFAHRNSTECHNIK

Kohleverstromung. Mit dem Ziel der Emissionsminderung betreibt das Unternehmen Deutschlands erste CO2-Wäsche, eine Prototypanlage zur Vortrocknung von Braunkohle (WTA) und einen REAplus-Hochleistungswäscher für eine verbesserte Staubund Schwefeldioxid-Abtrennung aus dem Rauchgas. Alle Projekte, für die das Unternehmen mehr als 100 Millionen Euro aufbringt, arbeiten im Verbund mit dem zurzeit modernsten und effizientesten Braunkohlenkraftwerk der Welt (BoA 1). Quelle: Brain AG

Bilder 2 und 3: Brain AG

bei der Produktion von Lebensmitteln oder in Raffinerieprozessen entstehen, mit in das Projekt einbeziehen. Das Unternehmen will hierzu eine Innovationsallianz formieren, in der sich insgesamt 21 Industrieunternehmen, kleine, mittelständische Unternehmen sowie akademische Forschungseinrichtungen zusammenschliessen, um im intensiven Austausch Projekte zur Nutzung dieser Abfallströme voranzutreiben. Im Innovationszentrum Kohle am Kraftwerksstandort Niederaussem bündelt RWE Power die Aktivitäten zur klimafreundlichen

Bild 3. Fermenter mit 3000 Liter Volumen, der bei Brain zur Etablierung industrieller Biotechprozesse verwendet wird.

bei der Klimavorsorge weiter vorweg», betont Johannes Heithoff, Leiter Forschung und Entwicklung bei RWE Power. Und weiter: «Wir sind von den Resultaten, die das Forscherteam von Brain zusammen mit unseren Kraftwerksexperten erarbeitet hat, so überzeugt, dass wir das Programm weiter ausbauen wollen.» Bisher sind mehr als zwei Millionen Euro in das Forschungsvorhaben geflossen.

Weitere Projekte zur Nutzung von Abfallströmen «Wir haben einen strategischen Meilenstein erreicht. Das zeigt: Wir sind auf einem sehr guten Weg. Dass RWE Power das Forschungsthema weiter ausbauen will, ist dafür ein weiterer Beleg», erklärt Brain-Forschungsvorstand Jürgen Eck. «Unser Ziel ist es, einen nachhaltigen Beitrag zur CO2Nutzung in einem industriell skalierbaren System zu liefern. Dabei nutzen wir die vielfältigen Möglichkeiten, die die mikrobiellen Stoffwechselwege und die synthetische Biologie bieten, um durch leistungsstarke Designer-Mikroorganismen eine möglichst effiziente CO2-Konversion zu erzielen», ist Eck optimistisch. RWE Power will den Bogen noch weiter schlagen und andere kohlenstoffreiche Abfallströme, die zum Beispiel in Abwässern, 3/2012

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VERFAHRENSTECHNIK

Die Natur als Vorbild

Gesteinspulver absorbiert Kohlendioxid

Anna-Katherina Ehlert Das Prinzip zur Herstellung des Materials, das Kohlekraftwerke künftig dazu verwenden könnten, um Kohlendioxid aus Abgasströmen zu filtern, entwickelte Rainer Filitz, Masterstudent am Institut für Energietechnik, in nur sechs Monaten. Filitz, der an der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule (RWTH) Aachen Wirtschaftsingenieurwesen studierte, erarbeitete sich das notwendige chemische Fachwissen zügig. Mit der Unterstützung der Gruppe von Christoph Müller, Professor am Institut für Energietechnik, tüftelte er an der Herstellung des Materials. Als Vorbild aus der Natur diente den ETH-Forschenden Dolomit, ein zu gleichen Teilen aus Magnesium- und Calciumcarbonat bestehendes Gestein.

Poren filtern Kohlendioxid Durch erstmaliges Erhitzen des Dolomitgesteins auf rund 850 Grad Celsius verwandelt sich das Magnesium- und Calciumcarbonat in Magnesium- beziehungsweise Calciumoxid. Bei einer Temperatur von 650 bis 750 Grad Celsius reagiert Calciumoxid mit CO2 und bindet es. Wird das Gestein danach erneut auf 850 bis 950 Grad Celsius erhitzt, kehrt sich die Reaktion um. Dabei wird Kohlendioxid in reiner Form frei. Wesentlich für diese «Filterleistung» sind die zahlreichen Poren des Dolomits. Das Porenvolumen reduziert sich über viele Reaktionszyklen nur geringfügig, da das im Gestein enthaltene Magnesiumoxid wie ein stabilisierendes Gitter wirkt. Deshalb kann Dolomit über viele Zyklen Kohlendioxid aufnehmen und wieder abgeben. Die Krux ist, dass Dolomit wegen seines hohen Magnesiumgehalts nur eine relativ geringe Menge Kohlendioxid pro Gramm Gestein absorbieren kann. Das Magnesi38

Bild: Christoph Müller/ETH Zürich

Christoph Müller, Professor am Institut für Energietechnik der ETH Zürich, hat mit seiner Gruppe ein Material entwickelt, das Kohlendioxid aus Abgasen filtert. Das synthetisch hergestellte Gesteinspulver schneidet deutlich besser ab als das natürliche Vorbild Dolomit.

Bild 1. Das künstlich hergestellte Gesteinspulver absorbiert massiv mehr CO2 als das natürliche Vorbild Dolomit. Die Aufnahme mit dem Elektronenmikroskop enthüllt die Mikrostruktur des Materials.

umoxid ist allerdings wegen seines hohen Schmelzpunkts für die Stabilität unabdingbar. Für die Kohlendioxid-Absorption ist es hingegen nutzlos und damit unnötiger Ballast. Da die Reaktionen bei hohen Temperaturen stattfinden, bedeutet jedes zusätzliche Gramm Material, das erhitzt werden muss, einen grossen energetischen Aufwand. Filitz gelang es, ein Gesteinspulver zu synthetisieren, das sich gegenüber Temperaturveränderungen so stabil verhält wie Dolomit. Gleichzeitig enthält das Pulver aber rund 30 Prozent mehr Calciumoxid und absorbiert dadurch eine deutlich grössere Menge Kohlendioxid. Die Kunst lag darin, die Parameter bei der Materialsynthese richtig zu setzen. Das Gesteinspulver entsteht durch eine Fällungsreaktion in wässriger Lösung. Indem ein Fällungsmittel zugegeben wird, bilden die gelösten Magnesium- und Calciumionen schwerlösliche Carbonate und Hydroxide in kristalliner Form.

Die Wahl des Fällungsmittels, des Säuregrads sowie die Dauer der Kristallisationszeit haben einen wesentlichen Einfluss auf die Eigenschaften der gebildeten Kristalle. Der erste Versuch mit Natriumcarbonat als Fällungsmittel liess separate stabförmige Magnesiumkristalle und flockenartige Calciumkristalle entstehen. Schon beim zweiten Anlauf – die Forscher setzten auf eine Kombination aus Ammoniumcarbonat und Ammoniak als Fällungsmittel – glückte das Experiment; es bildete sich die dolomitähnliche, stabile Kristallstruktur. «Dazu gehörte auch eine gewisse Portion Zufall», sagt Müller.

Existierende Methoden sind unbefriedigend Der wesentliche Nachteil der KohlendioxidAbtrennung ist, dass sie das CO2-Problem nicht nachhaltig löst. Das Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) erwartet, dass der Verbrauch von Kohle in den nächsten 20 Jahren um ungefähr 80 Prozent steigen wird. Brückentechnologien, zu denen auch das an der ETH entwickelte Gesteinspulver gehört, könnten dazu beitragen, die schädlichen Konsequenzen der Kohleverbrennung wenigstens zu reduzieren. Um mittelfristig die Klimaziele zu erreichen, könnte damit das Kohlendioxid aus Abgasströmen von fossil befeuerten Kraftwerken herausgefiltert werden. In reiner Form kann das Treibhausgas unter der Erde gelagert werden. Die gegenwärtig verfügbare Technologie, mit der Kohlendioxid aus Abgasströmen gefiltert wird, ist die Aminwäsche. Aminverbindungen absorbieren Kohlendioxid ebenfalls umkehrbar, allerdings ist dieses Verfahren äusserst energieintensiv, weshalb es dazu Alternativen braucht, wie das Gesteinspulver. 3/2012

VERFAHRENSTECHNIK

Diese Technologie kann sich jedoch nur dann im grossen Massstab durchsetzen, wenn sie kostengünstiger ist als die Aminwäsche oder andere vergleichbare Prozesse. Müller plant deshalb eine Kollaboration mit Gruppen, die auf techno-ökonomische Analysen spezialisiert sind. Es müsse jetzt ein Kompromiss zwischen der Effektivität des Absorptionsprozesses und den dafür anfallenden Kosten gefunden werden, sagt Müller.

dass das dabei gebildete Kohlendioxid immerhin direkt in reiner Form gewonnen werden kann. Quelle: ETH Life vom 23. Januar 2012

Abtrennung nicht CO2-neutral

Originalpublikationen [1] Rainer Filitz, Agnieszka M. Kierzkowska, Marcin Broda, and Christoph R. Müller, «Highly Efficient CO2 Sorbents: Development of Synthetic, Calcium-Rich Dolomites», Environmental Science & Technology 46 [1], 559–565 (2012).

Die Abtrennung des Kohlendioxids ist kein CO2-neutraler Vorgang. Während die Reaktion zwischen Calciumoxid und Kohlendioxid Wärme freisetzt, muss für die Rückreaktion, die das Gas in reiner Form freisetzt, Energie in Form von Wärme bereitgestellt werden. Mit seinem Team hat Müller aber eine elegante Methode gefunden, um die nötige Reaktionswärme so zu generieren,

[2] Agnieszka M. Kierzkowska and Christoph R. Müller, «Development of calcium-based, copper-functionalised CO2 sorbents to integrate chemical looping combustion into calcium looping», Energy & Environmental Science 5, 6061–6065 (2012).

sucht eine(n)

Gute Chemikerwitze gesucht Chemiker stehen nicht im Ruf, besonders witzig zu sein. Die mir bekannten Chemikerwitze auch nicht. Ein Beispiel: «Was ist der Unterschied zwischen einem Chemiker und einer Hebamme? Der Chemiker sagt H zwei O, die Hebamme O H zwei.» Selten so gelacht! Ganz habe ich die Hoffnung auf gute Chemiker witze noch nicht aufgegeben. Deshalb mein Aufruf: Senden Sie eine Mail an redaktion@sigwerb.com mit Ihrem Lieblings-Chemikerwitz. Gute Witze werden in «ChemieXtra» publiziert. Die beste Einsendung wird Ende Jahr mit einem Preis belohnt. Kurt Hermann

REDAKTOR(IN)

3/2012

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Bild: Pixelio, K. Gerhardt

Das Medienkonzept ChemieXtra (Fachzeitschrift und Internetportal) versteht sich als Informationsplattform für die gesamte Chemie-, Pharma- und Life Science-Branche sowie angrenzende Bereiche. Die Fachzeitschrift erscheint zehn Mal jährlich und erreicht mit einer Auflage von 12’000 Exemplaren die Entscheidungsträger der Branchen im Management, Betrieb und Labor. Auf www.chemiextra.com publizieren wir aktuelle News, das Lieferantenverzeichnis, Messe- und Veranstaltungskalender und vieles mehr. Die Aufbereitung der redaktionellen Inhalte – sowohl für die Fachzeitschrift wie auch für das Internetportal – ist einer der wichtigsten Pfeiler in unserer verlegerischen Tätigkeit. Wir suchen eine kontaktfreudige und kommunikative Persönlichkeit aus der Chemie-, Pharma-, oder Life Science-Branche, die sich durch Fachkompetenz auszeichnet und Freude am geschriebenen Wort resp. einer journalistischen Tätigkeit mit sich bringt. Die aktive Beschaffung von qualitativ hochstehenden Fachartikeln, die fachliche Beurteilung und das Redigieren von Beiträgen gehören genauso zu Ihren Aufgaben, wie das Verfassen von Reportagen und Meldungen. Stilsicheres Deutsch sowie gute Englisch- und Französischkenntnisse werden ebenfalls vorausgesetzt. Als Redaktor(in) von ChemieXtra können Sie vom Homeoffice aus agieren und Ihre Aufgaben mit grosser Selbständigkeit ausführen. Zudem bieten wir eine zeitgerechte Entlöhnung, flexible Arbeitszeiten und einen Eintritt nach Vereinbarung. Wir legen Wert auf Teamwork, Dynamik, und Innovationen – wir bieten unseren Lesern und Inserenten EXTRAS. Haben wir Ihr Interesse geweckt? Unser Geschäftsleiter, Andreas A. Keller, freut sich auf Ihre Bewerbungsunterlagen, die Sie gerne auch in elektronischer Form (info@sigwerb.com) einreichen können.

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MEDIZIN/PHARMA

40 Jahre Cyclosporin

Kein Erfolg ohne Therapietreue

Roland Schlumpf Eine fĂźr die Transplantationsmedizin wegweisende Entdeckung feiert ihr vierzigjĂ¤hriges JubilĂ¤um: Der Schweizer Hartmann F. StĂ¤helin entdeckte 1972, dass Cyclosporin die Abwehrreaktion des kĂśrpereigenen Immunsystems unterdrĂźckt. So wurde es mĂśglich, die genetische KompatibilitĂ¤tsbarriere zwischen Spender und EmpfĂ¤nger zu Ăźberwinden. Konkret heisst das: Dank Cyclosporin kann ein gespendetes Organ auch im neuen KĂśrper seine Aufgabe wahrnehmen, ohne dass ein akuter Abstossungsprozess in Gang gesetzt wird.

Die langfristigen Ergebnisse sollen verbessert werden FĂźr einen nachhaltigen Transplantationserfolg reicht die blosse Einnahme von Cyclosporin allerdings nicht aus. Denn laut Swisstransplant besteht die eigentliche Herausforderung in der Transplantationsmedizin darin, die langfristigen Ergebnisse zu verbessern. Und hier kommt die Disziplin der Patientinnen und Patienten ins Spiel. Nur wer seine immunsuppressiven Medikamente im Alltag konsequent nach genau-

en Vorgaben einnimmt, dem ist ein Langzeiterfolg beschieden. Aber genau damit haben rund 25 Prozent aller Patienten Schwierigkeiten, weiss man bei Swisstransplant. Durch schlechte Therapietreue oder schlichte Vergesslichkeit riskieren die Betroffenen eine Abstossungsreaktion. Bei Nierentransplantationen etwa kĂśnnen mehr als ein Drittel aller Abstossungen mit einer unzuverlĂ¤ssigen Medikamenteneinnahme in Verbindung gebracht werden.

Notwendige Zusammenarbeit aller Beteiligten Um bei den Patienten eine VerhaltensĂ¤nderung zu bewirken, muss die Nachsorge in den Transplantationszentren optimiert werden. Edukative Strategien auf Patientenebene reichen nachweislich nicht aus, heisst es bei Swisstransplant. Und weiter: ÂŤEs ist die Kombination von Schulungs-, Verhaltens- und Beratungs- sowie psychosozialen und affektiven Strategien, die den Unterschied ausmachen.Âť Dahingehend mĂźssen aber auch die Mitarbeitenden im Gesundheitswesen geschult werden. Denn es braucht die VerknĂźpfung

Bild: Barbara Jung

Jeder vierte Patient gefĂ¤hrdet durch die unregelmĂ¤ssige Einnahme seiner immunsuppressiven Medikamente den Transplantationserfolg. Wer eine Transplantation hinter sich hat, muss deshalb die Therapie wie verordnet einhalten. Das ist nicht ganz einfach.

Bild 1. Nach einer Transplantation ist es wichtig, dass die verordnete Therapie eingehalten wird. Und hier kommt die Disziplin der Patientinnen und Patienten ins Spiel. Nur wer seine immunsuppressiven Medikamente im Alltag konsequent nach genauen Vorgaben einnimmt, dem ist ein Langzeiterfolg beschieden.

verschiedener AnsĂ¤tze und die Zusammenarbeit der Akteure auf allen Ebenen, um zu einer Verringerung von OrganschĂ¤den und zur Vermeidung von Organverlusten beizutragen. Quelle: Interpharma Kontakt Interpharma Petersgraben 35, CH-4003 Basel Telefon +41 (0)61 264 34 00 info@interpharma.ch, www.interpharma.ch

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«Wir versprechen uns sehr viel von dem Wirkstoff», so Keppel Hesselink. «In klinischen Versuchen an mehr als 2000 Patienten hat sich herausgestellt, dass er sehr stark schmerzlindernd und entzündungshemmend wirkt und dabei keinerlei problematische Nebenwirkungen hervorruft.»

Ein körpereigenes Molekül Beim Wirkstoff handelt es sich um ein natürliches Produkt und körpereigenes Molekül, das nicht, wie herkömmliche Mittel, den Schmerz über die Nervenzellen unterdrückt, sondern direkt über die Gliazellen und Mastzellen wirkt. «Das ist ein komplett anderer Ansatz», so der Molekularpharmakologe. «Wir gehen davon aus, dass er die Behandlung von chronischen Schmerzen revolutionieren wird, weil der Wirkstoff den Schmerz wirkungsvoll bekämpft, ohne dabei die Nervenzellen zu hemmen.» Das neue Konzept stellte Keppel Hesselink auf dem jährlichen Anästhesiologischen Kongress der Italienischen Anästhesiologen und Schmerzärtzte in Perugia, Italien, vor. Er erläuterte, dass Normast in Italien, Spanien und den Niederlanden bereits an mehr als 800 000 Patienten zum Einsatz gekom3/2012

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Jan M. Keppel Hesselink vom Lehrstuhl für Pharmakologie und Toxikologie an der Universität Witten/Herdecke hat am 24. November 2011 auf einem Kongress in Italien einen Wirkstoff zur Behandlung von chronischen Schmerzen vorgestellt. Dabei handelt es sich um Palmitoylethanolamid (Normast), das seit Kurzem auch in Deutschland als Nahrungsmittel für medizinische Zwecke unter ärztlicher Betreuung eingesetzt werden darf.

men sei. In einer neuen Studie, an der 636 Patienten mit Ischias- und Rückenschmerzen teilnahmen, habe sich die Wirksamkeit bestätigt. Keppel Hesselink: «Sowohl Dosen von 300 als auch von 600 Milligramm täglich reduzierten die Schmerzen deutlich, wobei die 600-Milligramm-Dosen besser wirkten als die 300-Milligramm-Dosen, die wiederum wirksamer als der Placebo waren. Die klinische Wirksamkeit war dabei effektiver als das wirksamste vergleichbare bisher für Patienten erhältliche Schmerzmittel.» Neue Wirkstoffe seien für die Behandlung chronischer Schmerzpatienten aussergewöhnlich wichtig. Keppel Hesselink: «Seit 50 Jahren wurden keine überlegenen Medikamente in diesem Feld mehr entwickelt. Normast könnte ein solches sein.»

Die Wirkung von Normast An jeder Nervenzelle unseres Nervensystems sitzen etwa zehn Gliazellen. Diese Zellen halten den Körper, sofern sie aktiviert werden, in einem chronischen Schmerzstatus. Der neue Wirkstoff reguliert und beruhigt diese Zellen über ein körpereigenes Molekül. Dies führt zu ei ner Abnahme der Schmerzen. Mastzellen sind Entzündungszellen, die bei vielen Schmerzsyndromen eine Mitursache des Schmerzes sind. Normast lässt sich ohne Probleme neben anderen Medikamenten oder Schmerzmitteln einsetzen. Quelle: Universität Witten/Herdecke

Kontakt Prof. Dr. med. Jan M. Keppel Hesselink Universität Witten/Herdecke Alfred-Herrhausen-Strasse 50 D-58448 Witte Telefon +31 (0)6 51700527 jan@neuropathie.nu www.uni-wh.de

Kundendienst

Forscher der Universität Witten/Herdecke informierten über ein körpereigenes Molekül, das keine problematischen Nebenwirkungen hervorruft.

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ERNÄHRUNG

Aktuelle Ernährungsempfehlungen

Die neue Schweizer Lebensmittelpyramide

Die neue Schweizer Lebensmittelpyramide (Bild 1) stellt die Empfehlungen für ein ausgewogenes und genussvolles Essen und Trinken für gesunde Erwachsene dar. Sie zeigt auf einfache und verständliche Weise, wie viel es von welchen Lebensmitteln braucht. Eine Ernährung nach der Lebensmittelpyramide gewährleistet eine ausreichende Versorgung mit Energie, Nähr- und Schutzstoffen. Sie fördert Gesundheit und Wohlbefinden und trägt dazu bei, Krankheiten vorzubeugen. Die neue Schweizer Lebensmittelpyramide geht aus der bisherigen Lebensmittelpyramide der SGE hervor. Das Pyramidenmodell ist in der Schweiz gut etabliert und wird vielseitig in der Gesundheitsförderung, in der Beratung, in der Aus- und Weiterbildung, in den Medien eingesetzt, um die Empfehlungen für eine ausgewogene Ernährung zu vermitteln. Ziel der jetzt durchgeführten Überarbeitung war es, die Empfehlungen der Lebensmittelpyramide auf ihre wissenschaftliche Aktualität hin zu überprüfen und verständlicher zu formulieren sowie die Pyramide neu zu gestalten. Für die ernährungswissenschaftliche Überprüfung der bisherigen Empfehlungen war eine Expertengruppe mit Wissenschaftlern verschiedener Fachrichtungen verantwortlich. Sie führte eine umfassende Literaturrecherche durch, stellte die aktuellen wissenschaftlichen Erkenntnisse zusammen und bewertete anhand dieser die Empfehlungen. Auf Basis dieser wissenschaftlichen Arbeit und der oben genannten Evaluation überarbeitete und ergänzte eine Arbeitsgruppe mit Ernährungsfachleuten die Empfehlungen. Besonderen Wert wurde darauf gelegt, dass die Empfehlungen den verschiedenen Ansprüchen gerecht werden, das heisst, dass sie zum einen den aktuellen wissenschaftlichen Fakten entsprechen, genügend 42

Bild: SGE/BAG

Bild 1. Die neue Schweizer Lebensmittelpyramide.

Energie und Nährstoffe liefern, die Gesundheit fördern und zum anderen alltagstauglich und flexibel sind, typische Schweizer Essgewohnheiten und -vorlieben berücksichtigen und nicht zuletzt auch ökologischen und sozialen Aspekte gerecht werden.

Neuerungen Bisher war die SGE die alleinige Herausgeberin der Lebensmittelpyramide. Erstmalig treten die Schweizerische Gesellschaft für Ernährung SGE und das Bundesamt für Gesundheit BAG gemeinsam als Herausgeber auf. Die vorliegende Pyramide ist die einzige offiziell anerkannte Lebensmittelpyramide in der Schweiz und trägt neu den Titel «Schweizer Lebensmittelpyramide». Da die bisherigen Ernährungsempfehlungen weiterhin dem aktuellen Wissensstand entsprechen, waren kaum Änderungen nötig. Die empfohlenen Mengen sind nahezu gleich geblieben. Grössere Änderungen gab es sprachlicher Art, um die Verständlichkeit

zu optimieren. Einige Lebensmittelgruppen wurden umbenannt und die Empfehlungen umformuliert. Ein Plus sind die neuen informativen Merkblätter zur Lebensmittelpyramide, welche unter www.sge-ssn.ch/lebensmittelpyramide heruntergeladen werden können. Eine Kurzfassung des Merkblatts dient dem schnellen Überblick und ist in elf Sprachen erhältlich. Die Langfassung des Merkblatts enthält detaillierte Informationen zur ausgewogenen Ernährung und zahlreiche praktische Tipps. Sie ist auf Deutsch, Französisch und Italienisch verfügbar. Quelle: Schweizerischen Gesellschaft für Ernährung Kontakt Der kostenlose SGE-Informationsdienst Nutrinfo beantwortet alle Fragen zur Ernährung und zu Lebensmitteln. Telefon +41 (0)31 385 00 08, Montag bis Freitag, 8.30 bis 12.00 Uhr nutrinfo-d@sge-ssn.ch, www.nutrinfo.ch 3/2012

WERKSTOFFE

«Molekulare Teppiche» im Nanometermasstab

Erstmals geordnete flächige Polymere erzeugt Für eine kleine Sensation in der Synthese-Chemie sorgen Wissenschaftler unter Leitung der ETH Zürich. Erstmals ist es am Institut für Polymere gelungen, flächige Polymere herzustellen, die regelmässig angeordnet eine Art «molekularen Teppich» im Nanometermassstab bilden.

Simone Ulmer Der Chemiker Hermann Staudinger postulierte 1920 an der ETH Zürich die Existenz von Makromolekülen, bestehend aus lauter gleichen Bausteinen, die kettenförmig aneinandergereiht sind. Er erntete dafür in Fachkreisen vorerst Hohn und Unverständnis. Doch Staudinger sollte Recht bekommen: Heute sind die als Polymere bezeichneten Makromoleküle bekannt als Kunststoffe, und bereits 1950 wurde weltweit

pro Kopf ein Kilogramm davon produziert. Mehr als neunzig Jahre nach Staudingers Entdeckung, – für die der Chemiker 1953 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde – werden jährlich etwa 150 Millionen Tonnen Kunststoffe hergestellt. Es entwickelte sich eine gigantische Industrie, deren Produkte aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken sind. Einer Forschungsgruppe unter Leitung von A. Dieter Schlüter, Professor, und Junji Sakamoto, Privatdozent am Institut für Poly-

KERNKRAFTWERKE

CHEMIEANLAGEN INDUSTRIEPARKS

mere an der ETH Zürich, gelang ein entscheidender Durchbruch in der Synthesechemie der Polymere: Sie erzeugten erstmals zweidimensionale Polymere. Schlüter trieb schon seit seiner Habilitation die Frage um, ob Polymere ausschliesslich linear polymerisieren können. Zwar gilt Graphen (Bild 1) als natürlicher Vertreter eines zweidimensionalen Polymers – die Kohlenstoffatome bilden über Dreifachbindungen ein wabenförmiges Muster – , aber es kann nicht kontrolliert synthetisiert werden.

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WERKSTOFFE

Bild: Forschungsgruppe Schlüter/ETHZ

von 470 Nanometern, polymerisierten die Monomere in allen Schichten.

Bild: AlexanderAlUS/Wikipedia

Flächige Polymere mit regelmässigen Strukturen

Bild 1. Modell von Graphen

Intensive Diskussionen führten zum Erfolg Trotzdem, wenn es möglich sei, aus Monomeren «eindimensional» Riesenmoleküle herzustellen, oder etwa Moleküle in der Pharmakologie, die so klein sind, dass sie praktisch «nulldimensional» sind, warum sollte es dann nicht möglich sein, eine Synthesechemie zu entwickeln, die zweidimensionale Moleküle erzeugt? Als Schlüter und Sakamoto vor einigen Jahren an der ETH aufeinander trafen, diskutierten sie intensiv dieses Thema und suchten gemeinsam nach Antworten. Knackpunkt war, oligofunktionale Monomere so zu erzeugen, dass sich diese nicht linear oder gar räumlich, sondern rein flächig miteinander verbinden. Derartige Polymere müssen drei oder mehr konvalente Bindungen zwischen den sich regelmässig wiederholenden Einheiten haben. Die Wissenschaftler mussten herausfinden, welche Verbindungschemie und Umgebung sich für die Herstellung eines solchen «molekularen Teppichs» am besten eignet. Nach intensiven Analysen bisheriger Studien und Möglichkeiten zur synthetischen Erzeugung zweidimensionaler Polymere erwogen sie die Synthese an einer WasserLuft-Grenzfläche oder in einem Einkristall, das heisst, einem Kristall mit einem homogenen Schichtgitter. Entschieden haben sich die Forscher für die zweite Möglichkeit: Mit ihr gelang es dem Doktoranden Patrick Kissel, die von ihm hergestellten speziellen Monomere in geschichtete hexagonale Einkristalle zu kristallisieren. Er generierte hierfür photochemisch empfindliche Moleküle, für die eine solche Anordnung energetisch optimal ist. Bestrahlt mit Licht mit einer Wellenlänge 44

Danach erwärmten die Forscher den Kristall in einem geeigneten Lösungsmittel, um die einzelnen Schichten voneinander abzutrennen. Jede Schicht ist ein zweidimensionales Polymer. Dass es dem Team tatsächlich gelungen war, flächige Polymere mit regelmässigen Strukturen herzustellen, zeigten spezielle Untersuchungen am Elektronenmikroskop, die der Empa-Forscher Rolf Erni und Marta Rossel von der ETH Zürich an der Empa durchführten. Das Polymerisationsverfahren ist so schonend, dass alle funktionellen Gruppen des Monomers auch im Polymer an definierten Stellen erhalten bleiben. Die Forscher haben die komplette strukturelle Kontrolle über die Monomere, wie es beispielsweise bei Graphen nie möglich wäre, da dort mit enorm hohen Temperaturen gearbeitet werden müsste. «Unsere synthetisch hergestellten Polymere sind zwar nicht leitfähig wie Graphen, dafür könnten wir sie aber beispielsweise zum Filtern kleinster Moleküle nutzen», sagt Sakamoto. In den regelmässig angeordneten Polymeren befinden sich nämlich kleine definierte Löcher mit einem Durchmesser im Subnanometerbereich. Winzige Hexagone in den Polymeren, gebildet durch Benzolringe mit drei Ester-Gruppen, können zudem durch ein einfaches hydrolytisches Verfahren entfernt werden. Entstehen würde dadurch ein «Sieb» mit geordneter Struktur, das sich zum selektierten Filtrieren von Molekülen eignet.

Bild 2. Schematische Darstellung eines linearen kettenförmigen Polymers (blaue Kästchen) und eines zweidimensionalen Polymers, bei dem sich die Monomere flächig anordnen. (orange Dreiecke).

haben könnten und deshalb auch andere Anwendungen finden werden. Als Beispiel nennt er die Eigenschaft «Elastizität»: Ineinander verschlungene lineare Polymere ermöglichen, dass ein gespanntes Gummiband zurückschnappt, sobald es losgelassen wird. Da Flächen jedoch kaum miteinander verschlaufen können, dürfte dies bei flächigen Polymeren nicht funktionieren. Zuerst müssen die Forscher jedoch einen Weg finden, grössere Mengen und noch grössere Flächen herzustellen. Die Kristalle haben derzeit eine Grösse von nur 50 Mikrometern. «Das sind auf molekularer Ebene jedoch bereits enorme Polymerisationsgrade», betont Sakamoto. Quelle: ETH Life vom 13. Februar 2012

Unerforschte Physik

Originalpublikation Patrick Kissel, Rolf Erni, W. Bernd Schweizer, Marta D. Rossell, Benjamin T. King, + et al., «A two-dimensional polymer prepared by organic synthesis», Nature Chemistry, Published online 5 February 2012, doi:10.1038/nchem.1265

Bevor sich die Forscher jedoch über konkrete Anwendungen Gedanken machen können, gilt es, die Materialeigenschaften zu charakterisieren. Hier sind laut Schlüter vor allem die Physiker gefragt. Eine der spannenden Fragen wird dabei sein, wie sich ein zweidimensionales Polymer im Vergleich zu einem linearen Polymer verhält, bei dem man über ein gutes physikalisches und technologisches Verständnis verfügt. Schlüter geht davon aus, dass zweidimensionale Polymere eine andere Physik

Kontakt Prof. Dieter Schlüter ETH Zürich Institut für Polymere Wolfgang-Pauli-Strasse 10 CH-8093 Zürich Telefon +41 (0)44 633 63 80 dieter.schluter@mat.ethz.ch www.polychem.mat.ethz.ch 3/2012

WERKSTOFFE

Polymerisation geschäumter Emulsionen

Synthese von makroporösem Polystyrol

Bild 1. Die Polymerisation geschäumter Ölin-Wasser-Emulsionen stellt ein neues Konzept zur Synthese von makroporösem Polystyrolschaum dar.

Renate Hoer Schaum ist nicht gleich Schaum, das wird schon deutlich beim Vergleich eines Spülschwamms mit einem Stück Styroporverpackung. Unterschiedliche Anwendungen stellen verschiedene Anforderungen an einen Schaum, weshalb grosse Anstrengungen unternommen werden, um die Eigenschaften von Schäumen gezielt einzustellen. So spielt neben der chemischen Zusammensetzung auch die Schaumstruktur eine Rolle. Wichtig für das Eigenschaftsprofil sind zum Beispiel die Grösse und die Anzahl der Poren, ob die Poren geschlossen oder miteinander verbunden sind oder wie dick die Polymerstege zwischen zwei Poren sind. «Die hohe Komplexität der herkömmlichen Herstellungsprozesse, bei denen Schäume aus Polymerschmelzen und Treibmitteln gewonnen werden, macht eine Kontrolle über die Morphologie und Eigenschaften des Produkts zu einer grossen Herausforderung», erläutert Cosima Stubenrauch von der Universität Stuttgart. Eine Alternative besteht darin, mikroskopisch kleine Schablonen (Templates) zu 3/2012

benutzen, um dem Schaum die richtige alien oder bioinspirierte Gerüststrukturen. Struktur zu verpassen. Beispielsweise kön- Die Herstellungsmethode ist dabei einfach nen winzige Wassertröpfchen in einer Mo- und vielseitig und stellt eine vielversprenomerlösung feinst verteilt (emulgiert) und chende Alternative zu anderen Templatenach der Polymerisation entfernt werden. basierten Synthesemethoden dar.» Ein anderes Verfahren nutzt Partikel, um Luftblasen in der Reaktionsmischung zu Quelle: Gesellschaft Deutscher Chemiker stabilisieren. Das Team stellt ein neues Konzept zur Syn- Originalpublikation these von makroporösem Polystyrolschaum Fabian Schüler et al., vor: Die Polymerisation geschäumter Öl-in- «Synthese von makroporösem Polystyrol Wasser-Emulsionen. Styrol (die «Ölphase») durch Poly merisation geschäumter wird zunächst in einer wässerigen Phase Emulsionen», emulgiert. Dann wird die durch ein anioni- Angewandte Chemie 124 [9], sches Tensid stabilisierte Emulsion mit 2256–2260 (2012). Stickstoff aufgeschäumt. Dabei entstehen von dicht gepackten Emulsionstropfen umgebene Schaumblasen. Im dritten Schritt Kontakt wird die Polymerisation durch Bestrahlung Prof. Dr. rer. nat. Cosima Stubenrauch mit UV-Licht ausgelöst. Die Emulsionstrop- Universität Stuttgart fen verschmelzen dabei, während die Struk- Institut für Physikalische Chemie tur des Schaums erhalten bleibt. Pfaffenwaldring 55 Die Polymerschäume enthalten Poren, die D-70569 Stuttgart teilweise über «Fenster» miteinander ver- Telefon +49 (0)711 685 64470 bunden sind. «Während die hohe Dichte cosima.stubenrauch@ipc.uni-stuttgart.de des Polymers und die starke Verknüpfung www.ipc.uni-stuttgart.de eine gute mechanische Stabilität gewährleisten, erlaubt die Gegenwart der Visualisierung von Labordaten mit Excel 26.–27.4.12 Fenster den DurchStatistische Analyse von Labordaten mit Excel 5.–6.6.12 fluss von Luft, FluiEinführung in die Biostatistik mit Excel 30.–31.5.12 den oder anderen • Alle Methoden werden mit praxisorientierten Beispielen illustriert Achema 2012, und direkt am PC geübt. Kein mathematischer Formalismus. d N61 Materialien durch Halle 4.1, Stan • Kursort: Basel. Les cours sont aussi disponibles en français. den Schaum», so Statistische Versuchsplanung und Optimierung am PC Teil A: 24.–25.4.12: Einführung, Screening, Modellierung, Optimierung, grafische Analyse. Stubenrauch. «Eine Teil B: 12.–13.6.12: Optimierung von Formulierungen, eigene spezifizierte Versuche, u.v.a. Kontrolle über dieStatistische Qualitäts- und Prozesskontrolle 25.6.12 se Eigenschaften SIX SIGMA GREEN BELT 18 7.–11.5.12 wird für viele AnMethodenvalidierung in der Analytik 30.-31.5.12 wendungen geViele weitere Kurse sind auch verfügbar! wünscht, etwa für AICOS Technologies AG, Efringerstrasse 32, CH-4057 Basel, Tel. 061 686 98 76, Fax 061 686 98 88, E-mail: info@aicos.com www.aicos.com Träger, Filtermateri-

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Quelle: Anorganische Chemie

Als Verpackungen, Isolierungen und Aufprallschutzmaterialien haben Polymerschäume eine grosse kommerzielle Bedeutung. Je nach geplanter Anwendung müssen die Eigenschaftsprofile von Schäumen sehr unterschiedlich sein. Ein deutsch-irisch-französisches Team um Cosima Stubenrauch von der Universität Stuttgart stellt in der Zeitschrift «Angewandte Chemie» eine neue Methode vor, mit der sich strukturierte Schäume kontrolliert herstellen lassen: Die Forscher setzen auf eine Polymerisation geschäumter Öl-in-Wasser-Emulsionen.

Bild: Sylwester Arabas

Fliegendes Labor: Im Ultraleichtflugzeug untersuchen die KIT-Klimaforscher Aerosole direkt in Höhe der Abluftfahnen von Kraftwerken.

Wie Aerosole aus Kraftwerkabgasen auf Wolken und Niederschlag wirken

Saubere Kohleverbrennung beeinflusst das Klima Moderne Kohlekraftwerke entziehen ihren Abgasen Schwefel und Stickstoff und reduzieren die Abgabe umweltgefährlicher Säuren damit deutlich. Einen bislang unbeachteten klimarelevanten Nebeneffekt dieser Technologie haben nun Wissenschaftler des Instituts für Meteorologie und Klimaforschung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) nachgewiesen: Die Reinigung führt zu einer Vervielfachung der Emissionen ultrafeiner Partikel, welche die Wolkenbildung so beeinflussen können, dass es zu geringeren und selteneren, dann jedoch heftigeren Niederschlägen kommt.

Mit komplexen technischen Verfahren entfernen moderne Kohlekraftwerke Schadstoffe aus ihren Abgasen: So minimiert die Rauchgaswäsche Schwefeldioxid auf wenige Prozent, die Selektive Katalytische Reduktion (SCR) setzt Stickstoffdioxid zu Stickstoff und Sauerstoff um. Ein geringer Anteil, etwa zwei Prozent, des verbleibenden Schwefels wird dabei jedoch direkt in Schwefelsäure umgewandelt. 46

«Deren Masse fällt bei der Gesamtschwefelbilanz nicht ins Gewicht, allerdings verteilt sich diese geringe Masse auf eine extrem hohe Anzahl ultrafeiner Schwefelsäuretröpfchen: bis zu 50 000 Partikel pro Kubikzentimeter noch nach 50 Kilometern in der Abluftfahne», sagt Wolfgang Junkermann vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung – Atmosphärische Umweltforschung (IMK-IFU). Ein einzelnes Kraftwerk

gibt dabei so viele Partikel (Aerosole) in die Luft ab wie der Verkehr auf mehreren tausend Kilometern Autobahn. Mit nur wenigen Nanometern Durchmesser seien diese sogar noch kleiner als die feinen Aerosole aus Autoabgasen. Der «Blue Plume» (dt. «blaue Abluftfahne») genannte Effekt ist Kraftwerksingenieuren zwar bekannt, seine Auswirkungen auf die Umwelt sind bislang jedoch wenig unter3/2012

U M W E LT

sucht. «Es ist sehr schwierig, diese ultrafeinen Aerosole in der Luft nachzuweisen und eindeutigen Quellen zuzuordnen», so Junkermann. Die Forscher des IMK-IFU setzen deshalb ein Ultraleichtflugzeug – das kleinste bemannte Umweltforschungsflugzeug der Welt – ein, mit dem sie direkt in Höhe der Abluftfahnen die Emissionen und das Anwachsen der Aerosole verfolgen. Dabei haben sie bei Messungen in Deutschland, der Inneren Mongolei, Australien und Finnland beobachtet, dass die Schwefelsäuretröpfchen in der Atmosphäre innerhalb weniger Stunden zu Wolkenkondensationskernen anwachsen. «Die hohe, zusätzliche Anzahl dieser Kerne führt bei der Ausbildung von Wolken zu einer Verteilung des verfügbaren Wassers auf viele, aber kleinere Wolkentröpfchen. Damit verzögert sich zunächst die Bildung von Regentropfen», erläutert Klimaforscher Junkermann «und die Wahrscheinlichkeit von Starkregen nimmt zu». Anstelle gleichmässiger, regional

verteilter Regenfälle könne es einerseits zu längeren Trockenperioden, andererseits jedoch zu heftigeren Niederschlägen kommen. Wo diese dann schliesslich fallen, sei nicht vorhersehbar. Das hänge von der Windrichtung und Geschwindigkeit in zwei bis fünf Kilometern Höhe ab und könne auch mehr als 1000 Kilometer entfernt sein.

Doppelt Klimarelevant Klimarelevant, so Wolfgang Junkermann, sei das in zweierlei Hinsicht: «Die Umverteilung des Niederschlags ist für die Landwirtschaft in regenarmen Gebieten ein Desaster. Zudem wirkt sich die längere Verweilzeit von Wasserdampf in der mittleren Atmosphäre möglicherweise negativ auf die Strahlungsbilanz und damit auf den Treibhauseffekt aus.» Die Zusammenhänge zwischen lokalen Emissionen, regionaler Auswirkung auf Wol-

ken und Niederschlag sowie auch auf die Energiebilanz der Atmosphäre seien bisher nur unzureichend untersucht und erfordern weitere Experimente und Modellrechnungen. Die KIT-Wissenschaftler wollen mit ihrem «fliegenden Aerosol-Labor» hierzu Daten für Prozessstudien liefern, die mit Bodenstationen, Satelliten und grossen Forschungsflugzeugen nicht erhoben werden können. Quelle: KIT

Originalpublikation Junkermann, W., Vogel, B., and Sutton, M. A., «The climate penalty for clean fossil fuel combustion», Atmos. Chem. Phys. 11, 12917–12924 (2011).

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Tiefere Temperaturen in der Stratosphäre

Verstärkter Ozonabbau über der Arktis Ungewöhnlich kalte Temperaturen verursachten im Winter 2010/2011 die bislang massivste Zerstörung der Ozonschicht über der Arktis: Die Mechanismen, die zum ersten Ozonloch über dem Nordpol führten, haben Wissenschaftler des Instituts für Meteorologie und Klimaforschung (IMK) des KIT untersucht. Demnach kann eine weitere Abkühlung der Ozonschicht den Einfluss ozonzerstörender Stoffe wie etwa Fluorkohlenwasserstoffe (FCKW) verstärken, sodass mit einem wiederholten Auftreten eines Ozonlochs über der Arktis zu rechnen ist.

gewandelt, dass sie die Ozonschicht angreifen und teilweise zerstören. Setze sich der in den vergangenen Jahrzehnten beobachtete Trend zu immer kälteren Temperaturen in der Stratosphäre fort, sei für die Zukunft wiederholt mit dem Auftreten eines arktischen Ozonlochs zu rechnen, so eine der Kernaussagen der Studie.

Klimawandel beeinflusst Entwicklung der Ozonschicht Bild: IMK-ASF, KIT

Bild 1. Ozonloch über der Arktis im März 2011: stark verringerte Ozonwerte (links, dunkelblau) und deutlich erhöhte Konzentration von Chlormonoxid (rechts, rot), das direkt am Ozonabbau beteiligt ist.

Vor knapp einem Jahr beobachteten die Wissenschaftler des IMK gemeinsam mit Kollegen aus Oxford, dass die Ozonzerstörung über der Arktis erstmals Ausmasse erreicht hatte, die mit denen des Ozonlochs über dem Südpol vergleichbar sind. Die KIT-Forscher untersuchten anschliessend, welche besonderen Mechanismen dazu führten. Ein wesentlicher Grund für das Auftreten des arktischen Ozonlochs waren demnach die ungewöhnlich kalten Temperaturen in der Ozonschicht, die in etwa 18 Kilometern Höhe in der Stratosphäre, also der zweiten Schicht der Erdatmosphäre, liegt. Dort werden bei Temperaturen unter –78 ° Celsius Chlorverbindungen, die aus Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW, zum Beispiel Treibgase und Kühlmittel) und anderen Schadstoffen stammen, chemisch so um48

Das Forscherteam des IMK hat dafür Messungen der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre mit dem am KIT entwickelten Satelliteninstrument Mipas analysiert und mit Modellrechnungen untersucht, wie sich eine weitere Abkühlung der Ozonschicht konkret auswirken würde. «Wir haben dabei herausgefunden, dass ein weiteres Sinken der Temperatur um nur ein Grad ausreichen würde, um zu einer fast vollständigen Zerstörung in einzelnen Bereichen der arktischen Ozonschicht zu führen», sagt Björn-Martin Sinnhuber. Beobachtungen über die vergangenen 30 Jahre deuteten darauf hin, dass die Stratosphäre in kalten arktischen Wintern im Mittel um etwa ein Grad pro Jahrzehnt kälter geworden ist. Die weitere Entwicklung der Ozonschicht werde also wesentlich auch vom Klimawandel beeinflusst, so Sinnhuber. Denn während die Zunahme von Kohlendioxid und anderen Treibhausgasen zwar zu einer Erwärmung in den unteren Luftschichten am Erdboden führe, indem ein Teil der Wärmestrahlung von der untersten Schicht der Atmosphäre wieder zum Erdboden zurückgestrahlt werde, bewirke dies gleichzeitig eine Abkühlung der darüber liegenden Luftschichten der Stratosphäre, in denen sich die Ozonschicht befindet.

FCKW noch während Jahrzehnten in Atmosphäre Nach der ersten Entdeckung des antarktischen Ozonlochs Mitte der 1980er-Jahre wurden die FCKW zwar rasch als Verursacher identifiziert und daraufhin im Montrealer Protokoll von 1987 verboten. Dennoch wird es Jahrzehnte dauern, bis diese Stoffe wieder endgültig aus der Atmosphäre entfernt sind. «Eine zukünftige Abkühlung der Stratosphäre würde die Auswirkungen dieser Substanzen auf die Ozonschicht verstärken und damit zusätzlich verlängern», so Sinnhuber. Mögliche Rückkopplungen auf den Klimawandel seien nun zu untersuchen. Die aktuelle Studie ist eingebunden in langfristige Programme des IMK auf diesem Gebiet. So haben die Forscher im Dezember mit einem Höhenforschungsflugzeug von Nordschweden aus neue Messungen in der arktischen Ozonschicht unternommen: Dabei haben sie wiederum ungewöhnlich kalte Temperaturen vorgefunden. Ob sie aber über einen längeren Zeitraum tief genug sein werden, um auch in diesem Winter zu vergleichbar grossen Ozonzerstörungen zu führen, lässt sich derzeit noch nicht vorhersagen. Quelle: KIT

Originalpublikation B.-M. Sinnhuber, G. Stiller, R. Ruhnke, T. von Clarmann, S. Kellmann and J. Aschmann, «Arctic winter 2010/2011 at the brink of an ozone hole», Geophysical Research Letters 38, L24814, 5 PP., (2011). 3/2012

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

Prozessintegration

Energieoptimierung mit Pinch-Analyse Der Schlüssel zu höherer Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit ist die Prozessintegration mittels Pinch-Analyse. Mit ihr lässt sich systematisch aufzeigen, wie die Energieströme in einem Gesamtprozess miteinander gekoppelt werden müssen, um eine optimale Lösung zu erreichen. Der Energiebedarf lässt sich damit bis zu 40 Prozent senken. Die Hochschule Luzern hat PinCH entwickelt, eine benutzerfreundliche Software für die praktische und kostengünstige Durchführung von Pinch-Analysen. Zudem bietet das PinCH-Team umfassende Unterstützung im Bereich Prozessintegration und Pinch-Analysen an. Dazu gehört eine fünftägige Weiterbildung im April/Mai 2012.

Klassische Ansätze der Energieoptimierung konzentrieren sich meistens darauf, die Effizienz einzelner Apparate zu verbessern. Die Erfahrungen zeigen jedoch, dass die optimale Verknüpfung von Energieströmen im Gesamtprozess meist eine grössere Effi zienzsteigerung bringt als die oft kostspielige Verbesserung der einzelnen Wirkungsgrade durch rein technische Massnahmen.

Ein wichtiges Werkzeug der Prozessintegration Prozessintegration ist der gebräuchliche Oberbegriff für eine solche systemorientierte und integrale Methode. Die PinchAnalyse wiederum ist ein wichtiges Werkzeug der Prozessintegration. Die Prozessintegration mithilfe der Pinch-Analyse sichert einen energieeffizienten und kostenoptimalen Betrieb. Entscheidend dafür ist vor allem ihr ganzheitlicher Ansatz: Im Zentrum der Analyse steht nicht die Optimierung einzelner Apparate, sondern des Gesamtsystems.

Thermische Energien machen oft einen grossen Anteil am gesamten Energiebedarf aus. Für die Steigerung der Energieeffizienz ist die prozessinterne Abwärmenutzung deshalb zentral. Genau hier setzt die PinchAnalyse an. Durch eine Pinch-Analyse finden Ingenieurinnen und Ingenieure mit der Zielsetzung eines minimalen Gesamtbetrags von Investitions- und Energiekosten die optimale Verknüpfung der verschiedenen Energieströme. Dadurch können sie in einer strategischen Planung Massnahmen zur Wärmerückgewinnung und verbesserten Energieversorgung ableiten. Auch für die Konzipierung von neuen Anlagen und Prozessen ist die Pinch-Analyse ein wertvolles Instrument. Insgesamt beträgt das Potenzial zur Senkung des Primärenergiebedarfs durch eine Pinch-Analyse bis zu 40 Prozent. Mit Unterstützung des Bundesamtes für Energie BFE und eines Expertenteams hat die Hochschule Luzern – Technik & Architektur die benutzerfreundliche Software PinCH entwickelt: Mit ihr können Pinch-

Analysen praktisch und kostengünstig sowohl in industriellen Grossbetrieben als auch in kleinen und mittleren Unternehmen durchgeführt werden.

Weiterbildung im April Im April/Mai 2012 wird an fünf Tagen an der Hochschule Luzern – Technik & Architektur die Weiterbildung «Energie-Optimierung mit Pinch-Analyse» angeboten, und zwar am 20. und 27. April sowie am 04., 11. und 25. Mai. Eine detaillierte Kursinformation ist unter www.pinch-analyse.ch zu finden.

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

Weiterbildungs- und Kontaktplattform der Prozessindustrie

InPulse: Processing Solutions in Life Sciences Am 26. und 27. September 2012 wird in Basel erstmals die InPulse stattfinden. Organisiert wird die jährlich durchgeführte Veranstaltung vom Ilmac-Team unter der Leitung unseres Gesprächspartners Robert Appel. Die InPulse ist keine Messe im herkömmlichen Sinn, sondern eine Weiterbildungs- und Networkingplattform für Prozesstechnik-Fachleute innerhalb der Life Sciences-Industrie.

«Die InPulse ist als jährliche Schwesterveranstaltung zur Ilmac entstanden. Dies aus dem Bewusstsein heraus, dass es immer schwierig ist, Kongresse, Workshops oder derartige Veranstaltungen im Rahmen einer Messe durchzuführen. Jemand, der an eine Fachmesse geht, geht in der Regel schwergewichtig wegen des Produktangebots und weniger wegen einer Weiterbildung oder Wissensvermittlung», sagt Robert Appel, der Messeleiter der am 26. und 27. September dieses Jahrs erstmals in Basel stattfindenden InPulse. «Wir wollen mit der InPulse eine Alternative zur klassischen Ausstellung schaffen. Wir wollen vor allem den Dialog fördern. Wir nehmen damit den Trend auf, dass Leute, die sich fachlich weiterbilden wollen, nicht unbedingt an eine Messe gehen möchten», sagt Appel. Er suchte nach einer Veranstal-

tungsform, die es erlaubt, die Wissensvermittlung durch angesehene Organisationen mit der Kontaktpflege über Verbands- und Themengrenzen hinweg zu vereinen. Das Resultat eines längeren Prozesses ist das jetzt vorliegende Format. Seine wesentlichen Bestandteile sind in Bild 2 zusammengefasst. ■ Die Messe Basel bietet verschiedenen Themenpartnern (renommierten Verbänden und Schulungsanbietern) die Möglichkeit, im Rahmen der InPulse eine thematisch fokussierte Veranstaltung zu organisieren, an der Vorträge gehalten oder Workshops und Seminare durchgeführt werden. Alle Beiträge richten sich an die gleiche Zielgruppe, nämlich an Prozesstechniker aus der Life Sciences-Branche. Dies ist die einzige Vorgabe der InPulse. Die Themenpartner bestimmen das Programm, sie engagieren die Referenten, sie erheben

Bilder: InPulse

Kurt Hermann, «ChemieXtra»

Bild 1. Robert Appel, Messeleiter

Kursgebühren und werben in ihren Medien, was ein ausgesuchtes Feld interessierter Teilnehmer sicherstellt.

Bild 2. Das Organisationsprinzip der InPulse

■ Die Aussteller, an der InPulse Gastgeber genannt, empfangen ihre Besucher und Gäste an eigens entwickelten Kontakt-Theken («StandPunkte» genannt), welche direkt um den zentralen Loungebereich angeordnet sind (Bild 3). Als Gastgeber kommen gemäss Appel in Betracht: Zulieferer von Produkten und Arbeitsmitteln, Anbieter von Geräten und Verfahren sowie EngineeringDienstleister. Die einheitlich aufgebauten und bezugsfertig ausgerüsteten Stände sind zweckmässig konzipiert (Bild 4). Individuelle Beschriftung, Verpflegung und Nebenkosten sind bereits inklusive. In der Basisversion (Kosten: CHF 8450 + Mwst) bestehen sie aus einer Rückwand, auf der ein Firmenposter angebracht werden kann, 3/2012

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

Bild 3. In der InPulse Lounge mit dem Buffet im Zentrum treffen sich die Messebesucher zum Networken. Rundherum befinden sich die StandPunkte der Gastgeber im InPulse Stage.

Bild 4. Die Gastgeberstände, StandPunkte genannt, sind bewusst einfach gestaltet; sie werden schlüsselfertig übergeben.

sowie einer verschliessbaren Theke und einem integrierten Stehtisch samt Barhockern. Nebst dieser Basisversion gibt es die Premium-Version mit einem eingebauten 30-Zoll-LED-Bildschirm mit Laptop-Anschluss (Kosten: CHF 8955 + Mwst).

tung selbst, sie bezahlen also die Werbung und die Honorare der Referenten. Der InPulse bezahlen sie pro anwesendem Teilnehmer einen Organisationskostenbeitrag für die Infrastruktur. Die Themenpartner erhalten im Gegenzug eine eigene Präsenz im Gastgeberbereich für ihre Eigenwerbung. Appel ist zuständig für das technische Setup der Veranstaltung. Er sucht die Gastgeber für die InPulse, diese wiederum können ihre eigenen Gäste an die InPulse einladen. Zu den Weiterbildungsveranstaltungen haben Gäste keinen Zutritt, sie können diese bei Interesse jedoch direkt beim Themenpartner zusätzlich buchen.

■ In der InPulse Lounge treffen sich die Leute, um zu networken, also zum «Knüpfen und Pflegen von Kontakten, die dem Austausch von Informationen (und dem beruflichen Fortkommen) dienen», wie der Duden das neudeutsche Wort trefflich umschreibt.

Die Themenpartner Appel plant, jeweils fünf bis sechs Themenpartner zu engagieren. Aktuell haben ihre Teilnahme fest zugesagt: • SCG Schweizerische Chemische Gesellschaft • SGVC Schweizerische Gesellschaft für Verfahrens- und ChemieingenieurInnen • SCC Swiss Cleanroom Concept, Magden • Swissi Process Safety GmbH, Basel • Swiss TS Technical Services AG, Wallisellen Genaueres zu den Themen haben bis jetzt nur SCC (Anforderungen an die Reinraumtechnik), SGVC (Micro- und Millireaktoren im Down Stream Processing) und Swissi 3/2012

(1 Tag Kundenbindungs-Event, 1 Tag Laborsicherheit) bekanntgegeben.

Wer kann/soll teilnehmen? Die Veranstaltungsteilnehmer buchen ihre Teilnahme an den InPulse-Weiterbildungsangeboten direkt beim jeweiligen Themenpartner. Alle Teilnehmer haben freien Zugang zur InPulse Lounge mit dem Buffet à discretion und zum integrierten GastgeberBereich mit zahlreichen Fachanbietern. Als Teilnehmer-Zielgruppen nennt Appel: • Ingenieure (Entwickler bis Endprodukt) • Anlageplaner, Anlagenbauer und Anlagenbetreiber • Betriebs-, Produktionsund Wartungsverantwortliche • Qualitäts- und Umweltverantwortliche • Dienstleister und Berater • Studierende, Postdocs Die Branchen ergeben sich aus dem Thema von InPulse: Pharma, Chemie, Nahrungsmittel, also die gleichen Zielgruppen wie bei der Ilmac.

Die Organisation Die Themenpartner nutzen gemeinsam die Infrastruktur und Organisation der InPulse und profitieren so von Synergien. Sie bestreiten die direkten Kosten ihrer Veranstal-

Weitere Informationen Auf www.inpulse.ch sind weitere Informationen erhältlich. Dort kann auch ein Newsletter abonniert werden, in dessen Februarausgabe beispielsweise die Themen der Referate von SCC und Swissi detailliert aufgeführt sind. Kontakt MCH Messe Schweiz (Basel) AG Robert Appel, Messeleiter CH-4005 Basel Telefon +41 (0)58 206 23 70 robert.appel@inpulse.ch www.inpulse.ch 51

Bild: AlexSchelbert.de

Bild 1. Bei Mettler Toledo auf der Analytica 2010

Analytica 2012, München

Besucher in die Welt des Labors entführt Erstmals entstehen in Teilbereichen der Analytica Hallen B1, B2 und A3 echte Laborumgebungen. Internationale Unternehmen präsentieren auf Laborzeilen ihre Geräte im Live-Betrieb. In täglichen Experimentalvorträgen werden die Besucher zu den Schwerpunkthemen Forensik und Klinische Diagnostik, Kunststoffanalytik sowie Lebensmittel- und Wasseranalytik informiert. Die Analytica 2012 findet von 17. bis 20. April in München statt.

Projektleiterin Katja Stolle: «Mit dem Live Lab schaffen wir neue Elemente, die es dem Besucher ermöglichen, sich vor Ort mit dem Hersteller unter tatsächlichen Arbeitsbedingungen über Produkte auszutauschen und individuelle Anwendungsfälle zu diskutieren.» Darüber hinaus greifen Experten aus Industrie und Wissenschaft in täglichen Live-Vorführungen zu den Themen 52

Forensik und Klinische Diagnostik, Kunststoffanalytik sowie Lebensmittel- und Wasseranalytik aktuelle Fragestellungen auf und stellen innovative Methoden und Verfahren vor. Um am Ende den Täter zu fassen, ist die Analytik ein unerlässlicher Bestandteil bei der Spurensuche geworden. Aber nicht nur in der Forensik, auch in der klinischen Di-

agnostik sind moderne Analyseverfahren und molekularbiologische Methoden essenziell. Vor der Kulisse des Live Lab erhalten die Besucher Einblicke in die neuesten Entwicklungen wie der Doping- und Atemgasanalytik. Einer der Höhepunkte ist der Auftritt von Deutschlands bekanntestem Kriminalbiologen Mark Benecke am ersten Messetag. Er trifft mit Hilfe von DNA-Ana3/2012

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

lytik Rückschlüsse auf fiktive Verbrechen und Täter. Im Bereich Lebensmittel- und Wasseranalytik gehen Experten unter anderem der Frage nach, wie sicher Nahrungsmittel sind. Bei der Qualitätskontrolle kann auf analytische Verfahren längst nicht mehr verzichtet werden, um Pestizide oder toxische Rückstände zu charakterisieren und quantitativ zu erfassen. Darüber hinaus wird erörtert, wie Chemikalien auf Mensch und Umwelt wirken und welche Rolle dabei das interdisziplinäre Entwickeln von Gerätesystemen und Methoden in den Umweltwissenschaften spielt. Moderne Werkstoffe und Funktionsmaterialien werden mittlerweile in vielen Bereichen eingesetzt – von der Medizin bis hin zur Elektronik- und Automobilindustrie. Das Live Lab mit dem Schwerpunkt Kunststoffanalytik stellt die Polymeranalytik in den Mittelpunkt und zeigt Entwicklungen aus

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den Bereichen Probenvorbereitung, Permeationsmessungen und Blendanalytik auf.

Breite Unterstützung Unterstützt wird das Live Lab von Agilent, Analytik Jena, Andreas Hettich, Bernd Kraft, BioTek, Bruker, Carl Zeiss, Elga, Eppendorf, GE Healthcare, Gilson, Hirschmann, Hohenloher, HT-CON Unternehmerberatung, Mettler Toledo, Netzsch, Q-LAB, Retsch, SGE, Shimadzu, Waldner und Waters. Zudem unterstützen das Bayerische Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit (LGL) Bayern und das Institut für Wasserchemie und Chemische Balneologie der TU München fachlich den Bereich Lebensmittel- und Wasseranalytik. Der Schwerpunkt Kunststoffanalytik wird gefördert vom Deutschen Kunststoffinstitut.

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Die Analytica 2012 Die Analytica mit der Analytica Conference ist die internationale Leitmesse für Labortechnik, Analytik und Biotechnologie am Messe- und Wirtschaftsstandort München. Besucher sind Entscheider und Anwender aus der Chemie-, Medizin- und Pharmaindustrie sowie aus der industriellen und öffentlichen Forschung. Die Analytica wird im Zwei-JahresRhythmus veranstaltet und hat sich als zentraler Marktplatz für marktfähige Produkte und Lösungen sowie Innovationen etabliert. Die 23. Analytica wird vom 17. bis 20. April 2012 auf dem Gelände der Messe München GmbH stattfinden.

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Partner der Umwelt

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Veranstaltungen MAI 2012 08.05.

08./09.05.

Seminar: Grossvolumige Einspritzungen in der GC Ort: D-89075 Ulm Veranstalter: Novia GmbH, Industriepark Höchst Gebäude B 845, D-65926 Frankfurt Telefon +49 (0)69 305 12020 www.novia.de, info@novia.de

Kurs: IR-Spektroskopie – Einführung und Interpretation der Spektren Ort: CH-4105 Biel-Benken Veranstalter: Sekulab Postfach 28, CH-4448 Läufelfingen dany.christen@bluewin.ch, www.sekulab.ch Kurs: Isolierung und Reinigung von Proteinen Ort: CH-Basel Veranstalter: Sekulab Postfach 28, CH-4448 Läufelfingen dany.christen@bluewin.ch, www.sekulab.ch Seminar: Organische Chemie für Analytiker Ort: D-65026 Frankfurt am Main Veranstalter: Novia GmbH, Industriepark Höchst Gebäude B 845, D-65926 Frankfurt Telefon +49 (0)69 305 12020 www.novia.de, info@novia.de

22./23.05.

Kurs: Tipps und Tricks für fortgeschrittene GC-MS Anwender/-innen Ort: CH-Dübendorf Veranstalter: SKZ – ConSem GmbH Frankfurter Strasse 15–17, D-97082 Würzburg Telefon +49 (0)931 4104 164 anmeldung@skz.de, www.skz.de/seminare

22.–24.05.

Swiss NanoConvention 2012 Ort: CH-Lausanne Kontakt: Swiss Nanoconvention, c/o FSRM Ruelle DuPeyrou 4, CH-2000 Neuchâtel Telefon +41 (0)32 720 09 00 swissnanoconvention2012.ch Info@swissnanoconvention.ch

22.–24.05.

Messe: Sensor+Test 2012 Ort: D-Nürnberg Veranstalter: AMA Service GmbH Von-Münchhausen-Strasse 49, D-31515 Wunstorf Telefon +49 (0)5033 9639 0 info@sensorfairs.com, www.sensorfairs.com

23./24.05.

Messe: Schüttgut Schweiz 2012 Ort: CH-Basel Veranstalter: easyFairs Switzerland GmbH Utengasse 44, CH-4058 Basel Telefon +41 (0)61 228 10 00 www.easyFairs.com, info@easyFairs.com

23./24.05.

Messe: Recycling Technologies Schweiz 2012 Ort: CH-Basel Veranstalter: easyFairs Switzerland GmbH Utengasse 44, CH-4058 Basel Telefon +41 (0)61 228 10 00 www.easyFairs.com, info@easyFairs.com

23./24.05.

Kurs: Einführung in die Gaschromatographie Ort: CH-8952 Schlieren Veranstalter: Sekulab Postfach 28, CH-4448 Läufelfingen dany.christen@bluewin.ch, www.sekulab.ch

09./10.05.

Messe: Labotec Suisse 2012 Ort: CH-Basel Veranstalter: easyFairs Switzerland GmbH Utengasse 44, CH-4058 Basel Telefon +41 (0)61 228 10 00 www.easyFairs.com, info@easyFairs.com

10.05.

Kurs: Interpretationstraining für IR-Spektren Ort: CH-4105 Biel-Benken Veranstalter: Sekulab Postfach 28, CH-4448 Läufelfingen dany.christen@bluewin.ch, www.sekulab.ch

10./11.05.

Aufbaukurs: Pulverdiffraktometrie Ort: D-Frankfurt am Main Veranstalter: Gesellschaft Deutscher Chemiker e. V. Postfach 90 04 40, D-60444 Frankfurt am Main Telefon +49 (0)69 7917 291 / 364 www.gdch.de/fortbildung, fb@gdch.de

30.05.

Seminar: HPLC in der Lebensmittelanalytik Ort: D-20095 Hamburg Veranstalter: Novia GmbH, Industriepark Höchst Gebäude B 845, D-65926 Frankfurt Telefon +49 (0)69 305 12020 www.novia.de, info@novia.de

21./22.05.

Kurs: Strukturaufklärung SKL12-21 in der Chemie Ort: CH-8057 Zürich Veranstalter: Sekulab Postfach 28, CH-4448 Läufelfingen dany.christen@bluewin.ch, www.sekulab.ch

30.05.

HPLC-Praxiskurs für Einsteiger Ort: D-Frankfurt am Main Veranstalter: Novia GmbH, Industriepark Höchst Gebäude B 845, D-65926 Frankfurt Telefon +49 (0)69 305 12020 www.novia.de, info@novia.de

22.05.

Anwenderforum: Gaschromatographie Ort: D-65812 Bad Soden am Taunus Veranstalter: Novia GmbH, Industriepark Höchst Gebäude B 845, D-65926 Frankfurt Telefon +49 (0)69 305 12020 www.novia.de, info@novia.de

31.05.– 01./06.

Seminar: Qualitätsmanagement im Alltag Ort: CH-4600 Olten Veranstalter: Quality Service Zürich AG Postfach 6335, CH-8050 Zürich Telefon +41 (0)44 350 46 65 www.quality-service.ch, info@quality-service.ch

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PANORAMA

Vom Ein- zum Vielzeller

Fossile Vorläufer der ersten Tiere Einzellige Organismen, die vor über einer halben Milliarde Jahre gelebt haben und deren Fossilien in China gefunden wurden, sind die unmittelbaren Vorläufer der frühesten Tiere. Die amöbenartigen Einzeller haben sich in zwei, vier, acht usw. Zellen geteilt, wie es heute tierische (und menschliche) Embryonen tun. Bisher wurden die so entstandenen Zellhaufen für frühe tierische Embryonen gehalten. Forschungsteams der Universität Bristol, des Schwedischen Museums für Naturkunde und des Paul Scherrer Instituts haben herausgefunden, dass sich die einzelnen Zellen voneinander lösten und Sporen bildeten, die zu neuen Zellhaufen werden konnten. Diese Organismen könnten einem der ersten Schritte vom Ein- zum Vielzeller in der Entwicklung richtiger Tiere entsprechen.

Bild: Stefan Bengtson, Swedish Museum of Natural Histor y

der Zellteilung erinnert so stark an tierische (und menschliche) Embryonalentwicklung, dass man diese Organismen bislang für die Embryonen frühester Tiere gehalten hat.

Untersuchungen am PSI

Bild 1. 570 Millionen Jahre alter vielzelliger Sporenkörper während der Zell- und Zellkernteilung. Die untersuchten Fossilien stammen aus Südchina. Die Aufnahmen wurden mithilfe der Röntgentomografie an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz erstellt.

Alles Leben auf der Erde ist aus einem gemeinsamen einzelligen Vorfahren entstanden. Zu verschiedenen Zeiten in der Erdgeschichte taten sich Einzeller zusammen, um zu Vielzellern zu werden und so beispielsweise die Grundlage für die unüberschaubare Vielfalt der Tiere zu schaffen. Leider sind diese einschneidenden evolutionären Schritte kaum durch Fossilien belegt. Die Fossilien, über die in der neuesten Ausgabe von «Science» berichtet wird, bewahren verschiedene Stufen im Lebenszyklus eines amöbenähnlichen Organismus, der sich in einem ungeschlechtlichen Vorgang teilt, sodass zunächst zwei, dann vier, acht, sechzehn usw. Zellen entstehen. Am Ende entstehen Hunderttausende sporenartige Zellen, die freigesetzt werden und den Zyklus neu beginnen lassen können. Die Art 3/2012

Die Forscher haben die mikroskopisch kleinen Fossilien mit hochenergetischem Röntgenlicht aus der Synchrotron Lichtquelle Schweiz des Paul Scherrer Instituts untersucht. Dabei wurde die Anordnung der Zellen innerhalb der umgebenden Schutzhülle sichtbar. Eigentlich hätten diese Organismen gar nicht zu Fossilien werden dürfen – es handelte sich ja nur um zähflüssige Zellansammlungen. Da sie aber in Sedimenten vergraben waren, die reich an Phosphat sind, konnte dieses in die Zellwände eindringen und sie zu Stein werden lassen. Dazu Therese Huldtgren (Universität Stockholm): «Die Fossilien sind faszinierend – sogar die Zellkerne sind erhalten.» John Cunningham (University of Bristol) sagt: «Wir haben einen Teilchenbeschleuniger, die Synchrotron Lichtquelle SLS, für unsere Untersuchungen genutzt. Damit konnten wir ein perfektes Computermodell des Fossils erstellen, das wir in beliebiger Weise virtuell aufschneiden konnten – ohne das wirkliche Fossil zu beschädigen. Anders hätten wir diese Fossilien gar nicht untersuchen können.» Marco Stampanoni, Leitender Wissenschaftler an der Röntgentomografie-Strahllinie der SLS fügt hinzu: «Unser tomografisches Synchrotronmikroskop ist über die Jahre immer weiter verbessert worden und liefert nun dreidimensionale Informationen über winzige Fossilien bis auf die Zellebene. Und

das mit einmaliger Qualität und Zuverlässigkeit. So kann man in wenigen Minuten zerstörungsfrei die morphologische Struktur mit einer Genauigkeit von Tausendsteln eines Millimeters bestimmen.» Mit der Methode der Röntgentomografie konnte bewiesen werden, dass die Fossilien Eigenschaften aufweisen, die mehrzellige Embryonen nicht haben. Das hat die Forscher darauf gebracht, dass diese Fossilien keine Tiere und keine Embryonen waren, sondern vielmehr Sporenkörper einzelliger Vorfahren der Tiere. Philip Donghue (University of Bristol) sagt: «Vieles von dem, was in den vergangenen zehn Jahren über diese Fossilien geschrieben worden ist, ist einfach falsch.» Stefan Bengtson (Schwedisches Museum für Naturkunde) fügt hinzu: «Diese Fossilien zwingen uns, neu darüber nachzudenken, wie sich Tiere entwickelt haben, bei denen viele Zellen grössere Organismen bilden.» Quelle: PSI Originalpublikation Therese Huldtgren, et al., «Fossilized Nuclei and Germination Structures Identify Ediacaran ‹Animal Embryos› as Encysting Protists», Science 334 [6063], 1696–1699 (2011). Kontakt Prof. Marco Stampanoni Labor für Makromoleküle und Bioimaging am Paul Scherrer Institut und Institut für Biomedizinische Technik der Universität und der ETH Zürich CH-5232 Villigen PSI Telefon +41 (0)56 310 4724 marco.stampanoni@psi.ch 55

PRODUKTE

Multimode microplate reader ible in vivo assay platforms. Quantifying reporter levels in living zebrafish provides a versatile means of alleviating this road block.»

Tecan’s Infinite M1000 multimode microplate reader has enabled scientists in the Department of Cellular Biology and Anatomy at Georgia Health Sciences University (GHSU), USA, to develop a high throughput system for reporterbased drug screening assays in living zebrafish disease models 1. Dr Jeff Mumm, Assistant Professor at GHSU, explained: «Quantitative microplate reader systems have revolutionized the pace of drug discovery, enabling the development of reporter-based in vitro and in silico assays that allow high throughput screening (HTS). However, biological validation has become a bottleneck in the drug discovery process, due to a lack of HTS-compat-

1 Walker SL, et al. (2012) «Automated Reporter Quantification In Vivo: High-Throughput Screening Method for Reporter-Based Assays in Zebrafish», PLoS ONE, published 04 Jan 2012.

«The flexibility of the Infinite M1000 has allowed us to develop a sim ple and cost-effective automated screening method based on fluorescent or luminescent reporter detection in live zebrafish. Using this method we have been able to quantify the loss and regeneration of targeted cells in zebrafish disease models, as well as small moleculeinduced changes in disease-linked molecular signaling pathways. High signal to noise ratios allow us to monitor changes in individual fish – which accounts for wide reporter level variance across populations by normalizing signals to each individual’s ground state – enabling us to detect long-term changes over several days. This powerful technique will benefit a wide variety of high throughput chemical and genetic screens in live zebrafish, potentially accelerating the validation of new drugs.» To find out more on Tecan’s Infinite M1000, visit www.tecan.com/InfiniteM1000

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Drehzahlgeregelte Vakuumpumpe mit Fernbedienung und PC-Steuerung Bisher nicht gekannte Flexibilität im Labor schafft das Vakuumsystem SC 920 von KNF Lab: Dank einer Fernbedienung über Funk muss das System nicht in der Nähe der Prozessapparatur aufgestellt werden. Vielmehr lässt es sich in Labormöbeln verstauen oder ohne lästige Kabeldurchführung in einem Laborabzug platzieren. Über die drahtlose Fernbedienung mit intuitiver Benutzerführung wird das Vakuumssystem gesteuert und können ablaufende Prozesse kontrolliert werden. Vier Betriebsmodi stehen zur Verfügung: Abpumpen, Druckregelung, Automatik – das System sucht selbstständig den Dampfdruck der Probe – und eine individuelle Druckfunktion, in der der Druck nach einem durch den Benutzer vorgegeben Profil geregelt wird. Aus allen Modi kann jederzeit in den manuellen Betrieb gewechselt werden. Das Vakuumsystem umfasst eine Vakuumpumpe mit elektronischer Regelung, einen Auffangkolben an der Saugseite, einen Hochleistungs-Kondensator mit Auffangkolben an der Druckseite sowie das Handterminal zur Fernbedienung. Zusätzlich ist im Lieferumfang eine Software enthalten, mit der das Vakuumsystem auch von einem PC aus bedient werden kann. Besonderheit dabei: Druckverläufe lassen sich speichern und später wieder aufrufen.

Kurze Prozesszeiten sind eine auffällige Eigenschaft des neuen Vakuumsystems, zurückzuführen auf eine intelligente Druckregelung und das patentierte Membran-Stabilisierungssystem der Pumpe. Das Endvakuum des leise arbeitenden Vakuumsystems beträgt 2 bar abs., die maximale Förderleistung 20 l/ min. Alle gasführenden Teile sind aus chemisch beständigen Materialien gefertigt.

KNF Neuberger AG Stockenstrasse 6 CH-8362 Balterswil Telefon +41 (0)71 971 14 85 knf@knf.ch www.knf.ch

Hochwertige Gewebekultur-Kunststoffprodukte

Seit vielen Jahren stellt Porvair Sciences Mikroplatten mit Gewebekultur für wissenschaftliche Anwendungen her. Nun hat das Unternehmen eine neue Reihe sorgfältig

ausgewählter Gewebekultur-Kunststoffprodukte zum Laborgebrauch vorgestellt, die alle einer strengen Qualitätskontrolle unterliegen. Das neue Sortiment von Gewebekultur-Kunststoffprodukten entspricht den höchsten internationalen Standards für Materialqualität, optische Oberflächenpolitur, Gewebekulturverarbeitung, Sterilität und Packungssicherheit und wird in einem neuen Katalog vorgestellt, der unter www.epigeneticsexpress. com heruntergeladen werden kann. Porvair hat den globalen Markt intensiv untersucht, sodass nur die besten Kunststoff- und epigeneti-

schen Verbrauchsprodukte mit Zubehör für Zell- und Gewebekulturen in die neue Produktreihe aufgenommen wurden. In den Testlabors in Grossbritannien wurden umfangreiche Investitionen getätigt, um sicherzustellen, dass die Produkte von gleichbleibend hoher Qualität sind. Die Herstellung der neuen Produktreihe erfolgt in einem Reinraum der Klasse 100.000/ISO-Klasse V, der streng den Fertigungsstandards gemäss ISO 9001:2008 und EN ISO 13485:2003 entspricht. So sind alle Produkte frei von DNA/ RNA, DNase/RNase und Pyrogen-

Verunreinigungen. Die meisten Produkte sind auch mit Gammastrahlen sterilisiert erhältlich. Testberichte, in denen das Zellwachstum in Flaschen, Petrischalen, Platten, Röhrchen und Pipetten aus der neuen Produktpalette von Porvair mit Gewebekultur-Kunststoffprodukten einer führenden Marke verglichen wird, sind zum Download verfügbar auf www.epigeneticsexpress.com Porvair Sciences Ltd. Telefon +44 (0)1372 824290 int.sales@porvair-sciences.com www.porvair-sciences.com

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PRODUKTE

Core-Shell-HPLC-/UHPLC-Säulen für die Protein- und Peptidanalytik Phenomenex Inc., ein führender Hersteller innovativer Lösungen für die Chromatografie und die Brechbühler AG, der exklusive Vertriebspartner für Phenomenex-Produkte in der Schweiz, stellen die neuen Aeris Core-Shell-HPLC-/UHPLCSäulen für die Analytik von Proteinen und Peptiden vor. Die Hochleistungssäulen bieten bessere Auflösung und Peak-Kapazitäten als bisherige Biochromatografiesäulen. Sie erreichen, die Leistung von sub2-µm-Partikeln auf allen gängigen HPLC-Systemen. Zusätzlich zeigen sie nahezu kein Phasenbluten; sie eignen sich daher ausgezeichnet für Methoden mit MS-Detektion. Aeris Core-Shell-Partikel gibt es sowohl mit grossen als auch kleinen Poren. Aeris Widepore-3,6-µm

Core-Shell-Säulen wurden für die Trennung intakter Proteine und Polypeptide optimiert. Sie sind in drei Selektivitäten verfügbar: XB-C18, XB-C8 und C4. Da die 3,6-µm-Core-Shell-Partikel geringere Gegendrücke produzieren als traditionelle Hochleistungsmaterialien, können längere Säulen eingesetzt werden oder mehrere Säulen gekoppelt werden. Dadurch kann die Trennleistung auf sämtlichen HPLC- und UHPLC-Systemen gesteigert werden. Aeris Peptide-3,6-µm- und 1,7-µmPartikel mit kleinen Poren, empfehlen sich für die Analytik von kleinen Peptiden und das Erstellen von Peptid-Maps. Die neuartige XBC18-Phase bietet eine ausgezeich-

nete Selektivität für die Trennung von Peptiden. Aeris Peptide-3,6µm-Partikel liefern ultra-hohe Trennleistungen bei Gegendrücken, die innerhalb der Druckgrenzen sowohl von HPLC als auch UHPLC Systemen liegen. Mit UHPLC-Systemen können die 1,7-µm-AerisSäulen bessere Trennleistungen liefern als die mit vollporösen sub2-µm-Partikeln gepackten Säulen. «Die neuen Aeris-Säulen können mit geringen Anpassungen für bestehende Methoden eingesetzt werden, die in Qualitätssteigerungen der Auflösung und der Trennleistung resultieren», erklärt Patrick Kugel, zuständiger Verkaufsleiter für Phenomenex-Produkte bei Brechbühler AG. Zusätzlich stehen dem Anwender Spezialisten zur Verfügung, die bei Fragen der Metho-

denentwicklung und -optimierung gerne weiterhelfen. Brechbühler AG Steinwiesenstrasse 3 CH-8952 Schlieren Telefon +41 (0)44 732 31 31 sales@brechbuehler.ch www.brechbuehler.ch

Hochgenaue Viskositätsergebnisse aus 0,4 ml Probe dies mit einer Genauigkeit von bis zu 0,5 % und einer Wiederholbarkeit von bis zu 0,1 %.

Das neue modulare Mikroviskosimeter von Anton Paar ermöglicht eine hochgenaue Viskositätsbestimmung aus einem Probenvolumen von nur 400 µl. Die Ergebnisse gestatten tiefe Einblicke in die Viskosität von Flüssigkeiten, und

Das Mikroviskosimeter ist als eigenständiges Viskosimeter erhältlich oder in Kombination mit dem Dichtemessgerät DMA M zur gleichzeitigen Bestimmung der Dichte, der kinematischen Viskosität und der dynamischen Viskosität. Kombinationen mit Messgeräten zur Bestimmung anderer Parameter wie etwa der Schallgeschwindigkeit sind ebenfalls erhältlich. Je nach Aufgabe bietet das Mikroviskosimeter folgende Vorteile: ■ Leicht bedienbares Viskosimeter: Beim manuellen Betrieb müssen lediglich die Messmethode ge-

wählt, die Probe eingefüllt und «Start» gedrückt werden. Durch den Plug-and-Play-Anschluss eines Probenwechslers ist eine automatische Messung von bis zu 96 Proben per Knopfdruck möglich. Die Temperaturkontrolle erfolgt schnell und präzise. Unter optimalen Bedingungen stehen die Ergebnisse bereits nach 30 Sekunden bereit. ■ Kugelroll-Rheometer für niedrige Viskositäten: Das Lovis 2000 M/ ME ist gleichzeitig ein KugelrollRheometer für niedrige Viskosität. Es bietet die Möglichkeit, die Neigung und somit die Scherrate zu verändern. Das Mikroviskosimeter bestimmt hierzu bei Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität die Scherraten-Abhängigkeit und ermöglicht

somit die Extrapolation auf die NullScherviskosität. ■ Allround-Viskosimeter: Das Lovis 2000 M/ME wurde speziell für Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität entwickelt, kann aber bei beliebigen Temperaturen zwischen 5 und 100 °C auch für Viskositätsmessungen von Proben mit bis zu 10 000 mPa.s verwendet werden. Es eignet sich auch zur Messung von korrosiven oder aggressiven Proben. Anton Paar Switzerland AG Bleiche West CH-4800 Zofingen Telefon +41 (0)62 745 16 80 info.ch@anton-paar.com www.anton-paar.com

Kondensatableiter für Steril- und Aseptikanwendungen Zur Sicherstellung einwandfreier Endprodukte im Betrieb von pharmazeutischen und biochemischen Anlagen ist die Reinigung und Sterilisation von Rohrleitungen, Armaturen, Behältern und Reaktoren essentiell. Dies stellt sehr hohe Anforderungen an die Regelung und Ausrüstung: die Wahl der optimalen Kondensatableiter spielt für die Stabilität des Prozesses wie auch für die benötigten Reinigungszeiten eine wichtige Rolle.

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Die Edelstahl-Sterilkondensatableiter SMK 22, SMK 22-51 und SMK 22-81 eignen sich mit ihrer hochwertigen Regelmembran ideal für SIP-Anwendungen. Sie sorgen sowohl für die notwendige Abtötung von Mikroorganismen durch eine schnelle Aufheizperiode als auch für eine staufreie Ableitung. Aufgrund ihrer geringen Oberflächen sind sie in der Lage, rasch auf sich ändernde Temperaturen oder Betriebszustände zu reagieren. Der

totraumarme Membranregler bietet wenig Angriffsfläche für Ablagerungen oder Verunreinigungen, was bei richtiger Auswahl und Dimensionierung des Kondensatableitersystems ein sicheres und zuverlässiges Sterilisieren gewährleistet. André Ramseyer AG Industriestrasse 32 CH-3175 Flamatt Telefon +41 (0)31 744 00 00 info@ramseyer.ch, www.ramseyer.ch

PRODUKTE

Online-TOC-Analyse mit neuen Kommunikationswegen

Das stetig wachsende Umweltbewusstsein hat den Einsatz von Online-TOC-Analysegeräten für Umweltanwendungen in der ganzen Welt gesteigert. Der Markt für organische Schadstoffmessung expan-

diert. Die Online-TOC-Technologie wird beispielsweise eingesetzt, um das organische Schadstoffniveau in Fabrikabwässern hinsichtlich CSD zu vermindern (chemischer Sauerstoffbedarf). Die digitale Modbus-Funktion des neuen TOC-4200 Online-Analysators von Shimadzu erlaubt die Zweiwege-Kommunikation mit mehreren Geräten über eine einzige integrierte Signalleitung, was auch den elektrischen Verdrahtungsaufwand verringert. Modbus ermöglicht die Anbindung an bidirektionale Kommunikationsnetzwerke. Mit der optionalen web-basierten Überwachungsfunktion ist der Zugriff auf Messdaten oder Gerätefunktion von jedem vernetzten Computer weltweit möglich. Der eco-Modus reduziert Verbrauchsmaterialien, indem der Einsatz von Trägergas und der Betrieb der Probenpumpe nur dann erfolgt, wenn es für die Messungen notwendig ist. Die laufenden Kosten

Neue Transmitterspeisegeräte für eigensichere Anwendungen bis SIL 3

Die bewährten Transmitterspeisegeräte des K- und des H-Systems von Pepperl+Fuchs wurden um je zwei weitere Module ergänzt. Sie sind für eigensichere Anwendungen bis SIL 3 gemäss EN61508 konzipiert. Sie haben den Vorteil, dass mit nur einem Transmitter ein eigensicherer Signalkreis für SIL 3 aufgebaut werden kann. Dies war bislang mit zwei getrennten Eingängen möglich, die aus Redundanzgründen beide überwacht werden mussten. Zusätzlich werden interne Diag nosefunktionen über einen Ausgang und eine rote LED gemeldet. Ein weiterer Vorteil der neuen Module ist, dass bei Anwendungen in SIL 2 die vorgeschriebenen Prüfintervalle verlängert werden. Die neuen, einkanaligen Transmitter-

speisegeräte KCD2-STC-Ex.1ES und KFD2-STC4-Ex1.ES sind lediglich 12,5 bzw. 20 mm breit und bieten ein aktives und passives 4…20mA- sowie 1…5-V-Ausgangssignal zur Steuerungsebene an. Sie ergänzen das K-System, das etwa 150 unterschiedliche eigensichere Trennbausteine und Signaltrenner umfasst. Die Montage auf der Normschiene (35 mm) mit Power Rail ermöglicht eine Information über die interne Diagnose mit einem Ausfallsignal. Für das H-System, bei dem die Module auf vorverdrahtete Termination Boards montiert werden, wurden die beiden platzsparende Transmitterspeisegeräte HiC2025ES und HiD2025ES entwickelt. Sie haben eine Breite von 12,5 bzw. 18 mm und sind kompatibel zu den bestehenden Termination Boards dieses Systems. Pepperl+Fuchs AG Sägeweg 7 CH-2557 Studen BE Telefon +41 (0)32 374 76 80 triedweg@ch.pepperl-fuchs.com www.pepperl-fuchs.ch

sinken auch durch das multifunktionale Probeninjektionssystem, das mit weniger Bauteilen auskommt, da Pumpe, Ventil, acht Anschlüsse und eine Spritze integriert sind. Offline-Messungen lassen sich auch durchführen, ohne den Online-Betrieb abzubrechen. Letzterer wird automatisch fortgesetzt, sobald die Offline-Analysen beendet sind – was effizientere Messungen gewährleistet. Um einen reibungslosen Messablauf zu gewährleisten, erfasst der TOC-4200 den Verbrauch der notwendigen Reagenzien. Rechtzeitig wird eine Meldung ausgegeben, um die Reagenzien wieder aufzufüllen. Dadurch werden unnötige Messunterbrechungen vermieden. Das Gerät kann Messdaten und Kalibrierprotokoll bis zu einem Jahr speichern. Sie sind durch Übertragung auf einen USB-Stick zugänglich; von wichtigen Messdaten oder Methoden lassen sich innerhalb des Geräts Sicherheitskopien an-

fertigen. Zahlreiche Kits erweitern das Anwendungsspektrum: Das Kit für stark salzhaltige Proben verlängert das Wartungsintervall bis um das 1O-fache, wenn Seewasser, Abwässer oder andere Proben mit hohen Salzgehalten zu messen sind. Das TN-Messmodul ermöglicht, den Gesamtstickstoff (TN) über katalytische Verbrennung und Chemilumineszenz-Nachweis zu erfassen. Ein optional erhältliches, hochempfindliches Kit erlaubt Probenmessungen mit TOC-Konzentrationen unterhalb von 1 mg C/l, wie bei Grundwasser, Trinkwasser oder aufgearbeitetem deionisiertem Wasser aus der Halbleiterproduktion.

Shimadzu Schweiz GmbH Römerstrasse 3 CH-4153 Reinach Telefon +41 (0)61 717 93 33 info@shimadzu.ch www.shimadzu.ch

New life injected into environmental science

Picarro, a laboratory instrument manufacturer specializing in isotope analysis for the environmental sector, is using Tecan’s Cavro Centris Pumps as part of an innovative atmospheric water vapor isotope analyzer. Based on Cavity RingDown Spectroscopy (CRDS), the Picarro analyzer provides environmental scientists with important information on the movement and cycling of water around the world, by measuring the ratio between environmentally significant isotopes such as 1H and 2H or 16O and 18O. Gregor Hsiao, Product Marketing Manager at Picarro, explained: «Our customers rely on fully automated, standalone systems which are able to operate autonomously in remote and inaccessible locations for prolonged periods. To achieve the quality of data required, it is neces-

sary to perform regular, unattended calibration checks using known calibration standards, and so we began developing a module that would provide this functionality.» «The Picarro analyzer requires vaporization of very small volumes of liquid standards which, in turn, requires very accurate control of flow rates and injection volumes. We needed incredibly high performance fluidics transport, combined with extremely reliable operation, to ensure consistent performance during days, weeks or even months of continuous operation. Tecan’s Cavro Centris Pump can provide this accuracy while coping with the demanding operational needs of the application, and is compact enough to be easily integrated into our platform. The system has two Centris units – each delivering a separate calibration standard – allowing our instruments to perform optimally for prolonged periods in harsh and challenging conditions.» Tecan Trading AG Seestrasse 103 CH-8708 Männedorf Phone +41 (0)44 922 81 11 info@tecan.com, www.tecan.com

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LIEFERANTENVERZEICHNIS

ABZUGKAPPELLEN M I T A - K O H L E F I LT E R

A U F T R A G S A N A LY S E N

BERSTSCHEIBEN

TECHEMA AG

SKAN AG Postfach CH-4009 Basel info@skan.ch

info@techema.ch www.techema.ch

Tel. 061 485 44 44 Fax 061 485 44 45 www.skan.ch

A N L A G E N - U N D A P PA R AT E B A U

AUFTRAGSSYNTHESEN

CH-4105 Biel-Benken Telefon +41 61 381 45 09

BIOREAKTOREN/ BIOCONTROLLER

Industrie Neuhof 30 3422 Kirchberg Tel. +41 34 447 70 00 Fax +41 34 447 70 07

Anlagenbau AG

info@anlagenbau.ch Ihr Partner für Prozesstechnik www.anlagenbau.ch

BAKTERIOLOGIE/ MIKROBIOLOGIE

ANLAGENBAU

BIOSICHERHEITSANLAGEN

JAG Jakob AG Prozesstechnik Industriestrasse 20 2555 Brügg Tel. +41 32 374 30 30 www.jag.ch

Industriestrasse 7 CH-5522 Tägerig Tel. 056 481 70 60 Fax 056 481 70 68 EGT CHEMIE AG www.egtchemie.ch

SKAN AG

BEDIEN- UND VISUALISIERUNGSSYSTEME IM EX-BEREICH

CHEMIE- UND BIOSENSOREN

Postfach CH-4009 Basel info@skan.ch

Tel. 061 485 44 44 Fax 061 485 44 45 www.skan.ch

ANLAGENKENNZEICHNUNG

Center for Chemical Information Technology

CSF Wunderle GmbH Ebnatstrasse 127 · CH-8200 Schaffhausen Tel. +41 52 6434665 · Fax +41 52 6434687 info@csfwunderle.com · www.csfwunderle.com

C-Cit AG Sägeweg 7 · 2557 CH-Studen Telefon +41 32 374 76 76 · Telefax +41 32 374 76 78 info@ch.pepperl-fuchs.com · www.pepperl-fuchs.ch

Einsiedlerstr. 29 · 8020 Wädenswil Telefon +41 43 477 85 55 Telefax +41 43 477 85 57 info@c-cit.ch · www.c-cit.ch

A R M AT U R E N

ARTA Armaturen- und Tankgerätebau GmbH & Co. KG

Postfach 1248 D-65571 Diez/Lahn Tel. +49 6432 914 740 Fax +49 6432 914 712 info@arta-gmbh.de www.arta-gmbh.de

ASEPTISCHE VENTILE Industriestrasse 32 Postfach 18 CH-3175 Flamatt ANDRÉ RAMSEYER AG Tel. 031 744 00 00 Fax 031 741 25 55 info@ramseyer.ch www.ramseyer.ch

A U F T R A G S A N A LY S E N In Grosswiesen 14 8044 Gockhausen/Zürich Tel. 044 881 20 10 www.emott.ch

EMOTT AG

GMP zert. / FDA approved

Labor für Festkörperanalytik & Elektronenmikroskopie

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B E R AT U N G T E C H N I S C H E

CHEMIEDISTRIBUTION

CHEMGINEERING TECHNOLOGY AG Güterstrasse 107 CH-4133 Pratteln

Telefon +41 61 467 54 54 www.chemgineering.com

BERSTSCHEIBEN Industriestrasse 32 Postfach 18 CH-3175 Flamatt ANDRÉ RAMSEYER AG Tel. 031 744 00 00 Fax 031 741 25 55 info@ramseyer.ch www.ramseyer.ch

BTC Speciality Chemical Distribution

Klybeckstrasse 141 4057 Basel Tel. +41 44 781 94 14 Fax +41 44 781 94 12 accueil.contact@btc-europe.com www.btc-fr.com

Industriestrasse 7 CH-5522 Tägerig Tel. 056 481 70 60 Fax 056 481 70 68 EGT CHEMIE AG www.egtchemie.ch

C H R O M AT O G R A P H I E

STRIKO Verfahrenstechnik W. Strikfeldt & Koch GmbH Tel. +49 2261 98 55-25 Fax +49 2261 7 24-88 berstscheiben@striko.de www.striko.de

Brechbühler AG Steinwiesenstrasse 3 CH-8952 Schlieren

Tel. +41 44 732 31 31 Fax +41 44 730 61 41 www.brechbuehler.ch sales@brechbuehler.ch

LIEFERANTENVERZEICHNIS

CHROMATOGRAPHIE/PROTEIN/VIREN/ PHAGEN/DNA-AUFREINIGUNG/ANALYTIK

BIA SeparaƟons GesmbH Liquid Chromatography RedesignedTM

Monolitmaterial zur schnellen Aufreinigung von Makromolekülen wie Viren / Phagen / AnƟkörpern / Proteinen / Endotoxinenƞernungen von AnalyƟk bis industrial scale von disposible bis prep/ BIA Verkaufsleiter D/CH/NL: Tobias Baechle, Mobil +49 (0)171 / 274 31 39 tobias.baechle@monoliths.com www.biaseparaƟons.com

C H R O M AT O G R A P H I E S Ä U L E N

Geissbrunnenweg 14 CH-4452 Itingen BL info@sebio.ch

Tel. 061 971 83 44 Fax 061 971 83 45 www.sebio.ch

C O N TA I N M E N T / G L O V E - B O X E N

DOSIERPUMPEN

SKAN AG Postfach CH-4009 Basel info@skan.ch

Tel. 061 485 44 44 Fax 061 485 44 45 www.skan.ch

DA M P FA R M AT U R E N

SKAN AG

Industriestrasse 32 Postfach 18 CH-3175 Flamatt ANDRÉ RAMSEYER AG Tel. 031 744 00 00 Fax 031 741 25 55 info@ramseyer.ch www.ramseyer.ch

Spirax Sarco AG

Täfernstrasse 4 CH-5405 Baden-Dättwil Tel. 056 676 70 00 Fax 056 676 70 49 www.waters.com

ProMinent Dosiertechnik AG

Trockenloostrasse 85 8105 Regensdorf Tel. +41 44 870 61 11 Fax +41 44 841 09 73 info@prominent.ch www.prominent.ch

Regelgeräte & Armaturen

Postfach CH-4009 Basel info@skan.ch

Tel. 061 485 44 44 Fax 061 485 44 45 www.skan.ch

TECHEMA AG info@techema.ch www.techema.ch

CH-4105 Biel-Benken Telefon +41 61 381 45 09

Gustav-Maurerstrasse 9 8702 Zollikon Tel. +41 44 396 80 00 www.SpiraxSarco.ch

DOSIERTECHNIK C H R O M AT O G R A P H I E S YS T E M E

ANACONDA GmbH Gebrauchte Instrumente Denksteinweg 79 Tel. +49 (0)40 653 04 72 D-22043 Hamburg Fax +49 (0)40 653 25 66 info@chromatograph.de www.anaconda.de

D E K O N TA M I N AT I O N ( H 2O 2) Frei Fördertechnik AG SKAN AG Postfach CH-4009 Basel info@skan.ch

Tel. 061 485 44 44 Fax 061 485 44 45 www.skan.ch

CH-3113 Rubigen T +41 31 720 56 56 · F +41 31 720 56 55 info@ffag.ch · www.ffag.ch

Dosiergeräte Waagen

DISPENSER/PIPETTEN Tel. +41 44 732 31 31 Fax +41 44 730 61 41 www.brechbuehler.ch sales@brechbuehler.ch

Brechbühler AG Steinwiesenstrasse 3 CH-8952 Schlieren

LabSolution GmbH

Brünenmattweg 24 4148 Pfeffingen Tel. 061 843 94 80 Fax 061 843 94 81 info@labsolution.ch www.labsolution.ch

Täfernstrasse 4 CH-5405 Baden-Dättwil Tel. 056 676 70 00 Fax 056 676 70 49 www.waters.com

C O 2 I N K U B AT O R E N

Labtec Services AG

Gewerbering 23 CH-5610 Wohlen Tel. 056 619 89 19 Fax 056 619 89 18 info@labtec-services.ch www.labtec-services.ch

Champ-Colomb 7 1024 Ecublens

Unter Sagi 6 · CH-6362 Stansstad www.keller-pt.ch · info@keller-pt.ch

Pneumatische Fördertechnik

Tel. +41 21 651 60 00 Fax +41 21 651 60 01

SOCOREX Isba S.A.

socorex@socorex.com www.socorex.com

DOWNSTREAM/ENDOTOXINENTFERNUNG/METHODENENTWICKLUNG

DOSIERANLAGEN

K-Tron (Schweiz) GmbH Lenzhardweg 43/45 CH-5702 Niederlenz Telefon 062 885 71 71 Telefax 062 885 71 80 www.ktron.com

DOSIERPUMPEN

BIA SeparaƟons GesmbH Liquid Chromatography RedesignedTM

D R U C K L U F T- M E M B R A N P U M P E N Stockenstrasse 6 8362 Balterswil Tel. 071 971 14 85 Fax 071 971 13 60 E-Mail: knf@knf.ch www.knf.ch

TECHEMA AG info@techema.ch www.techema.ch

CH-4105 Biel-Benken Telefon +41 61 381 45 09

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LIEFERANTENVERZEICHNIS

DRUCKREDUZIERVENTILE Industriestrasse 32 Postfach 18 CH-3175 Flamatt ANDRÉ RAMSEYER AG Tel. 031 744 00 00 Fax 031 741 25 55 info@ramseyer.ch www.ramseyer.ch

ELEKTRONENMIKROSKOPIE Gewerbestrasse 18 CH-4105 Biel-Benken Tel. +41 61 726 65 55 Fax +41 61 726 65 50 info@portmann-instruments.ch www.portmann-instruments.ch

EXPLOSIONSSCHUTZ, E X - G E R Ä T E ( AT E X )

Sägeweg 7 · 2557 CH-Studen Telefon +41 32 374 76 76 · Telefax +41 32 374 76 78 info@ch.pepperl-fuchs.com · www.pepperl-fuchs.ch

FARBMESSUNG (FLÜSSIGKEITEN)

Industriestrasse 32 Postfach 18 CH-3175 Flamatt ANDRÉ RAMSEYER AG Tel. 031 744 00 00 Fax 031 741 25 55 info@ramseyer.ch www.ramseyer.ch

FÖRDERTECHNIK Hach Lange GmbH Rorschacherstr. 30 a 9424 Rheineck Tel. 084 855 66 99 Fax 071 886 91 66 www.hach-lange.ch

• Photometer • Messgeräte • Reagenzien

FLAMMENSPERREN

Frei Fördertechnik AG CH-3113 Rubigen T +41 31 720 56 56 · F +41 31 720 56 55 info@ffag.ch · www.ffag.ch

FESTPHASENEXTRAKTION ELEKTROTECHNISCHE UND OPTISCHE SENSOREN

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Brechbühler AG HAMILTON Bonaduz AG Via Crusch 8 · 7402 Bonaduz

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Steinwiesenstrasse 3 CH-8952 Schlieren

Tel. +41 44 732 31 31 Fax +41 44 730 61 41 www.brechbuehler.ch sales@brechbuehler.ch

Brechbühler AG Steinwiesenstrasse 3 CH-8952 Schlieren

FIBEROPTIKSCHAUGLASLEUCHTEN G A B E L S TA P L E R EX-GESCHÜTZTE

ERP-SOFTWARE MAX MÜLLER AG IncoDev (Schweiz) AG Oberdorfweg 9 CH-5610 Wohlen Fon +41 (0)56 618 62 62 Fax +41 (0)56 618 62 63 www.incodev.ch

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Hagmattstrasse 19 Tel. +41 (0)61 487 92 92 4123 Allschwil Fax +41 (0)61 487 92 99 blt@maxmuellerag.com www.maxmuellerag.com

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HKS Fördertechnik AG Gabelstapler Explosionsgeschützt

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Tel. +41 52 305 47 47 www.hks-hyster.ch

GASGEMISCHE, SPEZIALGASE Messer Schweiz AG

Sägeweg 7 · 2557 CH-Studen Telefon +41 32 374 76 76 · Telefax +41 32 374 76 78 info@ch.pepperl-fuchs.com · www.pepperl-fuchs.ch

EXPLOSIONSSCHUTZ R. STAHL Schweiz AG Explosionsschutz Brüelstrasse 26 · 4312 Magden Tel. +41 61 855 40 60 Fax +41 61 855 40 80 info@stahl-schweiz.ch www.stahl-schweiz.ch

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F I LT R AT I O N S S Y S T E M E

Seonerstrasse 75 5600 Lenzburg Tel. +41 62 886 41 41 · info@messer.ch · www.messer.ch

Aqua Innovation GmbH

DrM

Grundstrasse 22 A CH-6343 Rotkreuz Tel. 041 524 05 50 Fax 041 524 05 52

GASMESS- UND WARNGERÄTE

DrM, Dr. Müller AG

CH-8708 Männedorf Tel. +41 44 921 2121 www.drm.ch

FUNDABAC®-Filtrationssysteme

CONTREC AG Riedstrasse 6 8953 Dietikon info@contrec.ch

Tel. +41 44 746 32 20 Fax +41 44 746 32 29 www.contrec.ch

LIEFERANTENVERZEICHNIS

GC-MS/ G A S C H R O M AT O G R A P H I E

HPLC/ANLAGEN UND ZUBEHÖR

K O N D E N S ATA B L E I T E R

ANACONDA GmbH Gebrauchte Instrumente Denksteinweg 79 Tel. +49 (0)40 653 04 72 D-22043 Hamburg Fax +49 (0)40 653 25 66 info@chromatograph.de www.anaconda.de

Hegauer Weg 38 D-14163 Berlin Tel. +49 30 809 72 70 CH: fl owspek AG CH-4057 Basel Tel. +41 61 695 96 96 www.knauer.net

Tel. +41 44 732 31 31 Fax +41 44 730 61 41 www.brechbuehler.ch sales@brechbuehler.ch

Brünenmattweg 24 4148 Pfeffingen Tel. 061 843 94 80 Fax 061 843 94 81 info@labsolution.ch www.labsolution.ch

Brechbühler AG Steinwiesenstrasse 3 CH-8952 Schlieren

LabSolution GmbH

Täfernstrasse 4 CH-5405 Baden-Dättwil Tel. 056 676 70 00 Fax 056 676 70 49 www.waters.com

GCMS

Shimadzu Schweiz GmbH

Industriestrasse 32 Postfach 18 CH-3175 Flamatt ANDRÉ RAMSEYER AG Tel. 031 744 00 00 Fax 031 741 25 55 info@ramseyer.ch www.ramseyer.ch

KRYOTECHNIK

Labtec Services AG

Gewerbering 23 CH-5610 Wohlen Tel. 056 619 89 19 Fax 056 619 89 18 info@labtec-services.ch www.labtec-services.ch

Römerstrasse 3 CH-4153 Reinach

L A B O R A P PA R AT E / KORROSIONSPRÜFGERÄTE

Tel. 061 717 93 33 Fax 061 717 93 30 info@shimadzu.ch www.shimadzu.ch

I N F R A R OT- S P E K T R O M E T E R

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HPLC

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DENIOS AG Umweltschutz und Sicherheit Mythenstrasse 4 CH-5430 Wettingen info@denios.ch

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SAWA Pumpentechnik AG

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Pumpen | Systeme | Service | Diagnostik

Bayer (Schweiz) AG, MaterialScience Grubenstrasse 6 8045 Zürich bms@bayer.ch

Tel. +41 44 465 81 11 Fax +41 44 462 07 54 www.bayer.ch

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Tel. 061 485 44 44 Fax 061 485 44 45 www.skan.ch

RÜHRWERKE Pumpen Rührwerke

8266 Steckborn 4564 Obergerlaﬁngen Tel. +41 52 762 22 21 www.schubag.ch

SELBSTKLEBE-ETIKETTEN Grubenstrasse 4 8902 Urdorf

4153 Reinach BL Tel. +41 61 711 66 36 alowag@alowag.ch www.alowag.ch

Tel. +41 43 455 60 30 Fax +41 43 455 60 33

Kern-Etiketten AG

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S Ä U L E N U N D M AT E R I A L I E N

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S C H A U G L A S A R M AT U R E N SKAN AG Postfach CH-4009 Basel info@skan.ch

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Hagmattstrasse 19 Tel. +41 (0)61 487 92 92 4123 Allschwil Fax +41 (0)61 487 92 99 blt@maxmuellerag.com www.maxmuellerag.com

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Gewerbering 23 CH-5610 Wohlen Tel. 056 619 89 19 Fax 056 619 89 18 info@labtec-services.ch www.labtec-services.ch

Sterling Fluid Systems (Schweiz) AG Schweizersbildstrasse 25 CH-8207 Schaffhausen Telefon 052 644 06 06 Telefax 052 644 06 16 info@sterling.ch - www.sterling.ch

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S T E L LV E N T I L E Spirax Sarco AG Regelgeräte & Armaturen Gustav-Maurerstrasse 9 8702 Zollikon Tel. +41 44 396 80 00 www.SpiraxSarco.ch

Tel. +49 (0) 201 722 390 Fax+49 (0) 201 722 391 TOC und TNb Wasser- und Feststoffanalytik für essen@dimatec.de Labor- und Online-Anwendungen www.dimatec.de

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Ruchstuckstrasse 14 8306 Brüttisellen Tel. 043 255 99 09 info@sterico.ch STERICO AG Labor- und Verfahrenstechnik www.sterico.ch

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STRIKO Verfahrenstechnik W. Strikfeldt & Koch GmbH Tel. +49 2261 98 55-18 Fax +49 2261 7 24-88 rohrbuendel@striko.de www.striko.de

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Wenn es Partikel gibt, wir finden sie! Laser-Partikelz채hler f체r die Reinraumtechnik, erf체llt die neue ISO 21501

Gemeinsam immer einen Schritt voraus