ChemieXtra 4/2021

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April 2021

Offizielles Organ des Schweizerischen Chemie- und Pharmaberufe Verbandes

DIE FACHZEITSCHRIFT FÜR DIE CHEMIE- UND LABORBRANCHE

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EDITORIAL

Leben mit «den Chemischen» Vor hundert Jahren sahen die Chemischen, wie sie damals genannt wurden, noch ganz anders aus. Es rauchte und dampfte, gerade in Basel, auch mitten in der Stadt und man sprach von vitaminhaltiger Luft, die das lange Leben der Bewohner ausmachte. Die Schweizer Chemische Industrie entwickelte sich aus Farb- und Düngerfabriken (Ciba, R. Geigy, Sandoz) und auch aus Apotheken (Hoffmann La Roche). Schon damals gelangten diese Firmen an die Spitze der Schweizer Wirtschaft und waren ihr Aushängeschild. Orte wie Basel, Muttenz oder Visp wurden nicht nur architektonisch davon dominiert.

Und heute? Nach vielen Ups and Downs haben sich die Namen der Firmen verwandelt. Es fand eine Konzentration statt, die alles ausschied, was nicht Pharma oder moderne Life Sciences war. Dabei ist dieser Wirtschaftszweig noch mehr gewachsen, noch wichtiger und mächtiger geworden. Damit er in der Schweiz bleibt, fordert er immer wieder neue Forschungs- und Arbeitsbedingungen. Neben dem daraus resultierenden Fortschritt gibt es, wie bei allem, auch eine andere Seite. Die Corona-

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können. Wir profitieren alle davon. Doch sind die Tests auf der anderen Seite noch sehr vage und ungenau. Wirklich gute oder schlechte Reaktionen lassen sich noch

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Pandemie hat gezeigt, wie effektiv die Forschung sein kann, wie schnell heutzutage Resultate, zum Beispiel Vakzine, fertiggestellt und zum Teil sogar getestet werden

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nicht exakt bestimmen. Was zusätzlich Bauchschmerzen bereitet, sind Forderungen nach allen persönlichen Daten, um die Forschung noch mehr zu beschleunigen. Hier gilt es, einen Gesellschaftsvertrag auszuarbeiten, der beiden Seiten dient.

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PROTHECT

Gehen wir nochmals zurück in die Vergangenheit. Wie sahen die Laboratorien früher aus? Holzroste am Boden, Bleitische in der Raummitte und an den Wänden Kapellen, die so laut waren, dass bei einem Alarm zuerst die Abluft ausgeschaltet werden musste, damit man eine Sirene überhaupt hörte. Heute präsentieren die Laborbauer und Techniker an einer Messe wie der Ilmac in Basel sensorgesteuerte Arbeitsräume, die Licht, Luft und die Versuchsüberwachung automatisiert haben.

Und es wird weiterentwickelt, um schneller, besser und sauberer zu Resultaten zu gelangen. Selbst die altehrwürdigen Grignard-Reaktionen, die zum wichtigen Synthese-Kanon gehören, sind verbessert worden, so dass mit weniger Energie und genauer Temperaturkontrolle reinere Produkte entstehen. Chemie und Pharma

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

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FOKUS

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Hängt die Schweiz am Rockzipfel der Pharma?

LABOR Wie läuft ein Covid-19-Test ab?

Die Pharmaindustrie und die Schweiz haben eine langjährige Tradition. Welche Forderungen stellt die Branche heute und was könnte uns in Zukunft erwarten? Ein Überblick.

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MEDIZIN Antibiotika und Geburt

CHEMIE Weder fest noch flüssig

Ein interdisziplinäres Forschungsteam der Universität Kon­ stanz entdeckt einen neuen Aggregatzustand, flüssiges Glas, mit bisher unbekannten Strukturelementen.

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BIOWISSENSCHAFTEN Nervenverbindungen für Geschicklichkeit

IMPRESSUM

Die Fachzeitschrift für die Chemie- und Laborbranche

Erscheinungsweise 10 × jährlich

Ein Forschungsteam unter Leitung des Inselspitals konnte nachweisen, welchem Risiko die Mutter ausgesetzt ist, wenn Antibiotika nach der Abnabelung statt vor dem Schnitt verabreicht werden.

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ERNÄHRUNG Weniger Zucker in Joghurt

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

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

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

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Geschäftsleiter Andreas A. Keller

Redaktionelle Mitarbeit Dr. Kurt Hermann

Jahrgang 11. Jahrgang (2021) Druckauflage 9 099 Exemplare WEMF / SW-Beglaubigung 2020 9 219 Exemplare Total verbreitete Auflage 2 221 Exemplare davon verkauft

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Copyright 2021 by SIGWERB GmbH, CH-6302 Zug

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IN KÜRZE

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Treibstoff für Lastwagen: Dimethylether

NEWS

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PUBLIREPORTAGE

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FIRMEN BERICHTEN

Nutzfahrzeuge sollen in Zukunft weniger CO 2 ausstossen und zugleich strengere Abgasgrenzwerte erfüllen. Viele Fachleute erwarten, dass es daher bald eng werden könnte für fossilen Diesel. Ein möglicher Alternativtreibstoff ist Dimethylether.

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Firmenjubiläum der Weiss Technik AG

WERKSTOFFE Biologisch abbaubarer Kunststoff aus Holz

Seit 1971 steht die Weiss Technik AG in der Schweiz für anspruchsvolle Lösungen in der Umweltsimulation und Klimatechnik.

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VERFAHRENSTECHNIK

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VERANSTALTUNGEN 18. Schweizer Sonderabfalltag

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UMWELT

VERBANDSSEITEN SCV-Informationen

Kläranlagen halten 96 Prozent des Quecksilbers

Jedes Jahr fliessen rund 130 Kilogramm Quecksilber in Schweizer Kläranlagen. Den Löwenanteil können diese Anlagen aus dem Abwasser herausfiltern. Woher aber das Quecksilber wohl kommt?

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ZUM TITELBILD

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Bild: Adpic

FOKUS

Die weissen Gipfel prägen das Bild der Schweiz. Auch die Pharmaindustrie formt das Land seit geraumer Zeit.

Wirtschaftliche Bedeutung nimmt zu

Hängt die Schweiz am Rockzipfel der Pharma?

Die Pharmaindustrie und die Schweiz haben eine lange, gemeinsame Geschichte. Der stabile Standort ist für die Branche wertvoll und die Infrastruktur ist stark auf sie ausgelegt. Von der hiesigen Forschung profitieren die Forschenden selbst, der gesamte Industriesektor aber auch der Staat. Im internationalen Vergleich ist die Pharmabranche ganz vorne mit dabei. Auch innerhalb des Landes wird sie immer bedeutender. Dies hat vielerlei Konsequenzen – positive wie auch negative.

Denkt man als Aussenstehender an die Schweiz, dann kommen einem die Uhren, Schokolade oder die Berge in den Sinn.

Die wenigsten denken im ersten Augenblick an die Pharmaindustrie. Doch sie spielt eine ausserordentliche wirtschaftliche Rolle in diesem Land. Dies bestätigen gerade die Exportzahlen aus dem schwierigen vergangenen Jahr 2020.

Seit der Jahrtausendwende dominieren die Pharmaprodukte den Schweizer Aussenhandel (Bild 2). Im Krisenjahr 2020 zeigte sich diese Dominanz noch markanter als in den Jahren zuvor. Dann nämlich machten die Ausfuhrprodukte der Chemie- und Pharmabranche über die Hälfte der Exporte aus. Mit total 116,40 Milliarden Franken lag das Exportvolumen um 1,6 Prozent höher als im Vorjahr 2019.

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Bild: Roger Bieri

Roger Bieri

Bild 1: Die Pharmabranche will mit dem Strategiebericht «Pharmastandort 2030 Schweiz» hoch hinaus. Die Roche-Türme in Basel Mitte Februar 2021.

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FOKUS

Aussenhandel in der Schweiz nach ausgewählten Produkten in Millionen Franken

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Chemisch-pharmazeutische Produkte

Maschinen, Apparate, Elektronik

Nahrungs- und Genussmittel

Uhren

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Bild 2: Ein Blick auf die Statistik zeigt, wie stark der Export von chemisch-pharmazeutischen Produkten (rot)Gesamtexporte in den vergangenender Jahren (1990–2019) angestiegen ist. 1999 hat er den Schweiz für 2019 und 2020 Warenwert von Maschinen und Apparaturen (in Orange) überschritten.

in Miliarden Franken

Zum Vergleich: Die Gesamtexporte 2020 Produkte der chemisch-pharmazeutischen gingen in der Schweiz um –7,1 Prozent Industrie zurück (Bild 3). Ohne Pharmazeutika, Vitamine oder Diagnostika – man denke hier nur an die weltweit durchgeführten Gesamtexporte der Schweiz Coronatests – läge dieser Wert noch tiefer im Minus. Die Chemie- und Pharma0 industrie erwies sich als konjunkturresis2020 tent.

Forderungen der Pharmalobby Noch bevor das neuartige Coronavirus 2020 die Schweiz erreicht hatte, veröffentlichte der Verband der forschenden pharmazeutischen Firmen der Schweiz (Interpharma) ein Papier zur Förderung der Pharmaindustrie. Der Strategiebericht «Pharmastandort 2030 Schweiz» stellt klare Forderungen an die Behörden.

So befürchtet der Verband, dass wegen der Digitalisierung branchenfremde Unternehmen in den Gesundheitsmarkt «eindringen». Wolle die Schweiz eine führende Rolle im «digitalen Wandel» einnehmen, müsse sie dringend handeln, schreibt Interpharma im Bericht. Der Verband stuft die regulatorischen Rahmenbedingungen, wenn es um die Verfügbarkeit von elektronischen Patientendaten geht, als ungenügend ein. Mit sogenannten «Real World Data» wollen die Interessenvertreter die Datenlage von klinischen Studien neuer Pharmaprodukte optimieren.

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Daten, Daten und nochmals Daten

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Doch was sind Real World Data eigentlich? Das sind zusammengefasste Informationsbündel aus Patientenregistern, Versicherungsdatenbanken oder elektro50 100 150 200 250 300 nischen Patientenberichten. Die Vorteile 2019 dieser zusätzlichen Datenquellen liegen auf der Hand. Sie haben eine präventive Wirkung. Dank der umfassenderen Datenlage werden ungünstige Therapien oder Nebenwirkungen schneller sichtbar. Bessere Therapiemöglichkeiten sind die Folge.

Die Risiken und Nebenwirkungen Aber auch die Risiken sind nicht zu unterschätzen. Besonders erwähnenswert ist die anspruchsvolle Sicherung des Datenund Persönlichkeitsschutzes. Deshalb verlangt hier Interpharma einen vergleichbaren Schutz wie er bereits bei den heutigen klinischen Daten praktiziert wird. Laut einer Arbeitsgruppe für Personalisierte Medizin des Bundesamts für Gesundheit (BAG) sei aber ein absoluter Schutz solcher Daten aus technischer Sicht nie möglich – wohl aber verschiedene Sicherheitsgrade.

Auch könnte durch die Entwicklung der Digitalisierung im Gesundheitsmarkt ein erhöhtes Risiko für Diskriminierung entste-

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Grafik: BfS, bearbeitet von Roger Bieri

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Chemisch-pharmazeutische Produkte

Maschinen, Apparate, Elektronik

Nahrungs- und Genussmittel

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fungswachstum der Pharmabranche von durchschnittlich 9,3 Prozent pro Jahr das Schweizer BIP-Wachstum zwischen 2008 und 2018 um ein Drittel niedriger ausgefallen wäre.

Die Pharmabranche kurbelt die Wirtschaft an. Dies war allerdings nicht immer so.

Auch sie kennt nur zu gut die Schattenseiten der Marktwirtschaft.

Grafik: Scienceindustries, bearbeitet von Roger Bieri

Gesamtexporte der Schweiz für 2019 und 2020 in Miliarden Franken Produkte der chemisch-pharmazeutischen Industrie

Gesamtexporte der Schweiz 0 2020

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Bild 3: Während 2020 die Gesamtexporte in der Schweiz um –7,1 zurückgingen, stiegen die Produkte der chemisch-pharmazeutischen Industrie um 1,6 Prozent, womit ihr Anteil am Schweizer Aussenhandel wieder eindeutig zugenommen hat. Massgeblich dafür verantwortlich waren Pharmazeutika, Vitamine und Diagnostika.

hen [1]. Zudem führt der unkritische Umgang mit solchen Datenmengen schnell zu falschen Schlüssen.

Kalendertage. Zum Vergleich: Die europäische Behörde EMA benötigte 401 und die FDA 318 Kalendertage.

Druck auf Swissmedic: Es soll schneller gehen

In der Sprache liegt das Problem

Eine weitere Forderung im Bericht der Interessenvertreter: Es soll schneller zu einer Zulassung für neuartige Produkte kommen. Die Schweizer Arzneimittelbehörde sei im Vergleich zu ihren Partnerbehörden der Europäischen ArzneimittelAgentur (EMA) oder der US-Behörde für Lebens- und Arzneimittel (FDA) viel zu langsam. So soll Swissmedic das beschleunigte Verfahren 1, wie sie beispielsweise die FDA kennt, ebenfalls anwenden.

Die Mitglieder von Interpharma ihrerseits reichen dann Studienresultate neuer Arzneimittel früher bei Swissmedic ein als bisher. Bis heute werden die EMA und FDA nämlich bei der Ersteinreichung bevorzugt.

Swissmedic selbst sieht jedenfalls beim Standardverfahren Verbesserungspotenzial. Sie hat sich mit den Zulassungsbehörden der EU und der USA verglichen. So brauchte die Behörde für das Jahr 2019 wesentlich mehr Zeit, bis es zu einer Zulassung kam. Bei den Neuanmeldungen neuer aktiver Substanzen betrug der Medianwert für die Gesamtdurchlaufzeit 555

Zur erhöhten Gesamtdurchlaufzeit scheine einerseits die verlängerte Antwortzeit der Firmen in bestimmten Bereichen beizutragen und andererseits komme es oft zu zusätzlichen Textprüfungsrunden, informiert Swissmedic auf seiner Website. Gerade bei den immer wiederkehrenden Korrekturrunden sieht das Heilmittelinstitut das eigentliche Problem. Es schätzt, dass dabei im Median 100 Kalendertage in Anspruch genommen werden. Erste Verbesserungsmassnahmen sind laut Swissmedic bereits ergriffen worden.

Gemeint sind die «Fast Track»-Verfahren, nicht zu verwechseln mit den «rollenden» Verfahren für die CoronaImpfstoffe.

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Wer hoch steigt, kann tief fallen Eine grosse Krise durchlebte die Chemieund Pharmabranche in den 1990er-Jahren.

Es kam zu Umstrukturierungen, Dezentralisierungen und Übernahmen. Zwischen 1991 und 1995 verloren 18 Prozent der Angestellten ihre Stelle. [3] Zu allem Übel hebelten grosse Player den freien Wettbewerb in der Schweiz auf. Die Giganten Roche, Lonza, BASF und weitere Unternehmen nahmen an einem VitaminKartell teil. Das ganze Konstrukt flog schliesslich auf und wurde öffentlich. War das ein Verzweiflungsakt, um die Zahlen wieder in die Höhe zu treiben? Immerhin: Die Unternehmen haben alles zugegeben und bestimmte Manager mussten eine Gefängnisstrafe absitzen.

Eine vergleichbare Krise wie in den 1990erJahren hätte heute in der Schweiz weit grossflächigere Folgen. Die wirtschaftliche Kraft der Pharmaindustrie nimmt wegen der Coronapandemie an Fahrt auf. Wo andere Branchen momentan kränkeln, gewinnt sie an Boden. Diese Energie stabilisiert die Ökonomie im Land. Sie macht sie aber auch deutlich von ihr abhängig.

Wirtschaftliche Abhängigkeit Viele Firmen sind in der Schweiz auf die Pharmaindustrie angewiesen. Als 46 800 Menschen im Jahr 2018 in einem Pharmaunternehmen arbeiteten, waren im selben Jahr 207 300 Personen aus einem branchenfremden Bereich direkt oder indirekt für die Pharmaindustrie tätig. Diese generiert also zusätzlich ein Vielfaches mehr Arbeitsplätze in einem branchenfremden Sektor. Zu diesem Ergebnis kam eine 2019 veröffentlichte Studie des Wirtschaftsforschungsinstituts BAK [2]. Es hat das Papier im Auftrag von Interpharma verfasst. Die Autoren der Studie schreiben, dass ohne das reale Wertschöp-

Literatur [1] Bericht der Arbeitsgruppe Personalisierte Medizin des BAG, «Aktuelle Entwicklungen in der datengetriebenen Medizin und die damit verbundenen Herausforderungen und Aufgaben für das BAG», Bundesamt für Gesundheit (BAG)(2017), Bern [2] BAK, «Bedeutung der Pharmaindustrie für die Schweiz», Juni 2019 [3] Rainer Füeg, «Wirtschaftsstudie Nordwestschweiz 2012/2013», Helbing&Lich­ tenhahn (2013), Basel 4/2021

Bild: Shutterstock

CHEMIE

Der Mensch kennt seit jeher die Kunst der Glasbearbeitung. Die Eigenschaften solcher Materialien bergen aus naturwissenschaftlicher Sicht noch viel Unbekanntes.

Neuer Aggregatzustand

Weder fest noch flüssig Die Entdeckung von flüssigem Glas wirft Licht auf das alte wissenschaftliche Problem des Glasübergangs: Ein interdisziplinäres Forschungsteam der Universität Konstanz entdeckt einen neuen Aggregatzustand, flüssiges Glas, mit bisher unbekannten Strukturelementen. Die Forschenden liefern somit neue Erkenntnisse über die Eigenschaften von Glas und seine Übergänge.

Obwohl Glas ein allgegenwärtiges Material ist, das wir täglich verwenden, ist seine tatsächliche Natur nach wie vor ein grosses Rätsel und die wissenschaftliche Erforschung seiner chemischen und physikalischen Eigenschaften noch längst nicht abgeschlossen. In der Chemie und Physik ist der Begriff Glas ein wandelbares Konzept: Es umfasst die Substanz, die wir als Fensterglas kennen, kann sich aber auch auf eine Reihe anderer Materialien mit Eigenschaften beziehen, die glasähnliches Verhalten aufweisen, darunter zum Beispiel Metalle, Kunststoffe, Proteine und sogar biologische Zellen.

Der ungeordnete Zustand Auch wenn es den Anschein hat, ist Glas alles andere als konventionell fest. Wenn ein Material vom flüssigen in den festen 4/2021

Zustand übergeht, reihen sich die Moleküle normalerweise auf und bilden ein kristallines Gitter. Anders bei Glas: Hier sind die Moleküle regelrecht festgefroren, bevor die Kristallisation stattfindet. Dieser seltsame und ungeordnete Zustand ist für Gläser in verschiedenen Systemen charakteristisch und die Wissenschaft versucht immer noch zu verstehen, wie genau dieser metastabile Zustand entsteht.

Neuer Aggregatzustand: Flüssiges Glas Die Forschung von Prof. Dr. Andreas Zumbusch (Fachbereich Chemie) und Prof.

Dr. Matthias Fuchs (Fachbereich Physik), beide an der Universität Konstanz, hat dem Glasrätsel nun eine weitere Komplexitätsebene hinzugefügt. Anhand eines Modellsystems mit Suspensionen aus

massgeschneiderten ellipsoiden Kolloiden entdeckten die Forscher einen neuen Materiezustand, flüssiges Glas, in dem sich einzelne Teilchen zwar bewegen, aber nicht drehen können – ein komplexes Verhalten, das bisher in Gläsern nicht beobachtet wurde. Die Forschungsergebnisse werden in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift «Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America» (Pnas) veröffentlicht.

Kolloidale Suspensionen sind Gemische oder Flüssigkeiten, die feste Teilchen enthalten, die – mit Grössen von einem Mikrometer oder mehr – grösser als Atome oder Moleküle sind und sich daher gut für die Untersuchung mit dem Lichtmikroskop eignen. Sie werden gern von Forschenden, die Glasübergänge untersuchen, verwendet, weil sie viele der Phänomene aufwei7

CHEMIE

Bild: AG Zumbusch und AG Fuchs

man im Rahmen der Thermodynamik erwarten würde.

Was die Forscher beobachteten, waren tatsächlich zwei konkurrierende Glasübergänge – eine reguläre Phasenumwandlung und eine Nicht-Gleichgewichtsphasenumwandlung – die miteinander interagierten.

«Das ist aus theoretischer Sicht unglaublich interessant», kommentiert Matthias Fuchs, Professor für Theorie der weichen Materie an der Universität Konstanz und der zweite Hauptautor der Arbeit. «Unsere Experimente liefern die Art von Beweisen für das Zusammenspiel zwischen entscheidenden Fluktuationen und glasartiger Verfestigung, nach denen die wissenschaftliche Gemeinschaft seit geraumer Zeit gesucht hat.» Flüssiges Glas war nämlich zwanzig Jahre lang eine theoretische Vermutung geblieben.

Darstellung der Position und Orientierung von Teilchen in Clustern eines flüssigen Glases.

sen, die auch in anderen glasbildenden Materialien auftreten.

Massgeschneiderte ellipsoide Kolloide Bislang bauten die meisten Experimente mit kolloidalen Suspensionen auf sphärischen Kolloiden auf. Der Grossteil natürlicher und technischer Systeme besteht allerdings aus nicht-sphärischen Partikeln.

Mithilfe der Polymerchemie stellte das Team um Andreas Zumbusch kleine Kunststoffpartikel her, streckte und kühlte sie, bis sie ihre ellipsoide Form erreichten und brachte sie dann in ein geeignetes Lösungsmittel. «Aufgrund ihrer besonderen Form haben unsere Teilchen – im Gegensatz zu sphärischen Teilchen – eine Ausrichtung. Dies führt zu völlig neuen und bisher nicht untersuchten Arten von komplexem Verhalten», erklärt Zumbusch,

Professor für Physikalische Chemie und Hauptautor der Studie.

Anschliessend veränderten die Forscher die Partikelkonzentration in den Suspensionen und verfolgten mithilfe der Kon­ fokalmikroskopie sowohl die Translationsals auch die Rotationsbewegung der Partikel. Zumbusch fährt fort: «Bei bestimmten Teilchendichten friert die Orientierung ein, während die Translations­ bewegung bestehen bleibt, was zu glasartigen Zuständen führt, bei denen die Teilchen sich in Clustern zusammenballen und lokale Strukturen mit ähnlicher Ausrichtung bilden.» Das, was die Forscher als flüssiges Glas bezeichnen, entsteht dadurch, dass sich diese Cluster gegenseitig behindern und charakteristische räumliche Korrelationen mit grosser Reichweite bilden. Diese verhindern die Entstehung von flüssigen Kristallen, was der allgemein geordnete Aggregatzustand wäre, den

Vom Kleinen zum Grossen Die Ergebnisse deuten ausserdem darauf hin, dass es eine ähnliche Dynamik auch in anderen glasbildenden Systemen geben könnte und könnten somit dazu beitragen, das Verhalten komplexer Systeme und Moleküle vom ganz Kleinen (biologisch) bis zum ganz Grossen (kosmologisch) zu verstehen. Sie haben möglicherweise auch Auswirkungen auf die Entwicklung von flüssigkristallinen Elementen.

Originalpublikation Jörg Roller, Aleena Laganapan, Janne-Mieke Meijer, Matthias Fuchs, Andreas Zumbusch, «Observation of liquid glass in suspensions of ellipsoidal colloids», Pnas, (2021); https:// doi.org/10.1073/pnas.2018072118

Medienmitteilung Universität Konstanz www.uni-konstanz.de

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Bild: Adobe Stock

CHEMIE

Im Labor natürliche Peptide nachzubauen ist verhältnismässig einfach.

Tiergifte als natürliche Ressourcen

Das therapeutische Potenzial der Peptide Rund 80 Peptidmedikamente sind weltweit zugelassen und etwa doppelt so viele in klinischer Entwicklung. Bei Erkrankungen wie Diabetes, Krebs, Hormonstörungen, HIV und Multiple Sklerose spielen diese Biomoleküle dank ihrer guten Eigenschaften bereits eine wichtige Rolle in der Behandlung. Biotechnologische Erfolge bei der Entwicklung von Peptidverbindungen und neu entdeckte therapeutische Wirkstoffe in Tiergiften sprechen für den weiteren Aufstieg der Peptide als wichtige Wirkstoffklasse.

Mehr als 150 Peptide befinden sich laut einer Übersichtsstudie in klinischer Ent­ wicklung und weitere 400 bis 600 in vor­ klinischen Studien. Das Team um den Medizinchemiker Markus Muttenthaler von der Universität Wien veröffentlichte diese Studie zusammen mit australischen Kollegen in der wissenschaftlichen Fach­ zeitschrift «Nature Reviews Drug Disco­ very».

«Insulin ist das Paradebeispiel für ein er­ folgreiches Peptidmedikament, das in den vergangenen 100 Jahren einen enormen Beitrag für die Gesundheit von Millionen Diabetes-Erkrankter geleistet hat», sagt Muttenthaler. Weltweit halten Peptidwirk­ stoffe 5 Prozent am Medikamentenmarkt und erbrachten 2019 einen Umsatz von über 50 Milliarden Dollar.

Peptide verursachen weniger Nebenwirkungen Die Peptide sind eine besondere Wirk­ stoffklasse: Mit ihrer Grösse liegen sie zwi­ 4/2021

schen den Small Molecules, also den nie­ dermolekularen Verbindungen, die den grössten Teil der Medikamente am Markt stellen, und den gentechnisch hergestell­ ten Biologika, biopharmazeutischen Pro­ dukten wie beispielsweise Antikörpern. Im Vergleich zu den Small Molecules sind Peptide oftmals potenter und selektiver und haben somit geringere Nebenwirkun­ gen; im Vergleich zu Antikörpern sind sie günstiger zu produzieren und haben ge­ wisse Vorteile in der Krebsforschung, z. B. können sie (Tumor-)Gewebe besser durch­ dringen. 90 Prozent der Peptidwirkstoffe müssen aber injiziert werden, da sie oral eingenommen zu schnell verdaut werden.

Riesige Peptidbibliotheken Dem wachsenden Interesse an Peptid­ wirkstoffen sei mit «effizienten Strategien für die Entdeckung vielversprechender Verbindungen» zu begegnen, schreibt das Autorenteam um Markus Muttenthaler und seinen australischen Kollegen Paul

F. Alewood. Ein wichtiger Trend ist die Er­ stellung und gezielte Evolution von riesi­ gen Peptidbibliotheken im Labor auf Basis sogenannter Display Technologies, deren Entwicklung im Jahr 2018 die Königliche Schwedische Akademie mit dem Nobel­ preis für Chemie ausgezeichnet hat.

Gifte als Wirkstoffe Ein weiterer Trend liegt in der Untersu­ chung von natürlichen vorkommenden, sehr potenten Giftpeptiden «und damit die Nutzung von immens grossen natürlichen und über Millionen von Jahren evolutio­ när-selektierten Peptidbibliotheken, die die Pflanzen- und Tierwelt bereitstellt», sagt Muttenthaler, der Naturgifte und ihre An­ wendbarkeit für die Medikamentenent­ wicklung untersucht.

Irreversible Blockierung Erst jüngst kombinierte der mehrfache ERC-Preisträger ein Spinnengiftpeptid mit 9

CHEMIE

Bild: Adpic

sind chemisch relativ leicht nachzubauen.

«Bei komplexen Naturstoffen oder Antibio­ tika wie Vancomycin braucht es oft Jahre, bis man die Verbindung synthetisieren kann – bei neu entdeckten Peptidverbin­ dungen geht das auch in Tagen, was die Erforschung und Entwicklung von neuen Therapeutika enorm beschleunigt», so Muttenthaler. Wichtig sei, mit ihnen «weis­ se Flecken auf der pharmazeutischen Landkarte» zu besetzen, also anzuschau­ en, «bei welcher Krankheit Peptide wir­ kungsvoll einsetzbar wären.»

Peptidmedikamente werden oft injiziert. Eine junge Frau verabreicht sich selbst ein Medikament.

einem Giftpeptid eines Skorpions: Beide Stoffe blockieren mit unterschiedlichen Mechanismen einen Ionenkanal, der bei der Schmerzreizweiterleitung eine wichti­ ge Rolle spielt. «Diese Verknüpfung von zwei unterschiedlichen Bindungsmecha­ nismen führte zu einer irreversiblen Blo­ ckierung des Ionenkanals und das Konzept könnte für eine längere Schmerzlinderung eingesetzt werden», so der Forscher.

Weiters gelang es Muttenthalers Team mit der Gruppe von Christophe Duplais in Französisch-Guyana, das hoch effiziente Gift der brasilianischen Ameisenart Pseu­

domyrmex penetrator zu analysieren und den aktivsten Bestandteil zu synthetisieren und zu charakterisieren – die potente pa­ ralysierende Wirkung des isolierten Gift­ peptids gegen Pflanzenschädlinge hat ein vielversprechendes Anwendungspotenzial als umwelt- wie auch gesundheitsscho­ nendes Biopestizid.

Pharmazeutische Lücken füllen Peptide sind die Signalmoleküle des Le­ bens, steuern viele Körperfunktionen und

Originalpublikation Markus Muttenthaler, Glenn F. King, David J. Adams und Paul F. Alewood, «Trends in peptide drug discovery», Nature Reviews Drug Discovery (2021); https://doi.org/ 10.1038/s41573-020-00135-8

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

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CHEMIE

Eine Markierungsmethode

Mit Chemie der Epigenetik auf der Spur Das Anknüpfen und Abspalten von Methylgruppen an die DNA spielt eine wichtige Rolle bei der Genregulation.

Um diese Mechanismen genauer erforschen zu können, hat ein deutsches Team eine neue Methode entwickelt, mit der sich Methylierungsstellen gezielt blockieren und zeitlich definiert durch Bestrahlung mit Licht wieder freisetzen lassen (Photocaging). Wie in der Zeitschrift «Angewandte Chemie» berichtet, wird das benötigte Reagenz «in situ» enzymatisch hergestellt.

Prof. Dr. Andrea Rentmeister 1 Obwohl sie sehr verschieden aussehen und vollkommen unterschiedliche Aufgaben erfüllen, haben alle Zellen unseres Körpers die identische DNA. Wie ist das möglich? Sollten dann die Zellen nicht alle gleich aussehen?

Die Antwort ist einfach: Sie verwenden nicht alle die gleichen Gene und deshalb können sie andere Funktionen wahrnehmen und haben demnach eine andere Gestalt.

Bestimmte Gene werden an-, andere abgeschaltet – je nach Zelltyp und nach Zeitpunkt. Als «Schalter» fungieren chemische Veränderungen der DNA-Bausteine, sogenannte epigenetische Modifikationen. Ein bedeutender Regulationsmechanismus ist die Methylierung und Demethylierung an spezifischen Positionen der DNA, das heisst das Anknüpfen oder Abspalten einer Methylgruppe. Die DNA von Krebszellen beispielsweise zeigt gegenüber der DNA gesunder Zellen ein verändertes Methylierungsmuster. Bei einer Methylierung übertragen Enzyme, die Methyltransferasen (MTasen), eine Methylgruppe von SAdenosyl-L-methionin (AdoMet) auf das Zielmolekül.

Für eine epigenetische Landkarte Um die Aufgabe und Funktionsweise dieser Regulation genauer zu erforschen und Westfälischen Wilhems-Universität Münster

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Bild: Shutterstock

Genetischer Lichtschalter

Das biochemische Werkzeug funktioniert nach dem Prinzip eines Bleistifts mit Radiergummi.

Anstelle der Bleistiftspitze sind es die Photoschutzgruppen, die schreiben – und es ist die Bestrahlung mit Licht, die das Geschriebene wieder löscht.

Methylierungsmuster zu kartieren, wären «Werkzeuge» wünschenswert, mit denen sich eine Methylierung spezifisch an bestimmten Zielstellen hemmen und diese Inhibierung zeitlich definiert wieder aufheben liesse. Das Forschungsteam um Andrea Rentmeister wählte dazu eine Methode, die als Photocaging bezeichnet wird: «Photocage» heisst auf Deutsch Photoschutzgruppe (PS). Das sind also Molekülgruppen, die zunächst den Zielort blockieren, bis sie schliesslich nach einer gezielten Bestrahlung mit Licht die Stelle wieder freigeben. So fungiert die Photoschutzgruppe als «Schalter», der bei Bestrahlung die Blockade wieder aufhebt.

Das Vorgehen Die Idee war, AdoMet-Analoga (2) mit Photoschutzgruppen zu bestücken, die dann auf die Methylierungsstellen übertragen werden (siehe Reaktionsgleichung). Allerdings zerfallen die AdoMet-Analoga in

wässriger Lösung und können nicht in Zellen eindringen. Daher wollte das Team von der Universität Münster diese «in situ» erzeugen. Im Organismus wird AdoMet durch

Eine allgemeine Definition von Epigenetik Im Allgemeinen lässt sich sagen, dass die Epigenetik Mechanismen in bestimmten chromosomalen Regionen beschreibt, die nicht zu einer Veränderung der DNASequenz führen. Der britische Genetiker Adrian Bird beschreibt es so: Die epigenetischen Mechanismen registrieren, signalisieren oder legen nachhaltig bestimmte Aktivitäten der Gene fest. In einer solchen allgemeinen Definition müssen also epigenetische Muster nicht zwingend vererbbar sein, könnten es aber theoretisch. Als bekanntester Mechanismus gilt die DNA-Methylierung.

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CHEMIE

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Ein Methionin-Analogon mit Photoschutzgruppe (PS) (1) reagiert via PhotoschutzgruppeMethionin-Adenosyl-Transferase (PS-MAT) zum entsprechenden AdoMet-Analogon (2). Dieses stellt schliesslich zusammen mit der Methyltransferase (MTase) den Ausgangspunkt dar, um die DNA mit der PS zu markieren. Bestrahlung mit Licht hebt die Markierung wieder auf.

das Enzym Methionin-Adenosyl-Transferase (MAT) aus der Aminosäure Methionin hergestellt. Zur Synthese der AdoMet-Analoga benötigten sie Methionin mit angeknüpftem Nitrobenzyl-Photoschutzgruppe (1) – und eine MAT, die ein solches verändertes Substrat verwenden kann. Ausgehend von einem MAT-Enzym aus dem Einzeller Cryp-

tosporidium hominis gelang es den Forschenden, durch gezielte Veränderung von Aminosäuren ein Enzym mit einer vergrösserten hydrophoben «Bindungstasche» zu entwickeln, die ausreichend Platz für die Nitrobenzyl-Gruppe bietet.

Eine Kristallstrukturanalyse veranschaulichte, wie das AdoMet-Analogon in der Ta-

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Originalpublikation [1] Dr. Freideriki Michailidou et al., «Massgeschneiderte SAM-Synthetasen zur enzymatischen Herstellung von AdoMet-Analoga mit Photoschutzgruppen und zur reversiblen DNA-Modifizierung in Kaskadenreaktionen», Angewandte Chemie (2020); https:// doi.org/10.1002/ange.202012623

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sche dieser Photoschutzgruppe-MAT (PSMAT) gebunden ist. Ausgehend von diesen Erkenntnissen stellte das Team eine weitere PS-MAT auf Basis eines thermostabilen MAT-Enzyms aus dem Archaeon Methanocaldococcus jannaschii her.

Beide PS-MATs waren mit DNA- und RNAMTasen kompatibel und ermöglichten ein Anknüpfen von Photoschutzgruppen an alle natürlichen Methylierungsstellen einer Plasmid-DNA. Bestrahlung mit Licht hob die Blockaden wieder auf.

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BIOWISSENSCHAFTEN

Tätigkeiten bestimmten Nervenzellen zuordnen

Nervenverbindungen für Geschicklichkeit

Eine Karte der Schaltkreise im Hirnstamm verrät, welche Nervenverbindungen die Feinmotorik von Arm und Hand steuern.

Ganz selbstverständlich nehmen wir einen Stift in die Hand und schreiben unseren Namen oder greifen nach der Gabel, um Spaghetti mit Tomatensauce zu essen.

Den Stift richtig anzufassen oder die Spaghetti, ohne zu kleckern, zum Mund zu führen, erfordert präzise Armbewegungen und jede Menge Fingerfertigkeit.

Nervenzellen im Hirnstamm steuern Feinmotorik Hinter all unseren Bewegungen verbirgt sich ein perfektes Zusammenspiel zwischen den Nervenzellen im Gehirn und Rückenmark und den Muskeln. Doch welche Verbindungen steuern die Feinmotorik der Arme, Hände und Finger? Dieser Frage ist das Team von Prof. Dr. Silvia Arber nachgegangen. Die Neurobiologen, die am Biozentrum der Universität Basel und am Friedrich Miescher Institut for Biomedical Research (FMI) forschen, beschäftigen sich schon lange damit, wie das Gehirn Bewegungsabläufe kontrolliert.

Wie die Forschenden nun am Beispiel von Mäusen zeigen, ist eine bestimmte Region im Hirnstamm für verschiedene feinmotorische Tätigkeiten der Vorderpfoten verantwortlich. Für ihre Untersuchungen verwendeten sie sogenannte optogenetische und virale Methoden, um Nervenzellen zu markieren und ihre Aktivität bei bestimmten Bewegungen sicht- und messbar zu machen. So konnte das Team in dieser Region vier Gruppen von Nervenzellen lokalisieren und ihnen eine spezifische Funktion zuschreiben. So steuert eine Gruppe von Nervenzellen zum Beispiel das Ausstrecken der Pfote, eine andere das Greifen des Futters.

4/2021

Der Hirnstamm ist der entwicklungsgeschichtlich älteste Teil des Gehirns und geht fliessend ins Rückenmark über. Er ist eine wichtige Schaltzentrale zwischen den motorischen Zentren zur Bewegungsplanung im Gehirn und den Netzwerken für das Ausführen von Bewegungen im Rückenmark. Im Rückenmark befinden sich auch die Motoneuronen, die direkt mit Muskelzellen verbunden sind und die Kontraktion der Muskeln auslösen. Erst seit wenigen Jahren ist bekannt, dass der Hirnstamm aus vielen Regionen mit spezialisierten Nervenzellverbindungen besteht, die komplexe Bewegungsabläufe steuern.

Karte von Schaltkreisen für Feinmotorik Arbers Team hat in ihrer Studie die räumliche Anordnung der Nervenverbindungen in einer dieser Regionen des Hirnstamms namens «lateral rostral medulla» (latRM) bestimmt und die Kommunikationswege nachgezeichnet. So konnten sie unterschiedliche Tätigkeiten einzelnen Gruppen von Nervenzellen zuordnen. «Einfachere Handlungen, wie das Ausstrecken der Vorderpfote zum Futter, erfolgen über spezifische latRM-Nervennetzwerke, welche direkt das Rückenmark ansteuern», erklärt Erstautor Ludwig Ruder.

Das Ausführen komplexerer Bewegungen, die auch die Finger miteinschliessen, also das Greifen oder das Zum-Mund-Führen eines Futterstückchens, steuern insbesondere solche latRM-Neuronen, die mit Nervenzellen in anderen Regionen des Hirnstamms verknüpft sind. «Für die Fingerfertigkeit sind diese internen Verbindungen und Netzwerke unentbehrlich», sagt Arber. «Die Nervenzellpopulationen im latRM-Bereich kontrollieren ganz spezifisch die Feinmotorik der vorderen

Bild: Shutterstock

Schreiben, Schrauben oder Dartwerfen, das sind nur einige Tätigkeiten, die ein hohes Mass an Geschicklichkeit erfordern. Wie das Gehirn solche feinmotorischen Meisterleistungen vollbringt, darüber berichten Forschende der Universität Basel und des Friedrich Miescher Instituts for Biomedical Research im Fachjournal «Nature».

Der Hirnstamm ist der entwicklungsgeschichtlich älteste Teil des Gehirns und geht fliessend ins Rückenmark über.

Gliedmassen. Aber nur indem die Nervenzellen verschiedener Regionen des Hirnstamms miteinander kommunizieren, gelingen so komplexe und präzise Bewegungsabläufe wie das Werfen, Greifen oder Schreiben.»

Kontrolle der Bewegungsabläufe Die räumliche Trennung der Nervenzellpopulationen nach Aufgaben und ihre Verknüpfungen geben Aufschluss über die Organisation des Hirnstamms und die Steuerung von Körperbewegungen, in diesem Fall der Feinmotorik. Viele neuronale Schaltkreise des Hirnstamms sind in Mensch und Tier ähnlich, daher lassen sich Rückschlüsse darauf ziehen, welche Nervenzell-Populationen welche Bewegungen steuern oder wie Krankheiten und Verletzungen zu Einschränkungen der feinmotorischen Fähigkeiten führen können.

Medienmitteilung Universität Basel www.unibas.ch 13

BIOWISSENSCHAFTEN

Le nicotinamide adénine dinucléotide

Contre la maladie d’Alzheimer Des scientifiques de l’EPFL ont découvert que des agrégats de protéines semblables à ceux dans la maladie d’Alzheimer sont à l’origine de la détérioration musculaire observée avec le vieillissement. Mais on peut agir contre les effets de ces agrégats en stimulant le taux de nicotinamide adénine dinucléotide (NAD+), ce qui active les systèmes de défense des mitochondries dans les cellules et rétablit la fonction musculaire.

Nik Papageorgiou ¹

Figure: Shutterstock

Plus on vieillit, plus nos muscles s’affaiblissent, ce qui explique la fragilité et l’incapacité physique qui accompagnent la vieillesse. Cette détérioration musculaire, outre le fait qu’elle concerne chaque individu, représente une charge très lourde pour les systèmes publics de santé. Les travaux de recherche dans les processus biologiques et les biomarqueurs qui définissent le ­vieillissement musculaire n’ont pas encore permis de déterminer les causes sous-­ jacentes.

Une équipe de scientifiques du laboratoire de Johan Auwerx à la Faculté des sciences de la vie de l’EPFL s’est penchée sur la question sous un angle différent : les simiPlus on vieillit, plus nos muscles s’affaiblissent. ¹ EPFL, Lausanne

litudes entre le vieillissement musculaire et les maladies musculaires dégénératives.

Ils ont découvert que des agrégats de protéines se déposent dans les muscles du squelette pendant le vieillissement naturel, et qu’en les bloquant on peut prévenir les effets néfastes du vieillissement musculaire. Cette étude est publiée dans «Cell Reports».

Des nouveaux biomarqueurs «Dans les maladies musculaires liées à l’âge, comme la myosite à inclusions, nos cellules luttent pour maintenir un pliage correct des protéines, amenant les protéines mal repliées à précipiter. Celles-ci forment des agrégats de protéines toxiques dans les muscles», explique Johan Auwerx.

«Le composant principal de ces agrégats de protéines est la bêta-amyloïde, comme dans les plaques amyloïdes dans le cerve14

au des patients atteints de la maladie d’Alzheimer.»

Dans cette étude, les scientifiques identifient les agrégats de protéines de type amyloïdes dans les muscles matures de différentes espèces, du nématode C. elegans aux êtres humains. Ils ont également découvert que ces agrégats dégradent la fonction mitochondriale. Bien qu’on ait suggéré que ces protéines agrégées contribuent au vieillissement du cerveau, c’est la première fois qu’on démontre qu’elles participent au vieillissement musculaire et dégradent directement les mitochondries.

«Ces agrégats protéotoxiques anormaux pourraient servir de nouveaux biomarqueurs pour le processus de vieillissement, au-delà du cerveau et des muscles», ajoute Johan Auwerx.

Mais est-il possible d’infléchir la formation des agrégats de protéines ? Pour y répondre, les chercheurs ont administré à des 4/2021

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Nicotinamide adénine dinucléotide (NAD+).

vers la vitamine nicotinamide riboside et l’anticancéreux Olaparib.

Tous deux stimulent le taux de nicotinamide adénine dinucléotide (NAD+), une biomolécule essentielle au maintien de la fonction mitochondriale, et dont le taux décline au cours du vieillissement.

L’activation du système de contrôle Chez les vers, les deux composés ont activé les systèmes de défense des mitochondries, même quand ils sont administrés à un âge avancé. L’activation du «système de contrôle qualité des mitochondries» a réduit les agrégats de protéines amyloïdes liés à l’âge et a amélioré la santé et l’espérance de vie des vers.

Les scientifiques ont ensuite travaillé sur des tissus musculaires humains, prélevés de sujets âgés et de patients atteints de myosite à inclusions. L’activation des mêmes systèmes de contrôle qualité des mitochondries a engendré des améliorations similaires de l’homéostasie protéique et mitochondriale. Ces résultats encourageants ont amené les chercheurs à tester la nicotinamide riboside sur des souris âgées. Le traitement a également activé les systèmes de défense des mitochondries et a réduit le nombre et la taille des agrégats amyloïdes dans différents tissus musculaires du squelette.

«Les médicaments qui stimulent le contrôle qualité des mitochondries peuvent donc être testés en phase clinique pour contrer les effets de ces agrégats protéotoxiques liés à l’âge et rajeunir les tissus», confie Mario Romani, le premier auteur de l’étude.

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Communiqué EPFL www.epfl.ch 4/2021

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Bilder: Danielle Powell, Swiss TPH

LABOR

Ein Covid-19-Test ist ein aufwendiger Prozess, der bis zu sechs Stunden Zeit in Anspruch nehmen kann und viele verschiedene Arbeitsschritte, Personal und aufwendige Handarbeit benötigt.

Vom Abstrich bis zur Laborauswertung

Wie läuft ein Covid-19-Test ab?

Dank der besseren Verfügbarkeit von Testmaterial und der Einführung neuer Teststrategien konnten die Covid19-Tests in den letzten Monaten rasch ausgeweitet werden. Das Reisemedizinische Zentrum und das DiagnostikZentrum des Schweizerischen Tropen- und Public-Health-Instituts (Swiss TPH) bieten den Sars-CoV-2-PCR-Test sowie den Antiköpertest an. Der illustrierte Artikel zeigt, wie ein solcher PCR-Test genau durchgeführt wird und welche arbeitsintensiven Schritte im Labor damit verbunden sind.

Personen, welche Covid-19-Symptome aufweisen (nur für Mitarbeitende und deren Angehörige) oder asymptomatische Personen, welche einen Covid-19-Test für Reisezwecke benötigen (offen für die allgemeine Bevölkerung), können sich am Swiss TPH testen lassen.

Der Nasen-Rachen-Abstrich Wer zum Test ans Swiss TPH kommt, erhält sowohl einen Nasen- als auch einen Rachen-Abstrich (Bild 1). Es ist wichtig, dass beide Abstriche genommen werden, damit die Chancen möglichst hoch sind, potenziell vorhandene Viren zu detektieren. Der Nasen-Rachen-Abstrich dauert etwa 10 Sekunden. Das medizinische Personal ist dabei mit einer Schutzbrille, 16

Bild 1: Bei der Patientin wird ein Nasen-Rachen-Abstrich durchgeführt.

4/2021

LABOR

Bild 2: Die Probe wird mit einem Strichcode versehen. Wichtige Informationen werden im Laborinformationssystem gespeichert.

Bild 3: Die Probe wird für Entnahme des genetischen Materials vorbereitet.

entnehmen (Bild 3). Dabei werden höchste Sicherheitsstandards eingehalten.

Nun durchläuft die Probe verschiedene Arbeitsschritte, um das Erbmaterial des Virus – die sogenannte Ribonukleinsäure (RNA) – freizusetzen und aufzureinigen.

Mehr als zehn Arbeitsschritte werden durchlaufen (Pipettieren, Zentrifugieren, Waschen, etc.) und am Ende liegt die reine RNA vor. Dieser Vorgang dauert bis zu drei Stunden, abhängig von der Anzahl der zu testenden Proben.

Wenn Sars-CoV-2-RNA in der Probe vorhanden ist, werden die spezifischen Abschnitte mittels PCR vervielfältigt und können nachgewiesen werden. Dies bedeutet, dass die Probe Sars-CoV-2 positiv ist. Ist in der Probe kein Virus vorhanden, kommt es zu keiner Vervielfältigung der spezifischen Abschnitte und das Testresultat fällt somit negativ aus. Die Resultate liegen nach 1,5 Stunden vor (Bild 4).

Nachweis der viralen RNA

Jedes Resultat wird in das Laborinformationssystem übertragen und zunächst vom Laborpersonal (technische Validierung) und anschliessend vom wissenschaftlichen Leiter (medizinische Validierung) überprüft und validiert. Die Testergebnisse werden dann über eine sichere E-Mail an den Patienten oder die Patientin und an deren Ärztin oder deren Arzt verschickt.

Zusätzlich müssen die Testergebnisse dem Bundesamt für Gesundheit (BAG) gemeldet werden und bei positivem Befund zusätzlich dem zuständigen Kantonsarzt.

Ein Covid-19-Test ist ein aufwendiger Prozess, der bis zu sechs Stunden Zeit in Anspruch nehmen kann und viele verschiedene Arbeitsschritte, Personal und aufwendige Handarbeit benötigt.

Handschuhen, einer FFP-2-Maske, einem Einweg-Laborkittel und einer Haube geschützt.

Erfassen der Probe Das medizinische Personal bringt die entnommene Probe in das Diagnostik-Labor.

Hier wird die Probe zunächst erfasst und erhält einen eindeutigen Strichcode, damit keine Proben verwechselt werden (Bild 2).

Alle relevanten Patientendaten (Name, Geburtsdatum), klinische Daten (z. B. Symptome) sowie weitere Daten (z. B. Reisepass-Nummer) werden im Laborinformationssystem erfasst. Dieses ist geschützt und nur für das Laborpersonal zugänglich.

Die aufwendige Vorbereitung Anschliessend wird die Probe vorbereitet, um das genetische Material des Virus zu

In einem nächsten Schritt wird die gereinigte RNA einer Kombination von verschiedenen Reagenzien zugeführt und anschliessend die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) gestartet. Die PCR-Reaktion kopiert spezifische Bereiche des Genoms des Sars-CoV-2-Virus, was zu einer Vervielfältigung dieser Abschnitte führt.

Bild 4: Eine Labormitarbeiterin prüft die Resultate.

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Validierung der Testresultate

Swiss TPH News www.swisstph.ch 17

LABOR

Bei Mensch und Software kommt es auf Kommunikation an

Mehr Licht fürs Team – mehr Tempo in der HPLC Das Labor der Zukunft durchflutet mehr Licht, entlastet das Team von lästigen Routinearbeiten und gibt Forschung und Kreativität mehr Raum. Gleichzeitig interagieren Softwares stärker miteinander – und bringen zum Beispiel mehr Tempo in die HPLC-Methodenentwicklung.

Der Abzug als klassisches Element von Chemielaboratorien symbolisiert den Wandel in beeindruckender Weise: Man ist es gewohnt, ihn von Hand öffnen und schliessen zu können. Bei modernen Varianten tippt man einfach mit dem Fuss gegen einen fast unsichtbar unter dem Unterschrank integrierten Schalter – schon fährt der Frontschieber automatisch nach oben. Das ist ergonomisch, und die Hände des Laboranten bleiben frei, um im nächsten Moment mit dem Versuchsaufbau zu beginnen.

Zwanzig Minuten später läuft vielleicht schon eine Reaktion. Aus Sicherheitsgründen lässt der Laborant den Frontschieber herunter. Nun öffnet er die beiden Seitenschieber des modernen Abzugs, um von dort letzte Temperaturnachregelungen vorzunehmen. Dann möchte er sich für andere Arbeiten entfernen und lässt versehentlich die Seitenschieber offen. Doch der Abzug bekommt das über seinen Bewegungsmelder mit. Sogleich signalisiert er mit rot aufleuchtenden LED-Lampen und einem Alarmton: «Achtung, hier stimmt etwas nicht – bitte noch einmal zurück und alle Schieber schliessen!»

Der Laborant kommt der Aufforderung nach, entfernt sich nun endgültig und behält den Fortgang der Reaktion doch stets im Blick. Denn eine hygienisch einwandfrei in die Abzugsdecke integrierte Webcam, überträgt alles auf sein mobiles Endgerät – ober wahlweise auf einen PC an seiner nächsten Arbeitsinsel.

Auch die gesamte Anmutung des Abzugs wird smarter. Wirkt die klassische Ausführung eher wie ein Gehäuse, fällt in Zukunft sehr viel mehr Tageslicht durch Seitenteile und Rückenwände aus Glas. Dieses stellt 18

Bilder: Köttermann

Alarm vom Abzug

Bild 1: Hier präsentiert sich eine aktuelle Laboreinrichtung mit Tischabzügen inklusive geräumigen Unterschränken und Medienwänden an der Technischen Universität Hamburg auf 700 Quadratmetern.

übrigens nicht zuletzt wegen seiner hohen Resistenz gegenüber Chemikalien einen Idealwerkstoff dar.

Für das Laborteam schafft das eine kommunikative Atmosphäre: Man sieht sich, verständigt sich einfacher und hilft sich unmittelbar. Und das lässt ganz allgemein den Gedanken und Ideen mehr Freiraum.

Kommunikative Software Eine bessere Verständigung steht auch bei der Software ganz oben auf der Tagesordnung. Das mag zuweilen etwas abstrakt wirken, wenn sich zum Beispiel in der Analytik immer mehr Geräte – wie Probenaufbereitungsroboter, Autosampler und Detektoren – miteinander zu riesigen «Strassen» vernetzen. Natürlich bringt das

Tempo, und am Ende stehen standardisierte und gut handhabbare Protokolle der Ergebnisse. Aber wo bleibt der nächste qualitative Riesenschritt?

Er könnte darin bestehen, dass in weitreichende ChromatographiedatensoftwarePakete (CDS) zunehmend Scouting- oder Methodenentwicklungsverfahren für die HPLC integriert werden.

Konzepte für die Methodenentwicklung Scouting-Softwares screenen stationäre und mobile Phasen für eine bestimmte chemisch-analytische Fragestellung, erstellen aus einer Vielzahl von Chromatographie-Experimenten einen Datenreport und ermöglichen eine automatisierte und effi4/2021

LABOR

Bilder 2 und 3: Ästhetische Gestaltung von Laboren der Ludwig-Fresenius-Schulen und der Technischen Universität Hamburg: klar und sachlich, farblich dezent akzentuiert.

zientere Methodenoptimierung. Ziel sind meistens sauber basisliniengetrennte Peaks. Darüber hinaus ist ein Up- oder Downscaling bestehender HPLC-Methoden möglich (z. B. Method Scouting Solution und Method Transfer, Shimadzu, Duisburg).

Scouting-Softwares simulieren allerdings keine Chromatogramme. Dies ist den «echten» Methodenentwicklungsprogrammen vorbehalten, zum Beispiel der Software Drylab (Molnár-Institut, Berlin). Sie kann nach Vorgabe einiger experimenteller Chromatogramme (typischerweise 12) eine Vielzahl neuer Chromatogramme (> 1 000 000) unter veränderten Bedingungen berechnen (andere Fliessmittelzusammensetzung, andere organische Komponente, anderer pH-Wert etc.) und die optimale Trennmethode finden. Auch deren Test auf Robustheit gegenüber kleinen Abweichungen von den Ideal-Bedingungen, wie sie im Alltag erfahrungsgemäss vorkommen können, ist Teil des Leistungsumfangs. Schliesslich lässt sich in einem nächsten Schritt die Analysenzeit minimieren, und am Ende wird die Gesamtheit aller Ergebnisse in einem sogenannten «Knowledge Management Document» (KMD) für das eigene Laborteam wie für Aussenstehende (z. B. Behörden) nachvollziehbar zusammengestellt.

Während Drylab immer von experimentellen Chromatogrammen ausgeht und die chemischen Strukturen der Analyten un4/2021

berücksichtigt lässt, leitet das Methodenentwicklungsprogramm ChromSword (Dr. Galushko Software Entwicklung GmbH, Mühltal) aus eben jenen chemischen Strukturen in Kombination mit bekannten charakteristischen Säulenparametern aus einer umfangreichen Datenbank alles her.

Das ergibt geeignete chromatographische Startbedingungen ohne einen einzigen HPLC-Lauf! Auf dem Stand der Technik lässt sich damit ein vollroboterisiertes System betreiben: Die Software schlägt neue chromatographische Bedingungen vor, ein entsprechender Datensatz wird an die HPLC-Hardware geschickt, und die Ergebnisse neuer Läufe erhält wiederum die Software als zusätzlichen Input für die weitere Optimierung.

Intensivierte Zusammenarbeit Aktuell wächst alles zusammen. ScoutingSoftware kommuniziert mit Methodenentwicklungsprogrammen (z. B. Shimadzu mit DryLab oder mit der ACD/Method Selection Suite von Advanced Chemistry Development, Toronto). DryLab wiederum lässt sich mit leistungsfähigen CDS-Paketen verbinden, unter anderem mit der Analytik-Software Empower (Waters, Milford/Eschborn). Dies hat besonders weitreichende Konsequenzen. Denn Empower setzen nicht nur Anwender der HPLC- und UPLC-Systeme von Waters ein. Diese Analytik-Software kombiniert man gern auch

mit vielen anderen Systemen (z. B. von Agilent). Die HPLC-Methodenentwicklung scheint, gegenüber klassischen «Trial-&Error»-Verfahren, durch Software-Integration systematischer und schneller zu werden.

Ob offeneres Design für das Labor-Team oder unterschiedliche Software-Tools für analytische Aufgabenstellungen – stets führt eine intensivierte Kommunikation auf die nächste Entwicklungsstufe. Dasselbe gilt für die Besucher der diesjährigen Ilmac in Basel. Sie begutachten die obigen Entwicklungen, vergleichen, diskutieren darüber und optimieren auf dieser fundierten Informationsbasis ihr eigenes Labor.

Ilmac Basel 2021 Dauer: Dienstag, 19. Oktober, 9.00 bis 17.00 Uhr Mittwoch, 20. Oktober, 9.00 bis 18.30 Uhr Donnerstag, 21. Oktober, 9.00 bis 17.00 Uhr Ort: Messe Basel, Halle 1.0 Veranstalter: MCH Messe Schweiz (Basel) AG info@ilmac.ch www.ilmac.ch

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MEDIZIN

Antibiotikaprophylaxe bei Kaiserschnitt

Antibiotika und Geburt

Für das Neugeborene entsteht damit ein erheblicher Vorteil, da eine potenzielle Belastung durch Antibiotika ausgeschlossen werden kann. Bei Kaiserschnitt-Geburten werden gemäss schweizerischen und internationalen Guidelines, inklusive den WHO-Empfehlungen, seit Jahrzehnten weltweit der Mutter vor dem Schnitt Antibiotika verabreicht. Dies geschieht zum Schutz vor allfälligen, nachgeburtlichen Infektionen. Der grosse Nachteil: Bei dieser Methode gelangen Antibiotika zum Neugeborenen. Damit ist eine mögliche Beeinträchtigung des Mikrobioms im Darm des Neugeborenen verbunden.

Bisher grösste Studie In der vorliegenden, weltweit grössten Studie zu diesem Thema wurden in 75 Spitälern der Schweiz zwischen 2009 und 2018 total 55 901 Kaiserschnitte ausgewertet. Die Beziehung zwischen dem Zeitpunkt der antimikrobiellen Prophylaxe vor dem Schnitt bis zur Abnabelung und dem Eintreten einer Infektion in Bereich des Bauchschnittes wurde untersucht. Verglichen wurden 26 405 Eingriffe mit Antibiotikagabe vor dem Hautschnitt und 29 496 Eingriffen mit Antibiotikaprophylaxe nach der Kindsabnabelung. Insgesamt 846 Wundinfektionen wurden festgestellt. Erstautor PD Rami Sommerstein betont: «Die Studie ist in Bezug auf die Zeitdauer und den Umfang gut fundiert. Die Ergebnisse sind klar: Es konnte kein statistisch signifikanter Unterschied zwischen beiden Methoden festgestellt werden.»

Diese Resultate können weitreichende Auswirkungen auf die Praxis des Kaiserschnittes haben. Der Schutz der Darmflora des Neugeborenen ist von grösster Be20

Bild: Shutterstock

In der Zeitschrift «Antimicrobial Resistance and Infection Control» publizierte ein internationales Forschungsteam unter Leitung des Universitätsspitals Bern die bisher grösste, multizentrische Studie zur Frage des optimalen Schutzes von Mutter und Kind bei Kaiserschnitt-Geburten. Es konnte nachgewiesen werden, dass die Mutter keinem erhöhten Infektionsrisiko ausgesetzt ist, wenn Antibiotika nach der Abnabelung statt vor dem Schnitt verabreicht werden.

Sowohl die Mutter als auch das Kind profitieren von den neuen Studienergebnissen. Prof. Jonas Marschall: «Die Antibiotikagabe nach der Abnabelung hat aufgrund der Studienergebnisse keine Nachteile für die Mutter, verbessert die Situation für das Neugeborene jedoch erheblich.»

deutung für zahlreiche Aspekte seiner Entwicklung. Eine Beeinträchtigung des Mikrobioms durch Antibiotikagabe kann Auswirkungen zum Beispiel auf die Entwicklung des Immunsystems oder auf die Hirnentwicklung zur Folge haben. Aufgrund der hier vorgestellten, neuen Forschungsergebnisse wird es möglich, dieses Risiko erheblich zu vermindern. Prof. Jonas Marschall, Mitglied von Swissnoso und Chefarzt an der Universitätsklinik für Infektiologie am Inselspital, Universitätsspital Bern, hält fest: «Die Antibiotikagabe nach der Abnabelung hat aufgrund der Studienergebnisse keine Nachteile für die Mutter, verbessert die Situation für das Neugeborene jedoch erheblich.»

Welche Folgen haben die Ergebnisse?

Die Studienergebnisse sind als robust anzusehen. Die Studie lief zehn Jahre und umfasste eine ansehnliche Stichprobenzahl. Es gab wenige Ausfälle, und die Qualität der erhobenen Daten war dank einem

rigorosen Validierungssystem sehr hoch.

Die statistische Auswertung lieferte somit zuverlässige Daten. «Es ist davon auszugehen», folgert Prof. Daniel Surbek, Chefarzt und Co-Direktor Klinik für Frauenheilkunde am Inselspital, «dass aufgrund der Studienergebnisse die gängige Praxis der Antibiotikaprophylaxe beim Kaiserschnitt künftig weltweit angepasst werden wird.»

Originalpublikation Rami Sommerstein et al., «Antimicrobial prophylaxis administration after umbilical cord clamping in cesarean section and the risk of surgical site infection: a cohort study with 55,901 patients» Antimicrobial Resistance & Infection Control (2020); ht tps://doi.org/10.1186/s13756-02000860-0

Medienmitteilung Inselspital, Universitätsspital Bern www.insel.ch 4/2021

MEDIZIN

Über die Mechanismen der Neuroplastizität

Radikale scheinen dem Gehirn gut zu tun

Die Forschenden widmeten sich in ihrer Studie dem «Hippocampus»: Ein Hirnareal, das als Schaltzentrale des Lernens und Gedächtnisses angesehen wird, und in dem ein Leben lang neue Nervenzellen entstehen – also auch im Erwachsenenalter. «Diese sogenannte adulte Neurogenese trägt dazu bei, dass sich das Gehirn zeitlebens anpassen und verändern kann.

Das geschieht nicht nur bei Mäusen, sondern auch beim Menschen», erläutert Prof.

Gerd Kempermann, Sprecher des DZNEStandorts Dresden und Forschungsgruppenleiter am CRTD, die Hintergründe der aktuellen Untersuchung.

Trigger der Neurogenese Die neuen Nervenzellen gehen aus Stammzellen hervor. «Diese Vorläuferzellen sind eine wichtige Grundlage der Neuroplastizität, also der Anpassungsfähigkeit des Gehirns», so der Dresdner Wissenschaftler. Gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen gelangen ihm jetzt neue Einblicke in die Prozesse, die der Neubildung von Nervenzellen zugrunde liegen: Das Forschungsteam konnte an Mäusen nachweisen, dass neurale Stammzellen – im Vergleich zu ausgewachsenen Nervenzellen – in einem hohen Masse freie Radikale enthalten. «Das gilt insbesondere dann, wenn die Stammzellen im Ruhezustand sind, sich also nicht teilen und nicht gerade zu Nervenzellen fortentwickeln», sagt Kempermann. Ein weiterer Anstieg in der Konzentration der Radikale – das zeigen die aktuellen Untersuchungen – versetzt die Stammzellen in Teilungsbereitschaft.

«Die Sauerstoffverbindungen wirken wie ein Schalter, der die Neurogenese in Gang setzt.»

4/2021

Bild: Shutterstock

Reaktive Sauerstoffmoleküle – auch «freie Radikale» genannt – gelten gemeinhin als schädlich für den Organismus. Doch wie sich nun herausstellt, steuern sie Vorgänge, die für die Anpassungsfähigkeit des Gehirns von Bedeutung sind – jedenfalls bei Mäusen. Forschende des Deutschen Zentrums für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) und des Zentrums für Regenerative Therapien Dresden (CRTD) an der Technischen Universität Dresden veröffentlichten diese Befunde im Fachjournal «Cell Stem Cell».

Der Hippocampus ist ein Hirnareal, das als Schaltzentrale des Lernens und Gedächtnisses angesehen wird, und in dem ein Leben lang neue Nervenzellen entstehen.

Zu viel ist aber zu viel Freie Radikale sind Abfallprodukte des normalen Stoffwechsels. Zelluläre Mechanismen sorgen in der Regel dafür, dass sie nicht Überhand nehmen. Denn die reaktionsfreudigen Sauerstoffverbindungen verursachen oxidativen Stress. «Zu viel davon ist bekanntlich ungünstig, kann Nervenschäden verursachen und Alterungsprozesse anstossen», so Kempermann weiter.

«Doch offenbar ist das nur ein Aspekt und freie Radikale haben auch ihre guten Seiten. Hinweise dafür gab es zwar schon in anderen Zusammenhängen. Aber dass ausgerechnet die Stammzellen des Gehirns so sehr hohe Werte an Radikalen nicht nur tolerieren, sondern auch für ihre Funktion nutzen, ist neu und überraschend.»

«Die positive Wirkung von Antioxidantien ist belegt und wird durch unsere Studie nicht in Frage gestellt. Ausserdem sollte man vorsichtig sein mit Schlussfolgerungen für den Menschen aus reinen Laborstudien», betont Kempermann. «Und doch legen unsere Ergebnisse zumindest nahe, dass freie Radikale für das Gehirn nicht grundsätzlich schlecht sind. Sehr wahrscheinlich sind sie sogar wichtig dafür, dass das Gehirn lebenslang anpassungsfähig bleibt und gesund altern kann.»

Gesundes Altern

Originalpublikation Vijay Adusumilli et al., «ROS dynamics delineate functional states of hippocampal neural stem cells and link to their activitydependent exit from quiescence», Cell Stem Cell (2020); DOI: 10.1016/j.stem.

2020.10.019, URL: https://www.cell.com/ c e ll - s te m - c e ll /f ull te x t /S1934 -59 09 (20)30538-5

Radikalfänger – auch Antioxidantien genannt – wirken oxidativem Stress entgegen. Deshalb gelten solche Substanzen als wichtige Bestandteile einer gesunden Ernährung. Sie kommen beispielsweise in Obst und Gemüse vor.

Medienmitteilung Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen e.V. (DZNE) www.dzne.de 21

ERNÄHRUNG

Tipps zur Anpassung von Rezepturen

Weniger Zucker in Joghurt Ein hoher Zuckerkonsum kann der Gesundheit schaden. Deshalb setzt sich das Bundesamt für Lebensmittelsicherheit und Veterinärwesen (BLV) gemeinsam mit den Produzenten dafür ein, den Zucker in Lebensmitteln wie z. B. Joghurt zu reduzieren. Vor diesem Hintergrund hat Agroscope im Auftrag des BLV untersucht, um wie viel der Gehalt an Zucker in Joghurt gesenkt werden kann, ohne dass dies von den Konsumentinnen und Konsumenten wahrgenommen wird.

Wie macht sich weniger Zucker in Joghurt bemerkbar? Das Forschungsprojekt von Agroscope liefert für ausgewählte Joghurtsorten Erkenntnisse, um wie viel der Gehalt an zugesetztem Zucker in Joghurt reduziert werden kann, ohne dass die Konsumentinnen und Konsumenten einen Unterschied feststellen und ohne dass die Qualität der Produkte vermindert wird. Zudem gibt das Projekt Aufschluss darüber, welche Methoden sich dazu am besten eignen.

Mögliche Strategien zur Zuckerreduktion

cipdA : dliB

Auf Basis einer umfangreichen Literaturrecherche hat die Forschungsgruppe die verschiedenen Möglichkeiten und Verfahren für eine Zuckerreduktion in Joghurt analysiert und zusammengefasst. Beleuchtet werden dabei vier mögliche Strategien: die schrittweise Reduktion des zugesetzten Zuckers, das Nutzen von sensorischen Interaktionen z. B. mittels süssverstärken-

Der Leitfaden der Agroscope liefert wichtige Antworten zur Frage: Um wie viel kann der Zucker in Joghurt gesenkt werden, ohne dass dies von den Konsumentinnen und Konsumenten wahrgenommen wird?

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4/2021

ERNÄHRUNG

Die Erklärung von Mailand Essen und Gewohnheiten Natürlich wäre es aus rein gesundheitlicher Sicht besser, ganz auf den Zucker und auf irgendwelche Zuckerersatzstoffe zu verzichten. Doch unsere Esskultur mit einem Schlag verändern zu wollen wäre schwierig. Der Leitfaden von Agroscope liefert wichtige Informationen für einen ersten Schritt in die richtige Richtung.

Das Forschungsprojekt wurde im Rahmen der Erklärung von Mailand zur Reduktion des Zuckergehalts in Joghurt und Frühstückscerealien lanciert. Die Erklärung wurde 2015 von Bundesrat Alain Berset gemeinsam mit verschiedenen Schweizer Lebensmittelproduktionsfirmen unterzeichnet. Damit verpflichten sich die Firmen, die Rezepturen ihrer Produkte zu überprüfen und, wo möglich, den Zucker in Joghurts und Frühstückscerealien schrittweise zu reduzieren.

Originalpubilkation H. Stoffers, M. Chollet, M. Lucchetti, B.Guggenbühl, «Leitfaden Zuckerreduktion in Joghurt: Technologische Machbarkeit und sensorische Wahrnehmung», Agroscope Science, 108, 2021, 1–33; https://doi.org/ 10.34776/as108g

Medienmitteilung Agroscope www.agroscope.admin.ch

der Aromen wie Vanille, technologische Anpassungen wie beispielsweise der Einsatz von verschiedenen Milchsäurebakterien oder die Verwendung von Zuckerersatzstoffen. Ziel ist es, die Konsumenten langfristig an eine tiefere Süssintensität zu gewöhnen, ohne dass die Akzeptanz des Joghurts negativ beeinflusst wird.

Wahrnehmung von Süssem Im Rahmen der Studie testeten geschulte Prüfpersonen von Agroscope die Süsswahrnehmung von Erdbeer-, Himbeerund Moccajoghurts mit unterschiedlichen Zuckergehalten. Dabei wurden jeweils zwei Produkte verglichen, um den Unterschiedsschwellenwert – sprich, ab welcher Grösse die Zuckerreduktion wahrgenommen wird – festzulegen. Anschliessende Tests mit ungeschulten Konsumentinnen und Konsumenten zeigten, dass sogar eine Zuckerreduktion um den doppelten Schwellenwert mehrheitlich nicht wahrgenommen wurde.

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ERNÄHRUNG

Die Peperoni erhalten allmählich ihr strahlendes Rot. Die Konzentration an Chlorophyll schwindet, der Gehalt an Carotinoiden nimmt zu.

Aus molekularer Sicht

Wie Peperoni rot werden Leuchtend rot, wohlschmeckend und gesund, so kennt und liebt man Peperoni und andere Paprikasorten. Was sie allerdings bei der Reifung rot werden lässt, hat das Team um Prof. Dr. Sacha Baginsky vom Lehrstuhl Biochemie der Pflanzen der Ruhr-Universität Bochum (RUB) erstmals auf Proteinebene im Detail entschlüsselt.

Im Mittelpunkt stehen typische pflanzliche Zellorganellen, in denen Chlorophyll abgebaut und im Zuge der Fruchtreifung Carotinoide hergestellt werden.

Optisch zeigt sich die Umwandlung von Chlorophyll zum Carotinoid deutlich im Farbwechsel von Grün zu Orange oder Rot. Den Prozess hat das Team detailliert und global auf Proteinebene dokumentiert und die Ergebnisse in «The Plant Journal» publiziert.

Vom Chlorophyll zum Carotinoid Paprikafrüchte, wissenschaftlich Capsicum annuum, gehören wegen ihres aromatischen Geschmacks und hoher Konzentrationen an gesundheitsförderlichen Inhaltsstoffen wie Vitamin C und antioxidativ wirkendem Provitamin A (Carotinoide) zu den beliebtesten Gemüsesorten. Die Fruchtreifung in Paprika verläuft von photosynthetisch aktiven Früchten mit hohem Chlorophyll- und Stärkegehalt zu nichtphotosynthetischen, Carotinoid-reichen Früchten.

Zellorganelle im Wandel Essenzielle Schritte dieser Umwandlung finden in typischen pflanzlichen Zellorganellen, den sogenannten Plastiden statt.

Am Anfang stehen Vorläuferorganellen, die 24

sogenannten Proplastiden. Sie sind noch undifferenziert und entwickeln sich je nach Gewebetyp und Umweltsignalen zu verschiedenen Plastiden. Bei vielen Fruchtund Gemüsesorten entwickeln sich daraus die Chromoplasten. «Sie tragen ihren Namen wegen ihrer oft leuchtenden Farben», erklärt Sacha Baginsky. In Paprikafrüchten werden Proplastiden zuerst photosynthetisch aktive Chloroplasten. Anschliessend entwickeln sich daraus die Carotinoid-reichen Chromoplasten.

Der Unterschied zur Tomate Ähnlich ist es in der Tomate, wobei allerdings ein entscheidender Unterschied zu den Paprikafrüchten besteht: Tomaten gehören zu den klimakterischen Früchten, die nach der Ernte nachreifen. Biochemisch ist dieser Prozess durch einen enormen Anstieg respiratorischer Aktivität mit 4/2021

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im ICP und Labor

Tomaten können im Gegensatz zu Peperoni nach der Ernte noch nachreifen. Ihre Farbwechsel beruhen auf einem anderen biochemischen Mechanismus.

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grossem Sauerstoffverbrauch gekennzeichnet, das sogenannte Klimakterium.

Bei Peperoni ist dies nicht der Fall. Die im Einzelhandel häufig erhältlichen grünen Paprikafrüchte seien unreif, so Sacha Baginsky.

Sie tragen noch Chlorophyll-reiche Chloroplasten und enthalten, wenn die Peperoni frisch sind, auch eine grosse Menge der photosynthetischen Speichersubstanz Stärke. «Unsere Daten zeigen nun einige Unterschiede in der Chromoplastendifferenzierung zwischen Peperoni und Tomate auf molekularer Ebene, die Einblicke in den unterschiedlichen Metabolismus klimakterischer und nicht-klimakterischer Früchte gewährt», so der Biologe.

Ein Beispiel ist der Energiestoffwechsel.

So kommt das Protein plastidäre terminale Oxidase (PTOX), das im Zuge der Carotinoidherstellung Elektronen auf Sauerstoff über trägt und damit Wasser generiert, in Capsicum annuum nur in geringer Menge vor. Dies könnte einen geringeren Sauerstoffverbrauch zur Folge haben und mit einer erhöhten ATP-Synthese einhergehen. Chromoplasten benutzen Module des photosynthetischen Elektronentransportes zur ATP-Synthese, die in Paprikafrüchten zumindest teilweise über den sogenannten Cytochromb6/f-Komplex und Plastocyanin läuft, welches anders als in Tomate in grosser Menge vorhanden ist. Geringe Mengen an PTOX in den Paprikafrüchten könnten bedeuten, dass mehr Elektronen aus der Carotinoidherstellung über diesen Weg auf eine bisher unbekannte Oxidase fliessen und damit mehr ATP hergestellt werden kann.

4/2021

Carotinoide effektiver in Pflanzen herstellen «Dies ist nur ein Beispiel von mehreren, teils subtilen Unterschieden im Stoffwechsel von Tomate- und Paprika-Chromoplasten», erklärt Sacha Baginsky. «Unsere Daten eröffnen ein neues Verständnis der Chromoplastendifferenzierung, die wir nun weiter erforschen wollen.» Dazu will das Team zum Beispiel ein von einer spanischen Gruppe beschriebenes System benutzen, in dem die Chromoplastendifferenzierung in Blättern durch Herstellung eines einzigen Enzyms induziert wird (10.1073/pnas.2004405117). Dies könnte Wege aufzeigen, wie Carotinoide effektiver und nachhaltiger in Pflanzen hergestellt werden können. Die bisher erhobenen Daten sind frei zugänglich über die PrideDatenbank verfügbar.

Originalpublikation Anja Rödiger, Birgit Agne, Dirk Dobritzsch, Stefan Helm, Fränze Müller, Nina Pötzsch, Sacha Baginsky, «Chromoplast differentiation in bell pepper (Capsicum annuum) fruits», The Plant Journal (2020); DOI: 10.1111/tpj.15104

Kontakt Prof. Dr. Sacha Baginsky Ruhr-Universität Bochum Universitätsstrasse 150 D-44801 Bochum +49 234 32 23937 sacha.baginsky@rub.de www.rub.de

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NEWS

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

Übernahmen Elis Der international führender Dienstleister für Reinraum-, Arbeits-, Hygiene- und Facility-Services-Lösungen, hat die Übernahme der Firma Scaldis, einem der europäischen Marktführer im Reinraumbereich, bekannt gegeben Scaldis betreibt derzeit zwei Standorte: den Hauptstandort in Péruwelz, Belgien und einen weiteren Standort in der Nähe von Lyon, Frankreich. Scaldis konzentriert sich hauptsächlich auf die textile Vollversorgung im Reinraumbereich. Neben dem Reinraum-Service bietet die Firma auch traditionelle Arbeitskleidung. Durch den strategischen Zukauf der Firma Scaldis wird die Präsenz in Belgien gestärkt und gleichzeitig ermöglicht es den Lieferservice für Reinraumprodukte zu optimieren.

Roche Der Basler Pharmakonzern unterzeichnet die endgültige Fusionsvereinbarung mit GenMark Diagnostics.

Damit erhält Roche Zugang zu einer neuartigen Technologie in der Diagnostik Roche will 24,05 US-Dollar pro Aktie zahlen mit voraussichtlichem Abschluss im 2.

Quartal 2021.

GenMark bietet molekulardiagnostische Tests an, mit denen mehrere Krankheitserreger aus einer einzigen Patientenprobe nachgewiesen werden können. Der Fusionsvertrag wurde von den Verwaltungsräten von GenMark und Roche einstimmig genehmigt. Nach Abschluss der Übernahme wird

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der Hauptbetrieb von GenMark an seinem derzeitigen Standort in Carlsbad, Kalifornien, USA, weitergeführt.

Ehrung Schweizerische Chemische Gesellschaft Für seine Bachelorarbeit bekommt Stefan Näf die beliebte Auszeichnung von der Schweizerischen Chemischen Gesellschaft (SCS).

Ein «Roboter» half ihm bei seiner Abschlussarbeit. Der Preis ist mit 1000 Franken dotiert.

Die Diplomarbeit befasst sich mit der Herstellung von chiralen Selektoren, um spezielle Moleküle wie die Enantiomere in grösserer Menge zu trennen. Betreut wurde die Arbeit von Jürgen Stohner am Institut für Chemie und Biotechnologie der ZHAW in Wädenswil.

Die Bachelorarbeit von Stefan Näf aus Herisau befasst sich mit einem faszinierenden Phänomen in der Chemie: der Chiralität.

Grundfos Die «Welt» hat in Zusammenarbeit mit dem Kölner Analyse-Institut ServiceValue über 180 000 Führungskräfte zur «unternehmerischen Verantwortung» deutscher Unternehmen befragt. Im Fokus standen 155 Branchen mit insgesamt 2098 Unternehmen.

Ausgewählt wurden die nach Mitarbeiterzahl und/oder Umsatz grössten Firmen. Grundfos wurde bei diesem Votum für eine «sehr hohe unternehmerische Verantwortung» ausgezeichnet. Sicher spielen dabei die seit Jahren bekannten Akti-

vitäten in Sachen Energie- und Wassereffizienz oder auch das Bekenntnis zur Nachhaltigkeit eine ausschlaggebende Rolle.

Die Nachhaltigkeitsagenda von Grundfos hat klar formulierte Ziele: Bis 2025 will das Unternehmen intern die CO2 -Emissionen und den Wasserverbrauch halbieren (im Vergleich zu 2008). Bis 2030 soll Grundfos klimaneutral sein.

Personalien Medartis Medartis erzielt solides Jahresergebnis 2020 und schlägt Marco Gadola als neuen Verwaltungsratspräsidenten zur Wahl an der Generalversammlung vor. Medartis Holding AG erreichte in der zweiten Jahreshälfte 2020 ein Umsatzwachstum von 9 Prozent in Lokalwährungen, wozu ihre Direktmärkte mit einem Wachstum von 13 Prozent beitrugen. Damit konnte Medartis das von Covid-19 geprägte Gesamtjahr mit einem soliden Umsatzwachstum von einem Prozent in Lokalwährungen abschliessen, das über dem Marktwachstum lag.

Pfennig Profi System Seit Februar 2021 ist Marco Heri Teil des Verkaufsteams der Pfennig Reinigungstechnik AG mit Sitz in Wangen an der Aare. Marco Heri fokussiert den Ausbau bestehender und neuer Kun-

denbeziehungen in den Bereichen Reinraum, Hospital und Industrie. Die Produkte und Lösungen der Pfennig Rei­ nigungstechnik AG in der Schweiz voranzutreiben, das Kundennetzwerk weiter auszubauen und die PPS Produkte als erste Wahl zu verankern, sind Marco Heris Ansprüche an sich selbst. Persönliche Beratung und individueller Service sind für ihn unerlässlich und bilden die Grundlage für eine erfolgreiche und zielführende Zusammenarbeit mit den Kunden.

Forschung SNF Der Schweizerische Nationalfonds (SNF) und Inno­ suisse haben eine Vereinbarung geschlossen, um das Zusammenspiel von Wissenschaft und Innovation weiter zu stärken. Mit der Vereinbarung bekräftigen der SNF und Innosuisse ihr gemeinsames Verständnis, dass die Innovationskette von der Grundlagenforschung bis zu neuartigen Produkten und Dienstleistungen koordinierter und effizienter Förderung bedarf. Denn Forschung und Innovation befruchten sich gegenseitig: Wissenschaftliche Erkenntnisse und Durchbrüche können zu Innovationen führen. Umgekehrt inspirieren und beflügeln Herausforderungen in Wirtschaft und Gesellschaft die Wissenschaft. Die Aufgaben und Aktivitäten beider Organisationen zielen darauf ab, die hohe Leistungsfähigkeit der Schweiz Innovation zu fördern.

4/2021

NEWS

FAU-Forschende knacken molekularen Stickstoff mit Kalzium tet sich schwierig, denn Stickstoff ist ein wenig reaktionsfreudiges Gas mit einer Drei­fachbindung, die zu den stärksten bekannten chemischen Bindungen gehört. Ein Forschungsteam der Friedrich-

Bild: FAU/David Har tfiel

Chemikerinnen und Chemiker weltweit sind ständig auf der Suche, den in der Luft enthaltenen elementaren Stickstoff, kurz N2, mit einfachen Mitteln für chemische Reaktionen verfügbar zu machen. Das gestal-

Forscherinnen und Forscher im Labor der FAU.

Alex­ander-Universität ErlangenNürnberg (FAU) hat nun gezeigt, dass das in der Natur häufig vorkommende Metall Kalzium in der Lage ist, die hochstabile Stickstoff-Bindung zu brechen Chemikerinnen und Chemiker suchten nach Möglichkeiten, die starke N≡NDreifachbindung zu brechen.

Das Forschungsteam um Prof.

Dr. Sjoerd Harder, Lehrstuhl für Anorganische und Metallorganische Chemie, konnte nun zeigen, dass das Hauptgruppenelement Kalzium dieses Kunststück vollbringen kann.

Auf der Suche nach KalziumAtomen in der ungewöhnlichen Oxidationsstufe +I fanden die FAU-Forschenden nun zufällig heraus, dass das Metall mit Stickstoff reagiert – ironischerweise sollte der Stickstoff bei diesem Experiment eigentlich nur ein unreaktives Schutz-

gas sein. Harder und sein Team isolierten ein Molekül, in dem Stickstoff zwischen zwei Kalziumatomen eingeschlossen war, und zeigten die weitere Umwandlung zu Hydrazin.

Zusammen mit theoretischen Chemikerinnen und Chemikern der Universitäten in Marburg und dem chinesischen Nanjing stellten die FAU-Forschenden fest, dass unerwartet doch d-Orbitale bei der Stickstoff-Aktivierung an Kalzium eine wesentliche Rolle spielen. Diese kontroverse, aber wichtige Erkenntnis bricht das Dogma, dass d-Orbitale für Hauptgruppenmetalle – Metalle, die im Periodensystem einer der Hautgruppen zugeordnet sind – irrelevant sind.

Medienmitteilung Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Kunststoffe lassen sich mit recht geringem Aufwand formen und ihre Eigenschaften in einem weiten Bereich steuern.

Selbst die viel gescholtenen «Wegwerfartikel» spielen gerade angesichts der Bedrohung durch Coronaviren eine besondere Rolle. Wie würden wohl Biolabore und Spitäler ohne Einmalspritzen, Einmalschläuche, medizinische Beutel und Schutzmasken ihre Hygiene aufrechterhalten? Aber auf lange Sicht müssen wir eine Kunststoff-Kreislaufwirtschaft entwickeln. Eine Komponente 4/2021

dürften klassische Steamcracker darstellen. Denn statt Öl und Gas kann man sie bei virtuoser Temperierung auch mit Plastikabfall betreiben. Eine andere Hilfestellung geben Kleinstlebewesen.

Die Zersetzung einer PET-Flasche dauert in der Natur rund 400 Jahre. Im Labor am Institut für Angewandte Mikrobiologie der RWTH Aachen schaffen es Zuchtmikroben mit ihren Enzymen in vier Tagen. Die Forscher dehnen ihre Aktivitäten inzwischen auf PolyurethanSchäume und das besonders

Bild: MCH Messe Schweiz (Basel) AG

Kunststoff-Kreislauf funktioniert mit Kleinstlebewesen

Selbst zu klassischen Glaspipetten gibt es Alternativen aus Kunststoff.

hartnäckige Polyethylen aus.

Nachdem die «Abbrucharbeiter» die Kunststoffabfälle zerlegt haben, machen andere Mikroben als «Baumeister» neuen Kunststoffe daraus (z.B. Polyester). Was nicht verwertet wurde, lässt sich in den Prozess zurückführen.

Wie Forscher und Ingenieure eine solche Kunststoff-Kreislaufwirtschaft Realität werden lassen, zeigt die Ilmac Basel.

Medienmitteilung Ilmac www.ilmac.ch 27

NEWS

Jährlich entsteht durch Pilzbefall allein beim Weinanbau ein Schaden von einer Milliarde Euro. Herkömmliche Pflanzenschutzmittel sind bei der Bekämpfung grösstenteils machtlos. Eine geplante Ausgründung des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPI-P) soll nun die Forschung an nachhaltigen, auf Mikrotechnologie basierenden Pflanzenschutzmitteln weiterentwickeln und zur Marktreife führen. Beteiligt ist ein Team um Projektleiter Frederik Wurm, Leiter einer Gruppe am MPI-P

und Professor an der Universität in Twente, und Mentorin Katharina Landfester, Direktorin am MPI-P. Die Technologie wurde in mehreren Jahren Forschung am MPI-P entwickelt. Hierfür werden poröse Kugeln mit einem Durchmesser im Bereich eines millionstel Meters eingesetzt. Diese Mikrocarrier bestehen aus dem Stoff «Lignin», welcher ein Bestandteil von Holz ist und diesem seine Festigkeit verleiht. Sie werden mit einem Fungizid – einem Pilzbekämpfungsmittel – bela-

Bild: MPI-P

Winzlinge im Pflanzenschutz

Mainzer Wissenschaftler bekämpfen Pilzkrankheit bei Weinstöcken mit Nanotechnologie.

den und beispielsweise in Weinreben injiziert. Dort können sie wirkungsvoll als eine Art «Trojanisches Pferd» gegen die sogenannte Esca-Krank-

heit eingesetzt werden. Esca ist eine Pilzkrankheit und befällt Weinreben von innen heraus. Sie zersetzt das Lignin, was dem Stamm seine Festigkeit nimmt – die Rebe stirbt somit ab. Die injizierten und ebenfalls aus Lignin bestehenden Mikrocarrier werden ebenfalls von den Pilzen zersetzt: Das «Trojanische Pferd» wird also geöffnet, was das Fungizid freisetzt und die Pilze wirkungsvoll bekämpft.

Medienmitteilung MPI-P www.mpip-mainz.mpg.de

Forschende der Empa und der ETH Zürich haben Holz in einen Mikro-Generator verwandelt. Wenn es belastet wird, entsteht eine elektrische Spannung. So kann das Holz als BioSensor dienen – oder Energie erzeugen. Der allerneuste Clou: Damit das Verfahren ohne aggressive Chemikalien auskommt, übernehmen in der Natur vorkommende, Holzabbauende Pilze die nötige Modifikation. Dass Holz nicht nur als Baumaterial genutzt werden kann, hat das Team um Ingo Burgert an der Empa und der ETH Zürich schon öfter bewiesen. In den Forschungsarbeiten geht es häufig darum, die vorhandenen Eigenschaften von Holz so zu erweitern, dass es sich für völlig neue Anwendungsbereiche eignet. So entstand beispielsweise bereits hochfestes, wasserabweisendes oder magnetisierbares Holz. Nun hat das Team gemeinsam mit der Empa-Forschungsgruppe um Francis 28

Schwarze und Javier Ribera ein einfaches, umweltfreundliches Verfahren entwickelt, um elektrische Spannung mit einer Art Holzschwamm zu erzeugen.

Will man mit Holz eine elektrische Spannung erzeugen, kommt der sogenannte piezoelektrische Effekt ins Spiel. Pie­ zoelektrizität bedeutet, dass durch die elastische Verformung von Festkörpern eine elektrische Spannung entsteht. Für Sensoren werden oft Stoffe verwendet, die für den Gebrauch im biomedizinischen Bereich ungeeignet sind, etwa Blei-Zirkonat-Titanat (PZT), das aufgrund des Bleis für den Einsatz auf der Haut nicht in Frage kommt. Ausserdem erschwert es eine ökologische Entsorgung von PZT und Co. Den natürlichen piezoelektrischen Effekt von Holz nutzen zu können, bietet daher bestimmte Vorteile. Weitergedacht könnte der Effekt auch zur nachhaltigen Energiegewinnung dienen. Doch

Bild: ACS Nano/Empa

Strom aus dem Parkett

Schon wenig Druck kann im Holzschwamm eine elektrische Spannung erzeugen.

zunächst muss Holz einmal die entsprechenden Eigenschaften erhalten. Denn ohne spezielle Behandlung des Holzes entsteht bei einer mechanischen Beanspruchung nur eine sehr geringe elektrische Spannung im Verformungsprozess. Vom Klotz zum Schwamm: Nachdem die star-

re Holzstruktur mit einer Säure (oder einem Pilz) aufgelöst wurde, bleiben flexible Zelluloseschichten übrig. Beim Zusammenpressen entsteht eine elektrische Spannung.

Medienmitteilung Empa www.empa.ch 4/2021

NEWS

Wissenschaftler der ETH Zürich sind dran, informationsverarbeitende Schaltsysteme in biologischen Zellen zu entwickeln. Sie haben nun zum ersten Mal in menschlichen Zellen eine Oder-Schaltung entwickelt. Diese reagiert auf unterschiedliche Signale. Biologische Zellen sollen dereinst mit künstlichen genetischen Programmen ausgestattet werden, die ähnlich funktionieren wie elektronische Systeme. Solche neuprogrammierten Zellen könnten in unserem Körper medizinische Aufgaben wahrnehmen, etwa Krankheiten diagnostizieren oder therapieren. Eine Anwendung wären veränderte Immunzellen, die Tumorzellen

bekämpfen. Da Tumorzellen unterschiedliche genetische Ausprägungen haben, müsste in den bekämpfenden Zellen zum Beispiel folgendes biochemisches Programm laufen: «Bekämpfe eine andere Zelle, wenn sie vom Typ X oder Y oder Z ist».

In der Mathematik und der Elektronik wird eine solche Funktion als Oder-Gatter bezeichnet. «Man braucht sie bei Entscheidungsprozessen immer dann, wenn mehrere Sachen zum gleichen Ergebnis führen, wenn man mit unterschiedlichen Inputs zur gleichen Zeit umgehen muss», erklärt Jiten Doshi, Doktorand in der Gruppe von ETH-Professor Yaakov Benenson am De-

Bild: Colourbox / Montage: Gidon Wessner

Zellen als Computer

In ihrer Forschung bringen ETH-Wissenschaftler mathematische und elektronische Ansätze der Informationsverarbeitung in biologische Systeme.

partement für Biosysteme der ETH Zürich in Basel. Doshi und Benenson haben zusammen mit Kollegen zum ersten Mal in menschlichen Zellen ein sogenanntes Oder-Gatter entwickelt. Also eine molekulare Schalteinheit, die ein bio-

chemische Output-Signal abgibt, wenn sie eines von zwei oder mehreren biochemischen Input-Signalen misst.

des Glases bruchempfindlich.

Ausserdem können sie austrocknen und müssen häufig überprüft werden, ob sie normgerecht arbeiten oder nicht. Deshalb können sie nicht fest verbaut werden. Andrea Springer wollte eine robuste Alternative finden, die ähnlich wie ein pH-Messstreifen mit einem Universalindikator funktioniert und quantitative Farbwerte liefert. Am Ende der Entwicklungsreihe, die jetzt noch in der Testphase ist, soll der Sensor in einen Bach oder in einen Ackerboden eingebaut werden können und den Säurewert dauerhaft online an ein Messnetz melden.

Ganz so weit sind die Wissenschaftler noch nicht. Zunächst haben sie einen Laborteststand gebaut und in Küvetten Lösungen gefüllt, die definierte pH-

Werte. Die rechteckigen, durchsichtigen Küvetten als Messglas haben sie dann von einer Seite mit LED-Licht bestrahlt und mit einer Kamera das Licht aufgezeichnet, welches auf der gegenüberliegenden Küvettenseite austrat. Die damit erhaltenen Rot-Gelb-Blau-Farbwerte nutzten die Wissenschaftler zur Kalibrierung des Sensors. Der nächste Schritt wird sein, die Indikatorlösung und die Messlösung räumlich voneinander zu trennen, sodass kein Indikator mehr zugegeben werden muss, sondern es ausreicht, den Sensor mit dem Medium, dessen pH-Wert gemessen werden soll, in Kontakt zu bringen.

Medienmitteilung ETH www.ethz.ch

Messen nach Farben greift: ein kolorimetrischer pH-Sensor für Online-Messungen. Projektname: «KOLOpHon», «KOLO» steht für die Farbe, das pH natürlich für den Säuregrad und das «on» für die Online-Messwerterfassung übers Internet.

Die derzeit leistungsstärksten pH-Mess-Sensoren bestehen aus einer elektrischen Glaselektrode, der eine Referenzelektrode zur Messung an die Seite gestellt wird: «Diese Messgeräte sind jedoch wegen

Bild: WH

Jeder kennt den pH-Wert als Mass für den Säuregehalt, etwa im Boden oder in Gesichtscremes oder in Cola.

Viele erinnern sich aus ihrer Schulzeit aber auch an die Indikatorstreifen, die mit einem Farbwert je nach Wasserstoffionen-Konzentration arbeiteten: Prof. Dr. Andrea Springer vom Bocholter Studienbereich Bionik hat jetzt eine neuartige pH-Wert-Messung entwickelt, die wieder auf Farben als Indikatoren zurück-

Mit einem Labor-Teststand wurden Muster-pH-Wert-Lösungen angesetzt und mit Licht durchstrahlt, um die Farbwerte auf der Gegenseite als Mass für den pH-Wert zu nutzen.

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Medienmitteilung Westfälische Hochschule www.w-hs.de 29

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Bilder: Weiss Technik AG

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Firmensitz mit Ausblick: Seit Februar 2006 hat die Weiss Technik AG ihren Sitz in Altendorf/SZ mit Blick auf den Zürichsee.

50 Jahre Umweltsimulation und Containment-Lösungen

Firmenjubiläum der Weiss Technik AG Seit 1971 steht die Weiss Technik AG in der Schweiz für anspruchsvolle Lösungen in der Umweltsimulation und Klimatechnik sowie herausragenden Service und leistet damit seit über 50 Jahren ihren Beitrag zu einer sicheren Zukunft.

Davos, am 4. März 1971, um 11.30 Uhr: Karl Weiss eröffnet die erste Niederlassung, die «Karl Weiss AG» an einer der schönsten Feriendestinationen der Schweiz. Der Eintrag im Handelsregister lautete: «Die Gesellschaft bezweckt die Herstellung sowie die

Vermittlung von und den Handel mit KlimaPrüfanlagen, Sonderklimaräumen sowie Raumklimageräten, Anlagen und Messtechnik.» Kernkompetenzen, die sich bis heute ständig weiterentwickelt und an Kundenbedürfnissen orientiert haben.

Am 20. Dezember 1979 wurde der Firmensitz nach Kilchberg verlegt, eine Villa am Seeufer des Zürichsees und der Firmenname auf «Weiss Technik AG» geändert.

Seit Februar 2006 hat die Weiss Technik AG jetzt ihren Sitz in Altendorf/SZ, wieder mit Blick auf den Zürichsee.

und dabei hilft, die Welt, sicherer, stabiler und vorhersehbarer zu machen.

Prüftechnik macht Produkte sicherer Geräte und Anlagen für die Umweltsimulation unterstützen Unternehmen bei der Entwicklung sicherer Produkte. Denn diese

Lokal verankert mit weltweiter Ausstrahlung

Seit 2016 ist Michael Altmann Geschäftsführer der Vertriebs- und Serviceorganisation Weiss Technik AG in Altendorf.

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Als Tochtergesellschaft der Weiss Umwelttechnik GmbH in Deutschland gehört die Weiss Technik AG zum weltweit agierenden Schunk-Technologiekonzern mit über 9100 Mitarbeitern und einem Jahresumsatz von über 1,4 Milliarden Franken.

Umwelt-, Klima-, Wärme- und Pharmatechnik – es gibt nahezu keine Branche und keinen Lebensbereich, in dem Weisstechnik nicht direkt oder indirekt aktiv ist

Seit 1971 steht die Weiss Technik AG in der Schweiz für anspruchsvolle Lösungen in der Umweltsimulation und Klimatechnik sowie herausragenden Service.

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müssen oft jahrelang unter Extrembedingungen zuverlässig funktionieren, wie Batterien oder Airbags. So verlässt sich auch die Raumfahrt- sowie die MedizintechnikIndustrie bei Prüfungen, beispielsweise zu Stabilitätstests von Medikamenten, auf unser langjähriges Know-how.

Das Produktportfolio umfasst hochwertige Umweltsimulations-Anlagen bis hin zu begeh- und befahrbaren Klimaprüfkammern, mit welchen sich fast sämtliche klimatischen Bedingungen nachstellen lassen.

Ob Temperatur-, Klima-, Vibrations-, Korrosions-, Emissions-, Höhen-, Druck- oder kombinierte Stressprüfung: Weisstechnik bietet die passende Lösung.

Verlässliche Klimabedingungen Die Corona-Pandemie zeigt, wie wichtig reine Luft ist. Besondere Klimageräte von Weisstechnik befreien die Luft von Bakterien und Viren. Zum Einsatz kommen sie in Krankenhäusern und OP-Sälen. Zukünftig werden sie auch in Wartezimmern und öffentlichen Gebäuden wichtig werden.

Besondere Klimageräte befreien die Luft von Bakterien und Viren. Zum Einsatz kommen sie in Spitälern und OP-Sälen. Zukünftig werden sie auch in Wartezimmern und öffentlichen Gebäuden wichtig werden.

Grossen Erfahrungsschatz besitzt Weisstechnik auch beim Aufbau von Reinräumen in der Produktion, zum Beispiel von Lebensmitteln: So werden in MikrowellenDesinfektionskammern zuverlässig Bakterien abgetötet. Kraftstoff-Temperieranlagen und Lösungen für die zuverlässige Klimatisierung von Pflanzwuchsschränken sowie OP-, Küchen- und Mannschaftszel-

ten im Defence-Bereich sind weitere Beispiele, die in Zukunft noch wichtiger werden.

Weitere Schwerpunkte finden sich in den technisch anspruchsvollen Reinraum- und Containment-Lösungen. Das Produktprogramm umfasst Barrier-Systeme, Wiegeund Umfüllkabinen, Probenzugkabinen, Laminar-Flow-Anlagen, Sicherheitswerk-

Seit der Gründung 1913 führt der Schunk-Konzern die Märkte technologisch an.

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Geräte und Anlagen für die Umweltsimulation unterstützen Unternehmen bei der Entwicklung sicherer Produkte – von kleinen Elektronikteilen bis hin zu ganzen Baugruppen.

Bild: Schunk Group

bänke, Isolatoren und Schleusensysteme bis hin zur Auslegung und Montage von ganzen Reinräumen. Die vielfältigen und individuell angepassten Lösungen finden Anwendung in den Bereichen Pharma, Chemie, Kosmetik, Lebensmittelindustrie,

Eine hundert Jahre alte Überzeugung 1913 gründete Ludwig Schunk zusammen mit dem Techniker Karl Ebe die Kohlebürstenfabrik Schunk & Ebe. Unabhängigkeit und eine langfristige Ausrichtung prägen das Unternehmen seit über 100 Jahren.

«Die Führung des Unternehmens ist so zu halten, dass die gesunde Weiterentwicklung und die Erhaltung der Unabhängigkeit im Vordergrund stehen.»

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Medizintechnik, Elektronik sowie bei Forschungsinstituten und Laboratorien.

Prozesssicherheit schützt Personen und Produkte Lösungen von Weisstechnik verbessern auch in der Produktion die Sicherheit: Luftführungssysteme verhindern beispielsweise, dass Mitarbeiter mit schädlichen Substanzen in Kontakt kommen, Absauganlagen unterbinden die Berührung mit heissen Prozessdämpfen. In der Wärmetechnik bauen wir zuverlässige Industrieöfen. So ist beispielsweise ein 400 °C-Gerät in der Grösse einer Doppelhaushälfte in der Luft- und Raumfahrt im Einsatz und unterstützt Versuche zum Aushärten von Leichtbauprodukten für den Booster der Ariane 6. Die 40 Meter hohe Deep-SpaceAntenne DSA3 am Fusse der argentinischen Anden setzt hingegen unsere Kühlsysteme ein. Für Ausfallsicherheit sind sie redundant ausgelegt.

Im Bereich der industriellen Wärmetechnik werden Wärme- und Trockenschränke, Industrieöfen, Reinraumtrockner, Heissluftsterilisatoren, Vakuumtrockner, Infrarotund Durchlauföfen sowie die zukunftsweisende Mikrowellentechnologie entwickelt, geplant und produziert.

Auch in schwierigen Zeiten Ein motiviertes Beratungsteam unterstützt die Kundschaft in deren Entscheidungen und betreut sie auch nach dem Kauf mit kompetenten Serviceleistungen. Mit garan-

Die Dienstleistungen des Unternehmens stehen für kurze Reaktionszeiten und hohe Zuverlässigkeit – auch in sensiblen Unternehmensbereichen.

tierten Ersatzteilen und einem dichten Servicenetz werden kurze Reaktionszeiten erreicht und gewährleisten höchste Zuverlässigkeit auch in sensiblen Unternehmensbereichen. Darüber hinaus gibt es einen Miet- und Gebrauchtgeräte-Service sowie die Möglichkeit in unserem Servicecenter Umweltsimulationsgeräte für den Test eigener Produkte zu nutzen.

In der Weisstechnik Academy werden digitale Lernplattformen zum Selbststudium, Webinare und Live-Online Trainings sowie Präsenztrainings bei Weiss oder Inhouse bei Kunden angeboten.

Kontakt Weiss Technik AG Brügglistrasse 2 CH-8852 Altendorf +41 55 256 10 66 info@weiss-technik.ch www.weiss-technik.ch

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Den ganzen Prozess im Blick

Mit Vakuum Altöl befördern Anlagen arbeiten jahrelang mit hoher Qualität. Aber im Laufe der Zeit hält auch die zuverlässigste Anlage nicht mehr mit den neusten Technologien mit. Genau vor diesem Problem stand der Spezialist für Sonderabfälle Altola. Anstelle einer Exzenterschneckenpumpe für die Beförderung von Altöl verwendet er neu eine Vakuum­pumpe. Die Anlage wurde zusammen mit seinem langjährigen Partner IST-Edelstahl-Anlagenbau AG von Grund auf neu konzipiert – denn nur so arbeitet sie beständig effizient.

Seit seiner Gründung Ende der sechziger Jahre sammelt Altola AG Altöl unterschiedlicher Qualität. Ein Teil des gesammelten Öls wird zu einem Basisöl für Schmierstoffe weiterverarbeitet. Ein anderer Teil wird für die Zementproduktion eingesetzt. Dort dient es als Ersatzbrennstoffmischung für den Zementwerkofen der Vigier-Gruppe, zu der Altola selbst auch gehört. Kein anderes Unternehmen in der Schweiz bereitet mehr Ersatzbrennstoffe auf.

Wie das Öl gesammelt wird Das Altöl kommt in Fässern angeliefert.

Die Mitarbeiter von Altola pumpen es mit einer speziellen Vorrichtung direkt aus den Fässern, wobei das Öl in einen der beiden Tanks der Anlage gepumpt wird. Früher wurde die viskose Flüssigkeit mit Exzenterschneckenpumpen befördert. Mit dieser

Pumpentechnik und der damals noch umständlichen Absaugvorrichtung konnte die Entleerung eines Fasses durchschnittlich rund 3 bis 3,5 Minuten dauern – je nach Viskosität des Öls, die stark von der Temperatur und somit der Jahreszeit abhängig ist.

Dank seiner Erfahrung und Expertise im sachgerechten Verarbeiten von Sonderabfällen stellte das Unternehmen allerdings fest, dass die verwendete Absauganlage nicht mehr den eigenen hohen Ansprüchen genügt, zu lange dauerte die Fassabsaugung im Schnitt. Auf der Suche nach einer sinnvollen Alternative fanden sie bei der IST-Edelstahl-Anlagenbau AG eine auf ihre Bedürfnisse hin angepasste Lösung.

Es sollte nicht nur eine neue Absauganlage mit modernen Standards errichtet werden.

Auch der Arbeitsprozess der Mitarbeitenden sollte angenehmer gestaltet sein.

Exzenterschneckenpumpe versus Vakuumpumpe Vakuum wird in einer Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen verwendet. Im Gegensatz zur bewährten Absaugtechnologie mittels Exzenterschneckenpumpen kann durch den Einsatz von Vakuumpumpen die Absaugzeit wesentlich reduziert werden. Der Einsatz von Vakuum in Industrieprozessen erfordert jedoch kompetentes Fachwissen und eine fachmännische Planung. Für die Auslegung einer Absauganlage mit Vakuumpumpen ist die geodätische Saughöhe zu berücksichtigen. Zudem ist die Absauggeschwindigkeit abhängig vom Medium und dessen Viskosität.

Schlüsselfertige Anlage aus einer Hand

Bilder: Roger Bieri

Seit über 45 Jahren plant und baut die ISTEdelstahl-Anlagenbau AG aus Thun-Gwatt schlüsselfertige Anlagen, unter anderem für die Chemie- und Pharmaindustrie. Bereits vor zehn Jahren begann das Unternehmen sich im Zusammenhang mit einem ähnlichen Projekt intensiv mit der

Ein Altola-Mitarbeiter leert ein Fass. Das Öl wird direkt in einen der beiden Tanks im Hintergrund befördert.

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Dank einem Schwenkarm, der einer kreisförmigen Schiene folgt, kann der Mitarbeiter ohne besonderen Kraftaufwand Fass für Fass das Öl sammeln.

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Das eigentliche Herzstück der Anlage: die Vakuumpumpen.

Vakuumtechnik auseinanderzusetzen und wertvolle Erfahrungen zu sammeln. Gemeinsam mit der Altola wurde die neue Vakuumanlage konzipiert. Bevor IST mit der eigentlichen Installation der Vakuumabsauganlage für den Sonderabfallspezialisten begann, hatte er bei sich im eigenen Werk eine Testanlage errichtet, die den Prozess von Altola unter Berücksichtigung der effektiven geodätischen Saughöhe nachbildete. Dadurch konnte IST die Absaugzeit bestimmen und somit eine durchschnittliche Absaugdauer von 90 Sekunden der Altola zusichern.

Anlagen-, Apparate- und Rohrleitungsbaus ab. Innovative Ideen schaffen dabei einen echten Mehrwert für ihre Kunden.

Altola sammelt täglich zwischen 400 bis 500 Fässer Altöl. Durch den Einsatz von Vakuumpumpen wurde die durchschnittliche Entleerungsdauer pro Fass deutlich reduziert. Sie liegt neuerdings im Schnitt zwischen 60 und 90 Sekunden. Auch die Abfüllvorrichtung hat sich stark verändert.

Die Mitarbeitenden können dank einem Schwenkarm, der einer kreisförmigen Schiene folgt, ohne besonderen Kraftaufwand Fass für Fass das Öl sammeln. Die

Die massgeschneiderte Anlage Durch kompetentes Fachwissen und langjährige Erfahrung hat sich die IST-Edelstahl-Anlagenbau AG als bewährter Partner für ganzheitliche Anlagenlösungen etabliert. Von der Planung über das Engineering und die Fertigung bis hin zur Montage und Inbetriebnahme deckt IST das gesamte Spektrum des verfahrenstechnischen

Die gesamte Anlage wird automatisch gesteuert und von der Zentrale überwacht.

Schweizer Qualität «Als Schweizer Familienunternehmen denken wir langfristig», erklärt Andrea Zimmermann, Geschäftsführerin der IST-Edelstahl-Anlagenbau AG. Ob einzelne Apparate oder ganzheitliche komplexe Anlagen, seit über 45 Jahren liefert IST umfassende, innovative und massgefertigte Lösungen für die unterschiedlichsten Industrien. Um die Schweizer Qualitätsanforderungen in jedem Sinne zu gewährleisten, produziert IST ausschliesslich mit qualifizierten und zertifizierten Fachkräften an ihrem Standort in der Schweiz.

Mitarbeiter der Altola sind überzeugt: Die neue Anlage arbeitet nicht nur effizienter, sondern erleichtert auch ihren Arbeitsablauf insgesamt.

Langjährige Zusammenarbeit Die beiden Firmen verbindet eine langjährige und erfolgreiche Partnerschaft. Bereits 2006 hat die IST-Edelstahl-Anlagenbau ein komplettes Lösungsmittel-Tanklager für die Altola in Olten realisiert. «Wir hätten uns keinen geeigneteren Partner als die IST vorstellen können», schliesst Dominik Mathys, verantwortlicher Projektleiter der Altola, den Betriebsrundgang ab.

Kontakt IST-Edelstahl-Anlagenbau AG Schorenstrasse 54 CH-3645 Thun-Gwatt +41 33 334 26 00 ist@istinox.ch www.istinox.ch

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Die richtige Handhygiene am Arbeitsplatz

Vorsicht bei der Händedesinfektion Schon längst haben wir uns an die omnipräsenten Desinfektionsfläschchen gewöhnt und wir wissen: Nicht jedes Mittelchen verhält sich gleich. Manchmal ist es ganz flüssig, oft auch etwas viskoser oder gar klebrig. Aber auch inhaltlich unterscheiden sich die Produkte auf dem Markt. Gerade zu Beginn der Pandemie wimmelte es nur so von Händedesinfektionsmitteln mit ungenügender Wirksamkeit. Welchen Nutzen hat die richtige Handhygiene im Betrieb und worauf ist bei der Qualität zu achten?

Biozide und keine Kosmetika Desinfektionsmittel sind keine Kosmetika und gehören in der Schweiz wie auch in der EU zu den Bioziden. In Deutschland sind Händedesinfektionsmittel im Spitalbereich sogar Arzneimittel. Das heisst, diese Produkte müssen speziellen Anforderungen gerecht werden. Die EU gibt in ihrer Biozid-Verordnung ¹ hierzu rechtliche Richtlinien an. In der Schweiz regelt das die Biozidprodukteverordnung (VBP), die explizit auf der europäischen Verordnung beruht. Wird ein Produkt in der EU zugelassen, gilt diese Zulassung prinzipiell auch für die Schweiz und umgekehrt ². ¹ Verordnung (EU) Nr. 528/2012 ² Kap. 18 des «Mutual Recognition Agreement» (MRA, SR 0.946.526.81)

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Trotzdem müssen die in der EU zugelassenen Biozide separat noch in der Schweiz zugelassen werden, denn eine Zulassung erfolgt nie automatisch. Zugelassene Desinfektionsmittel für Flächenoder Händedesinfektion sind durch die gedruckte Zulassungsnummer für Biozidprodukte (CHZxnnnn oder CH-20yy-nnnn) als solche gekennzeichnet und müssen mindestens zwei offizielle Landessprachen auf der Etikette aufweisen. Die Produkte können im Register der Anmeldestelle Chemikalien unter www.rpc.admin.ch eigesehen werden.

Finger weg von chlorhaltigen Substanzen Es gibt unzählige Arten von Händedesinfektionsmittel. In der Handhabung sind sie alle gleich. Ein Spritzer (3 ml) auf die Handfläche genügt und dann wird der Wirkstoff ordentlich in allen Ecken und Winkeln der Hände für 30 Sekunden verrieben. So sieht es die europäische Prüfnorm EN 1500 für hygienische Händedesinfektion vor. Aber im Resultat unterscheiden sich die Handdesinfektionsmittel allemal. Die nicht-alkoholischen Produkte auf Chlor-Basis erfüllen die Vorgaben gemäss EN 1500 nicht und sind zur effizienten Infektionsprophylaxe ungeeignet. Zudem sind sie als oxidierende Substanzen belastend für die Haut. Der Verbund für Angewandte Hygiene e.V der Universität Bonn rät explizit von der Verwendung chlorhaltiger Produkte für die Händedesinfektion ab [2].

Muss es Alkohol sein?

Das Bundesamt für Gesundheit (BAG) rät, falls im Betrieb Händedesinfektionsmittel

Die 6 Schritte der hygienischen Die 6 Schritte der hygienischen Händedesinfektion.

Händedesinfektion.

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Die 6 Schritte der hygienischen Händedesinfektion.

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Bild 1: Neben der korrekten Durchführung muss auch das Desinfektionsmittel wesentliche Standards erfüllen.

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Checkliste: Worauf es ankommt Bei der Händedesinfektion gilt nicht nur die korrekte Durchführung, sondern auch ein prüfender Blick auf das Produkt. Folgende Punkte sollte man unbedingt beachten: – Ist das Produkt alkoholbasiert?

– Entspricht es den Vorgaben der EN 1500?

– Ist es als Biozidprodukt im Produktregister Chemikalen des Bundes aufgeführt und somit zugelassen (https://www.gate.bag.admin.ch/ rpc/ui/home)?

– Enthält es pflegende Komponenten für die Haut?

– Ist es chlorfrei? Von Inhaltsstoffen wie NaOCl oder HOCl zur Händedesinfektion wird abgeraten. [2]

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Bilder: Schülke & Mayr AG

Zwanzig EU-Mitgliedstaaten meldeten sich im März 2020 besorgt bei der Europäischen Chemikalienagentur (Echa) [1]. Der Grund: Sie stellten einen rasanten Anstieg von nicht-konformen Händedesinfektionsmitteln auf dem Markt fest. Im Rahmen der Covid-19-Pandemie gewährten EUStaaten Ausnahmen bei den Produktzulassungsanforderungen von Desinfektionsmitteln. In der Folge überschwemmten Desinfektionsmittel zweiter Klasse das Angebot. Manche Produkte verfügten nicht über die erforderliche Zulassung. In einigen Fällen fehlten sogar die Gefahrensymbole auf der Etikette. Die eigentliche Sorge bereiten aber die inhaltlichen Mängel: Diese angeblichen «Desinfektionsmittel» wiesen Formulierungen auf, die nicht ausreichend wirksam gegen Viren sein können.

So waren die Wirkstoffe oft viel zu niedrig konzentriert.

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Alkohol & Viren: Wirkbereiche von Alkohol & Viren: Wirkbereiche von Desinfektionsmitteln Desinfektionsmitteln Zunehmende Wirksamkeit der Alkohole

Zunehmende Stabilität der Viren

Ethanol 1-Propanol, 2-Propanol

BEGRENZT VIRUZID

BEGRENZT VIRUZID PLUS

VIRUZID

behüllte, schwach lipophile Viren z. B. Vaccinia, HBV

unbehüllte, schwach hydrophile Viren z. B. Adeno-, Rota-, Noroviren

unbehüllte, stark hydrophile Viren z. B. Polio- und Enteroviren

behüllte, stark lipophile Viren z. B. HIV, HCV, Influenza-, Herpesviren

Bild 2: Die Wirksamkeit der Alkohole unterscheidet sich. Je nach Erreger sind bestimmte AlkoFAKE Es muss nicht immer Alkohol sein.

Hochprozentige Sicherheit hole nicht wirksam.

Doch, zumindest bei der Händedesinfektion.

Ethanol, 1- und 2-Propanol zählen zu den sogenannten aliphatischen Alkoholen und sind aus gutem Grund Mittel der Wahl für die Händedesinfektion. Sie sind in kurzer Zeit 0 (die relevante Testnorm EN 1500 für 0 hygienische Händedesinfektion schreibt max. 30 Sekunden vor) gegen Bak-1 -1 terien, Hefen und viele Viren wirksam.

Keimreduktion Keimreduktion(log (log1010-Stufen) -Stufen)**

FACT

-2 «Wirksam» bedeutet, dass das Desinfektionsmittel die -2 Zahl der Erreger soweit reduziert, dass eine Übertragung ausgeschlossen bzw. unwahrscheinlich ist. «Nicht-alko-3 -3 holische Handdesinfektionsmittel – meist auf Chlor-Basis – erfüllen die Vorgaben gemäss EN 1500 jedenfalls nicht -4 -4 und sind zur effizienten Infektionsprophylaxe ungeeignet. Als oxidierende Substanzen sind sie auch belastend -5 -5 für die Haut und tragen zur Hautalterung bei. Der VAH 11 der (Verbund für Angewandte Hygiene e.V.) rät aufgrund Instabilität und möglicher Hautirritation dringend von der Verwendung Natriumhypochlorit-hältiger Produkte Wasser und Seife Seife 12 und für die Händedesinfektion ab.Wasser

Alkoholische Händedesinfektionsmittel enthalten hohe Konzentrationen an Ethanol, 1-Propanol und/oder 2-Propanol. Welche Alkohole in welcher Konzentration und Kombination eingesetzt werden, bestimmt die Wirksamkeit eines Produktes. Bei der Viruswirksamkeit von Desinfektionsmitteln werden drei Wirkbereiche unterschieden: «begrenzt viruzid» (gegen behüllte Viren), «begrenzt viruzid PLUS» (gegen behüllte Viren sowie gegen Noro-, Rota- und Adenoviren) und «viruzid» (gegen behüllte und unbehüllte Viren). Unter den unbehüllten Viren sorgen Noro-, Rota- und Adenoviren am häufigsten für Ausbrüche in medizinischen und öffentlichen Einrichtungen.13

Eine Handvoll Wirksamkeit und Pflege Auch ein hochwertiges Händedesinfektionsmittel entfaltet seine volle Wirkung nur in der richtigen Anwendung.

22Als Faustregel 33 gilt: 3 ml 44 – 30 Sekunden. 3 ml Händedesinfektionsmittel (das entspricht etwa dem Volumen, das in Zeit / min.

Zeit / min. die Hand passt, wenn man eine Schale formt) in die hohle trockene Hand geben. Die Hände und einzelnen Finger Hygienische Händedesinfektion dann 30 Sekunden lang vollständig einreiben – den DauHygienische Händedesinfektion men und die Nagelfalze dabei nicht vergessen. Die Hände Hochwertige alkoholische Produkte haben darüber hinmüssen die gesamte Einreibezeit feucht bleiben, gegebeaus auch einen praktischen Vorteil: der Alkohol verdunsnenfallsund erneut Händedesinfektionsmittel nehmen. tet nachKeimreduktion der Einwirkzeit. Zurück bleiben trockene Bildrasch 3: Die bei der Händedesinfektion bei gewöhnlichem Händewaschen und mit durch Seifedie imenthaltenen Vergleich.Pflegekomponenten gut verDie Abbildung auf der folgenden Seite zeigt die «6 Schritsorgte Hände. Nach der Anwendung von Produkten auf te der hygienischen Händedesinfektion gemäss EN 1500».

Wasserbasis bleiben die Hände viel länger feucht und zum Einsatz kommen, Pro- Wer wirkt beispielsweise gegen dasHändedesinfekPoliovirus, dieser Empfehlung folgt, ist in der fühlen sich mitunter klebrig an.alkoholhaltige Ein Abtrocknen vermindukte verwenden [3]. Im Gegensatz Isopropanol nicht (Bild 2). tionspraxis auf derhingegen sicheren Seite. dert die zu ohnehin geringere Wirksamkeit noch weiter. zu

Produkten auf Wasserbasis werden die Hände schneller trocken. Die Desinfektionsmittel sollten laut dem BAG mindestens 70–80 % Ethanol, 60–80 % Isopro8 panol oder 60–80 % 1-Propanol enthalten.

Doch diese Mindestmengen entsprechen der WHO-Formulierungen, welche die Normen EN 1500 und EN 12971 nicht erfüllen. Um diese Normen der hygienischen und chirurgischen Desinfektion einzuhalten, sind mindestens 85,5 % Ethanol (v/v) und mindestens 81,3 % 2-Propanol (v/v) notwendig. Erst dann ist eine wirksame Händedesinfektion innert 30 Sekunden möglich [4].

Je nach Zusammensetzung ändert sich die Wirkung gegen bestimmte Erreger. Ethanol 4/2021

Auch alkoholhaltige Produkte können bei häufigem Gebrauch der Haut schaden. Daher ist es besonders wichtig, dass diese Desinfektionsmittel pflegende und rückfettende Komponenten enthalten, wie beispielsweise Dexpanthenol und Vitamin E. Glycerol hingegen ist als Rückfetter nicht hinreichend.

Händewaschen versus Desinfizieren Laut dem BAG genügt normalerweise häufiges Händewaschen mit schonender Seife. Oft ist die Möglichkeit zum häufigen Händewaschen in Betrieben jedoch nur begrenzt möglich. In diesem Falle

sieht das BAG den Einsatz von Händedesinfektionsmittel in Betrieben als sehr sinnvoll an. So könne den Mitarbeitenden je eine nachfüllbare Flasche Händedesinfektionsmittel zur Verfügung gestellt oder an strategisch günstigen Orten ein Dispenser montiert werden, empfiehlt das BAG [3].

Nicht nur bei Händedesinfektionsmitteln, sondern auch bei der Waschseife sollte auf die Qualität geachtet werden. Auch zu häufiges Händewaschen führt zu Hautirritationen. Bei der hygienischen Händedesinfektion werden die Erreger nachweislich inaktiviert, beim gründlichen Händewaschen werden sie hingegen mechanisch abgespült. Besonders anschaulich zeigt dies ein grafischer Vergleich (Bild 3). Die Desinfektion reduziert nach einer Minute über 100-mal mehr Keime.

Es sind viele Punkte, die es bei der Händedesinfektion zu beachten gilt. Neben der korrekten Anwendung spielt auch die Qualität des Produktes eine ausserordentliche Rolle. Die wichtigsten Qualitätsmerkmale sind in der Textbox «Checkliste: Worauf es ankommt» nochmals zusammengefasst.

Quellen und weiterführende Literatur [1] Medienmitteilung Echa, EU Member States report illegal and ineffective disinfectants, Echa/NR/20/17 [2] Mitteilung der DesinfektionsmittelKommission im VAH, Neuer Wirksamkeitsbereich begrenzt viruzid Plus – was ist das? Hyg Med (2016) 4 –12 [3] Bundesamt für Gesundheit, Pandemieplan. Handbuch für die betriebliche Vorbereitung, 2. überarbeitete Auflage (2015), Bezugsquelle: BBL, Vertrieb Bundespublikationen, CH-3003 Bern, www.bundes­ publikationen.ch, BBL-Lagerartikelnummer: 316.517.d [4] N.O Hübner et al., «Händedesinfektion unter den Bedingungen der Sars-CoV-2-­ Pandemie», Epid Bull (2020);19:13–20; DOI 10.25646/6861 Kontakt Schülke & Mayr AG Sihlfeldstrasse 58 CH-8003 Zürich +41 44 466 55 44 mail.ch@schuelke.com www.schuelke.ch

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UMWELT

Das flüssige Metall im Abwasser

Kläranlagen halten 96 Prozent des Quecksilbers Jedes Jahr fliessen rund 130 Kilogramm Quecksilber in Schweizer Kläranlagen. Den Löwenanteil können diese Anlagen aus dem Abwasser herausfiltern. Das zeigt eine Untersuchung des Wasserforschungsinstituts Eawag und des Bundesamts für Umwelt (Bafu). Fast dreissig Schweizer Kläranlagen haben sie unter die Lupe genommen.

Stephanie Schnydrig ¹ Quecksilber ist äusserst giftig für Mensch und Ökosysteme. Es verdampft sehr schnell, wird in der Luft über weite Strecken transportiert und reichert sich in Organismen an. Das Schwermetall ist daher seit Jahrzehnten als ein Schadstoff von globaler Bedeutung bekannt – und in der Schweiz für fast alle Anwendungen verboten.

¹ Eawag, Dübendorf

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Eine Quecksilberperle (Mitte) umgeben von rötlichem Zinnober.

Grafik: Michael Berg

Zerbrechen aber beispielsweise alte Thermometer, gelangt nach wie vor Quecksilber ins Abwasser. Repräsentative Studien, welche Mengen tatsächlich in Kläranlagen (ARA) fliessen und wie effektiv diese die giftige Substanz herausfiltern, existierten bisher nicht.

Nun zeigen Forscherinnen und Forscher der Eawag in Zusammenarbeit mit dem Bafu in einer Studie in der Zeitschrift «Aqua&Gas», dass Schweizer ARA 96 Prozent des Quecksilbers herausfiltern. In Zahlen ausgedrückt: Pro Jahr fliessen mit dem Abwasser 130 Kilogramm Quecksilber in die ARA, davon gelangen etwa 5 Kilogramm in Bäche und Flüsse. «Verglichen mit der gesamten Menge Quecksilber in Schweizer Oberflächengewässern macht der Eintrag aus Kläranlagen jedoch nur etwa 1,5 bis 3 Prozent aus», sagt Michael Berg, Geochemiker an der Eawag und Mitautor der Studie. Das restliche Quecksilber wird aus diffusen, noch nicht eindeutig identifizierten Quellen in die Gewässer eingetragen; es wird etwa durch atmosphärischen Transport aus den Ozeanen

Bild: Gemeinfrei

Woher das Quecksilber wohl kommt?

Ermittelte Gesamt-Quecksilber-Frachten der Schweizer ARA und der Oberflächengewässer.

Der Beitrag der ARAs zur schweizerischen Gesamt-Quecksilber-Fracht der Oberflächengewässer ist mit ungefähr 1,5–3 % relativ gering. Beispiele potenzieller diffuser Quellen sind atmosphärische Deposition, Bodenerosion und Abschwemmung – oder historische Quellen wie z. B. Quecksilber in Seesedimenten aus früheren Ablagerungen.

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UMWELT

oder Böden verfrachtet oder aus historisch belasteten Standorten oder Sedimenten ausgewaschen.

Die gemessenen Konzentrationen in den Gewässern seien gesundheitlich aber unbedenklich.

Hohe Werte in der Westschweiz

Grundlagen für MinamataÜbereinkommen

Verglichen mit anderen Ländern gelangt hierzulande eher wenig Quecksilber in Abwasserreinigungsanlagen. Die Zahlen bewegen sich im ähnlichen Rahmen wie in Kanada oder England. Die höchsten Quecksilberwerte fallen in ARA der Westschweiz an, vor allem in Regionen, in denen die Uhren- und Schmuckindustrie angesiedelt ist. Doch: «Ob das Quecksilber tatsächlich aus diesen Regionen stammt oder durch die Atmosphäre von weither transportiert wurde, müsste man noch genauer untersuchen», sagt Michael Berg.

Die Studie erscheint zu einem wichtigen Zeitpunkt. Denn das im Jahr 2017 in Kraft getretene Minamata-Übereinkommen verlangt von allen Ländern, ein Inventar der Quecksilberkonzentrationen in den Gewässern zu erstellen. Ziel des Übereinkommens ist es, die Emissionen von Quecksilber weltweit einzudämmen und zu überwachen. Weil die Studie der Eawag-Forschenden repräsentativ für andere entwickelte Regionen auf der ganzen Welt ist, liefert sie nun Methoden und Zahlen für die Inventarisierung.

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Originalpublikationen E. Suess et al., «Mercury loads and fluxes from wastewater: A nationwide survey in Switzerland», Water Research (2020); DOI:10.1016/j.watres.2020.115708 M. Berg et al., «Quecksilber in Schweizer Abwasser – Konzentrationen, Massenflüsse, Speziierung und Rückhalt», Aqua & Gas, 1/2021, pp (2021)

Kontakt Eawag Überlandstrasse 133 CH-8600 Dübendorf +41 58 765 55 11 info@eawag.ch www.eawag.ch

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UMWELT

Hitzesommer 2018

Wie reagieren Wälder auf extreme Trockenheit?

Der Trockensommer 2018 strapazierte die Buchen in der Schweiz im besonderen Masse. Forschende der Eidgenössischen Forschungsanstalt WSL untersuchten während und nach dem Hitzesommer 2018 die Buchenwälder.

Die Bäume zeigten typische Anzeichen von Vitalitätsverlust wie frühzeitiges Verfärben der Blätter oder ein geringes Wachstum.

Günstige Datenlage Noch vor dieser Trockenheit starteten die Erhebungen für das fünfte Landesforstinventar (LFI), das die WSL in Zusammenarbeit mit dem Bundesamt für Umwelt (Bafu) durchführt. Bis Ende Mai hatten die LFI-Aufnahmeteams der WSL in Buchenwäldern in der Deutschschweiz und Romandie bereits Messungen auf 75 Stichprobeflächen vorgenommen. Im Rahmen der WSL-Initiative «Trockenheit 2018» ergriffen die Forschenden kurzerhand die Gelegenheit, diese LFI Flächen im Spätsommer 2018 und dann auch 2019 erneut aufzusuchen, um zu ermitteln, wie die dort wachsenden 271 Buchen auf die Trockenheit reagiert hatten.

Klare Diagnose bei drei Symptomen Die Forschenden beurteilten also im Spätsommer 2018 und 2019 anhand der Kronentransparenz, der Blattverfärbung und des Durchmesserzuwachses der Stämme, wie sich die Vitalität der Buchen während und nach der extremen Trockenheit entwickelte. Die Ergebnisse der Studie veröffentlichte das Team aus Forschenden der 40

WSL und der ETH Zürich in der Fachzeitschrift «Ecological Indicators».

Bei den Messungen im Spätsommer 2018 fiel auf, dass Buchen mit braun verfärbten Blättern und ungewöhnlich lichten Kronen im Vergleich zu langjährigen Beobachtungen viel häufiger waren. Als mögliche Ursachen kamen vor allem vermindertes Wachstum in vergangenen Jahren, grosse Konkurrenz durch benachbarte Bäume und das lokale Niederschlagsdefizit infrage. Ausserdem stellten die Forschenden fest, dass grosse Bäume tendenziell stärker betroffen waren als kleine.

Aussehen und Wachstum Der Holzzuwachs im Jahr 2018 war im Vergleich zum Durchschnitt der Jahre 2010 bis 2017 über alle 75 Flächen hinweg deutlich niedriger. Ausserdem wuchsen Buchen, die sowohl frühzeitig braune Blätter als auch lichte Kronen aufwiesen, deutlich schlechter als jene Bäume, die noch vitaler aussahen.

Dank der günstigen Witterung 2019 verbesserte sich der Zustand vieler untersuchter Buchen wieder. Nur noch bei einem einzigen Baum wurde eine starke Laubverfärbung festgestellt, und die Kronentransparenz entsprach annähernd den langfristigen Beobachtungen. Der Zuwachs im Jahr 2019 war deutlich grösser als 2018 und lag sogar über dem Durchschnitt der Periode 2010–2017.

Diese kurzfristig realisierte Studie verdeutlicht die schnelle Reaktion der Buchen auf den Trockensommer 2018, die sich durch frühzeitige Braunfärbung der Blätter und eine überdurchschnittliche Kronentransparenz äusserte. Folglich blieb auch der Zuwachs in den untersuchten Bäumen gering. Diese Auswirkungen der heissen

Bild: Envato

Bereits im späten Frühjahr 2018 hörte es fast überall in der Schweiz für längere Zeit auf zu regnen. Es folgten überdurchschnittlich hohe Sommertemperaturen, was in weiten Teilen Mitteleuropas zu einer extremen Dürre führte.

An vielen Orten im Schweizer Mittelland und im Jura alterten die Blätter von Laubbaumarten vorzeitig. Viele Buchen trugen bereits ab Mitte Juli braun verfärbte, kleine und leicht eingerollte Blätter, die an den Ästen hängen blieben.

Die Bäume liessen frühzeitig ihre Blätter fallen und nicht wie hier erst im Herbst.

und niederschlagsarmen Witterung waren jedoch bei einer grossen Mehrheit der untersuchten Buchen – zumindest vorerst – nur vorübergehend.

Sollten sich Niederschläge und Sommertemperaturen klimabedingt weiter verändern, ist damit zu rechnen, dass sich dies auf die Gesundheit, die Funktionsweise und das Wachstum der Wälder auswirkt.

Und Wälder, die wegen starker Trockenheit weniger Holz als üblich produzieren, binden weniger Kohlenstoff.

Diese Studie war nur möglich, weil es im Schweizer Wald seit mehr als 35 Jahren ein festes Netz von mehr als 6000 LFIStichprobenflächen gibt. Damit entfiel nicht nur eine aufwendige, fundierte Flächensuche, sondern es standen auch schon langjährige robuste Messreihen zur Verfügung, mit denen die Messungen der Jahre 2018 und 2019 verglichen werden konnten.

Medienmitteilung Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL www.wsl.ch 4/2021

Bild: Shutterstock

VERFAHRENSTECHNIK

Ein Lastwagen hält auf einer Hauptstrasse in Visp.

Ein Ersatz für Diesel

Treibstoff für Lastwagen: Dimethylether Nutzfahrzeuge sollen in Zukunft weniger CO2 ausstossen und zugleich strengere Abgasgrenzwerte erfüllen. Viele Fachleute erwarten, dass es daher bald eng werden könnte für fossilen Diesel. Ein möglicher Alternativtreibstoff ist Dimethylether: Der leicht flüchtige Stoff lässt sich aus erneuerbarer Energie herstellen und verbrennt sehr sauber. Die Empa erforscht dieses neue Antriebskonzept mit einem speziellen Versuchsmotor.

Eine Lastwagenflotte zu betreiben ist ein hartes Geschäft. Von Fernfahrerromantik ist wenig zu spüren, von starkem Wettbewerb und hohem Preisdruck dagegen viel.

Immer strengere Umweltgesetze werden diesen Druck in den nächsten Jahren weiter verschärfen, hin zu geringerem CO2 Ausstoss und strengen Abgaswerten, besonders in Bezug auf Stickoxide (NO).

Wenn LKW-Betreiber nicht auf die neuste Technologie setzen, haben sie in vielen Ländern erhöhte Mautgebühren oder Steuernachteile zu befürchten.

Batterien verursachen Probleme Viele Nutzfahrzeug-Hersteller und -Betreiber ziehen nun alternative Antriebe in Betracht, um die Umweltverträglichkeit ihrer Flotte zu verbessern. Für Nutzfahrzeuge im Langstreckenbetrieb eignen sich Elekt-

¹ Empa, Dübendorf

4/2021

roantriebe jedoch kaum: Die Batterien wären zu schwer, die Ladezeiten zu lang und die erforderlichen Ladeleistungen zu hoch für einen konkurrenzfähigen Einsatz.

Wasserstoff könnte dieses Problem lösen: Seit September 2020 rollen in der Schweiz die ersten Brennstoffzellen-Lastwagen von Hyundai im kommerziellen Versuchsbetrieb. Auch synthetisches Erdgas aus überschüssigem Ökostrom wird erforscht: Am Mobilitätsdemon­s trator Move der Empa werden ab 2021 die ersten Erdgas-Lastwagen damit betankt. Doch es gibt noch eine weitere Alternative, der sich für Langstreckentransporte eignen würde und eine genauere Betrachtung verdient: Dimethylether.

Die Chemikalie Dimethylether (DME) wird im Massstab von mehreren zehntausend Tonnen jährlich hergestellt. Der Stoff steckt als Treibgas in Spraydosen und ist Bestandteil von Kältemitteln in Kühlanlagen. Daneben ist DME als Zwischenprodukt in der chemischen Industrie weit verbreitet. Sein Vorteil: Es lässt sich kostengünstig und fast verlustfrei aus Methanol herstellen, dies wiederum

ist mit Strom aus Solar- und Windenergie günstig darstellbar. DME bietet also die Chance, Lastwagen CO 2 -neutral fahren zu lassen.

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VERFAHRENSTECHNIK

Vorteile gegenüber Wasserstoff Ein weiterer Vorteil: DME hat ähnliche Eigenschaften wie Flüssiggas. Es kann – anders als Wasserstoff – in günstigen Tanks unter geringem Druck in flüssiger Form befördert und aufbewahrt werden; auch die Technik für Tankanlagen ist kostengünstig, weltweit bekannt und bereits jahrzehntelang im Einsatz. Weil im Dimethylether Sauerstoff chemisch gebunden ist, verbrennt der Stoff noch dazu besonders sauber und mit geringer Russbildung.

Testobjekt: Lastwagenmotor

lem die Hochdruckpumpe des CommonRail-Einspritzsystems rasch zerstört hätte.

Betrieb ohne Additive im Treibstoff Die Forscher wollen ihren Versuchsmotor mit reinem DME betreiben, ohne Zusatz von schmierenden Additiven, wie es bei früheren Projekten üblich war. Gemeinsam mit einem grossen europäischen Zulieferer wurde also eine neue, ölgeschmierte Common-Rail-Pumpe entwickelt. Zudem wurden die Ventile und Ventilsitzringe auf DME-taugliches Material umgerüstet. Auch ein elektrisch betriebener Kompressor für eine präzise Abgasrückführung kommt zum Einsatz. Schliesslich sind auch die Brennräume und das Verdichtungsverhältnis des ehemaligen Dieselmotors angepasst worden. Die neue Form der Brennräume wurde mithilfe von mathematischen Simulationen am Politechnico di Milano errechnet. Mitfinanziert wird das Forschungsprojekt vom Bundesamt für Energie (BFE).

Grafik: Empa

Schon in der Vergangenheit gab es Versuche mit Dimethylether als Treibstoff: Volvo Trucks führt seit 2013 in Schweden und in den USA Praxisversuche mit Experimental-Lastwagen durch, die mit DME betrieben werden. In Deutschland läuft seit 2016 ein Forschungsprojekt, koordiniert vom Ford Research and Innovation Center Aachen. Der Motor wurde bereits

in einen Ford Mondeo eingebaut und erprobt.

Nun wird die Empa, gemeinsam mit der FPT Motorenforschung AG Arbon, dem Politechnico di Milano, dem Schmierstoffhersteller Motorex und weiteren Partnern auf den bisher gewonnenen Erkenntnissen aufbauen.

In einem Prüfstand der Empa-Abteilung Fahrzeugantriebssysteme ist seit Anfang Juli 2020 der Versuchsmotor in Betrieb, der fundierte Daten zu Brennverfahren, Effizienz und Umweltfreundlichkeit von DME im Nutzfahrzeugsektor liefern soll.

«Wir kennen diesen Motor schon sehr gut», sagt Projektleiter Patrik Soltic. «Der Motorblock stammt von einem Cursor11-Nutzfahrzeugmotor des Herstellers FPT Industrial und dient uns bereits seit fünf Jahren für diverse Forschungsprojekte. In den vergangenen Monaten haben wir ihn zusammen mit unserem Partner FPT auf DME umgerüstet.» Das war nicht ganz einfach: Das leichtflüchtige DME besitzt im Gegensatz zu Dieseltreibstoff praktisch keine Schmiereigenschaften, was vor al-

Vor- und Nachteile von alternativen Antriebsmöglichkeiten für Lastwagen im Überblick.

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Bild: Empa

VERFAHRENSTECHNIK

Thomas Hilfiker von der Empa überprüft den Dieselmotor, der extra für die Studien umgerüstet worden ist.

Treibstoff aus der Ökofabrik Dimethylether (DME), der Öko-Treibstoff für Selbstzündermotoren, lässt sich aus Wasserstoff und CO2 herstellen. Falls der eingesetzte Wasserstoff mit erneuerbarer Energie erzeugt und das CO2 aus der Atmosphäre entzogen wird, liessen sich Lastwagen praktisch ohne Emissionen von Treibhausgasen bewegen.

Andreas Borgschulte von der Empa forscht mit seinem Team an chemischen Prozessen, mit denen sich DME möglichst effizient herstellen lässt. Als vielversprechend gilt die Methode der sorptionsunterstützten Katalyse: Die beiden Gase Wasserstoff und CO2 müssen dazu mit aktiven Kupferpartikeln in Kontakt kommen, um sich zu Methanol oder Dimethylether zu verbinden. Als Nebenprodukt entsteht Wasser.

Zieht man nun das Wasser aus der Reaktionsmischung heraus, verschiebt sich das chemische Gleichgewicht in Richtung des Produkts.

Anders gesagt: Erst dann entstehen die gewünscht grossen Mengen an Methanol und Dimethylether. Um das Wasser zu

entfernen, nutzen die Forschenden Zeolith, ein Wasser absorbierendes Mineral.

In Laborversuchen fand Borgschultes Team heraus, dass bei einer bestimmten Temperatur aus CO2 und Wasserstoff vor allem Dimethylether entsteht und nur eine vergleichsweise geringe Menge Methanol.

«Die Herstellung auf diesem Weg ist also theoretisch möglich», sagt Borgschulte und gibt zu bedenken: «Leider ist das Verfahren im Moment noch nicht allzu ergiebig.»

In einem nächsten Schritt müsste der chemische Prozess also noch verfeinert und geeignete Anlagen entwickelt werden. Erst dann lässt sich beurteilen, ob die DMEHerstellung mittels sorptionsgestützter Katalyse wirtschaftlich konkurrenzfähig ist.

Die Forschungsarbeiten fanden in Kollaboration mit der Universität Zürich statt und sind Teil des Projekts «LightChEC».

Simulierter Autobahnbetrieb «Nun wollen wir die Maschine mit dem neuen Treibstoff kennenlernen», sagt Soltic. Die Forscher beginnen dabei mit einem im Autobahnbetrieb üblichen Mittellast-Bereich, bei dem der Motor 100 kW Leistung liefern muss. «Dann modifizieren wir unter anderem den Zeitpunkt und den Druck der Einspritzung, schauen uns die Abgaswerte und den Treibstoffverbrauch an.»

Der grosse Vorteil beim DME-Betrieb, sagt Soltic, sei die Chance, in fast allen Betriebszuständen einen sehr hohen Anteil Abgas in die nächste Füllung des Zylinders zu übernehmen, mittels der sogenannten Abgasrückführung (AGR).

Diese Technik ermögliche es, viel NO einzusparen, was die Abgasreinigung hinter

dem Motor entlastet und es erlaubt zukünftige, strengere Grenzwerte sicher zu erfüllen. Bei fossilem Diesel führen hohe Abgasrückführraten zu ansteigenden Partikelemissionen, dies ist bei DME nicht der Fall. Während der Testphase ziehen die Wissenschaftler immer wieder Proben des Motoröls, um chemischen Veränderungen auf die Spur zu kommen. Die Ergebnisse landen beim Projektpartner Motorex, der die Daten nutzt um ein neues, speziell auf den DME-Betrieb angepasstes Motoröl zu entwickeln.

Gemeinsame Forschung unter Konkurrenten «Derzeit befinden wir uns noch in der präkompetitiven Phase der Forschungsarbeit», erläutert Soltic. Die Ergebnisse des Projekts sind teilweise öffentlich und werden unter den Wettbewerbern im Fahrzeugbau gemeinsam diskutiert. Plattform hierfür ist die 2001 gegründete «International DME Association» mit derzeit 50 Mitgliedern aus Industrie und Forschung. «Doch irgendwann wird jeder seine Ergebnisse für sich behalten wollen», weiss der Forscher.

«Dann ist es wichtig, dass wir die Technik beherrschen, um als Forschungspartner für die Industrie wertvollen Input liefern zu können.»

Kontakt Dr. Patrik Soltic Empa +41 58 765 4624 patrik.soltic@empa.ch www.empa.ch

www.ramseyer.ch

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VERFAHRENSTECHNIK

Produktsicherheit

Mikroreaktor für Grignard-Reagenzien Victor Grignard erhielt 1912 den Nobelpreis für Chemie: Seither haben sich die nach ihm benannten GrignardReagenzien einen festen Platz in der chemischen und pharmazeutischen Industrie erobert. Ein neuartiger Mikroreaktor von Forschenden des Fraunhofer-Instituts für Mikrotechnik und Mikrosysteme lässt diese Reaktionen nun schneller und sicherer werden und die erzeugten Produkte reiner. Dazu kommt: Der Reaktor ist skalierbar und flexibel.

Pharmaka, Duftstoffe, Aromen: Diese Produkte werden vielfach über GrignardReagenzien hergestellt. Vor mehr als hundert Jahren entdeckt, sind diese Reaktionen eine der wirkungsvollsten Methoden, um chemische Bindungen zwischen Kohlenstoffatomen zu erzeugen.

Was beispielsweise die Pharmawirkstoffe unter den «Top 50» angeht, so finden sich bei jedem zehnten Syntheseweg eine oder sogar mehrere Grignard-Reaktionen.

Bei der Grignard-Reaktion dauert es je nachdem unterschiedlich lang, bis diese in die Gänge kommt – dann allerdings entwickelt sich schnell sehr viel Hitze, die abgeführt werden muss. Um die Hitzeentwicklung zu begrenzen, gibt man das Reagenz immer nur portionsweise in den grossen Rührkessel. Dies zieht die Reaktionszeiten in die Länge – zudem können sich in dieser Zeit viele Nebenprodukte bilden, die das entstehende Produkt verunreinigen. Zum Beispiel könnte es passieren, dass das Produkt, das man erhalten möchte, mit den zugesetzten Stoffen reagiert. Das Ergebnis sind Einbussen in Qualität oder Ausbeute.

Kontinuierliche Prozessführung Forschende des Fraunhofer-Instituts für Mikrotechnik und Mikrosysteme (IMM) in Mainz beseitigen diese Probleme. «Wir ersetzen den grossen Rührkessel durch einen Durchflussreaktor», sagt Dr. Gabriele Menges-Flanagan, Wissenschaftlerin am 44

Bilder: Fraunhofer IMM

Doch es gibt ein grosses Aber

Ansicht in den Laborreaktor zur Grignard-Reagenzsynthese.

Fraunhofer IMM. «Auf diese Weise können wir die volle Macht der Reaktion ausnutzen und die Temperatur dennoch wunderbar kontrollieren.» Dieser Ansatz bringt mehrere Vorteile mit sich: Während die Reaktion im Rührkessel recht lange dauert, wird im Reaktor das gesamte Reagenz in nur wenigen Minuten umgewandelt. Zudem entsteht ein reineres Produkt und die produzierten Mengen lassen sich flexibel anpassen. Kurz gesagt: Der Prozess ist schneller, sicherer und das Produkt sauberer.

Nebenreaktionen werden unterdrückt Möglich macht es der Aufbau des Reaktors. Die Ausgangssubstanz – meist ein organisches Bromid oder Chlorid – wird in einem Reaktor durch ein Bett aus Magnesiumspänen von unten nach oben gepumpt. Der grosse Überschuss an Magnesium im Durchflussreaktor ist wichtig, um die Reaktion in Schwung zu bringen und kontrollierter ablaufen zu lassen. Einer der Erfolgsgaranten ist die Geometrie des ma4/2021

VERFAHRENSTECHNIK

gnesiumgefüllten Reaktors: Es handelt sich um einen ringförmigen Zylinder, dessen Inneres und Äusseres mit durchlaufendem Öl gekühlt werden. Auf diese Weise kann die Reaktionswärme schnell und zuverlässig abgeführt werden – was nicht nur die Sicherheit erhöht, sondern auch weniger unerwünschte Nebenprodukte entstehen lässt. Die ständige Bewegung von Ausgangsstoff und Produkt durch den Reaktor unterdrückt Nebenreaktionen zusätzlich: Zum einen werden die Ausgangsstoffe in kurzer Zeit vollständig umgesetzt, zum anderen wird das entstehende Produkt ständig weiter durch den Reaktor bewegt, statt wie bisher im Rührkessel Seite an Seite mit den Ausgangsstoffen zu schwimmen.

Es bieten sich somit schlichtweg weniger Möglichkeiten, miteinander zu reagieren.

Der grosse Magnesium-Überschuss tut ein Übriges, um Nebenreaktionen zu unterbinden: Die Ausgangssubstanz reagiert eher mit dem reichlich vorhandenen Magnesium als mit dem rasch abgeführten Produkt.

Pilotanlage: Skalierbar und flexibel Eine Pilotanlage haben die Forscherinnen und Forscher bereits realisiert: Bis zu 20 Liter Ausgangslösung setzt sie pro Stunde um. Je nach benötigter Menge

stab. Auch erste Machbarkeitsstudien mit Industriepartnern haben die Forschenden bereits durchgeführt. «In die gesamte Entwicklung vom Labormassstab bis hin zur Pilotanlage flossen Rückmeldungen aus der Industrie ein», bestätigt Menges-Flanagan. Eine Pilotierung bei Industriekunden sei in etwa einem Jahr denkbar.

Auch andere Reaktionen skalierbar

Modularer Pilotierungsaufbau zur GrignardReagenzsynthese mit einem Durchsatz von bis zu 20 Litern pro Stunde.

kann diese nur kurzzeitig betrieben werden oder aber rund um die Uhr laufen.

Werden noch grössere Mengen benötigt, lassen sich auch mehrere Reaktormodule gleichzeitig betreiben – die Pilotanlage besteht derzeit aus vier solcher Module. Sie ist gleichzeitig ein essenzieller Zwischenschritt hin zu noch höheren Durchsätzen bzw. hin zum Industrieproduktionsmass-

Die Anlage funktioniert jedoch nicht nur für alle erdenklichen Grignard-Reagenzien, sondern lässt sich langfristig auch für die Zink-Organometall-Synthese nutzen. Im Labormassstab haben die Forscher diese Reaktionen bereits durchgeführt. Der neue Reaktor soll es erstmalig erlauben, auch diese Reaktion optimal skalieren zu können.

Kontakt Dr. Stefan Kiesewalter Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme IMM Carl-Zeiss-Strasse 18–20 D-55129 Mainz +49 6131 990 323 stefan.kiesewalter@imm.fraunhofer.de www.imm.fraunhofer.de

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Integrated Systems for Industrial and Chemical Applications

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WERKSTOFFE

3-D-Druck

Biologisch abbaubarer Kunststoff aus Holz

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben ihre ersten Ergebnisse in den Fachzeitschriften «Applied Bio Materials» und «Biomacromolecules» vorgestellt.

Lignin verstärkt die Zellwände von Pflanzenzellen und bewirkt, dass diese verholzen – ein Mechanismus, mit dem sich die Pflanzen beispielsweise vor Wind oder vor Schädlingen schützen. In der Papierherstellung bleibt Lignin als Abfallprodukt zurück und wird zum Grossteil zur Produktion von Bioenergie verbrannt. «Wir forschen daher nach alternativen Möglichkeiten, um diesen Rohstoff in Zukunft besser nutzen zu können», sagt Laborie. Hierfür hat das Team eine Materialkombination, die bereits in den 1980er-Jahren von einem US-amerikanischen Forschungsteam untersucht wurde, nochmals genauer unter die Lupe genommen. In diesem System sind einerseits Flüs-

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sigkristalle auf der Basis von Zellulose, dem Hauptbestandteil pflanzlicher Zellwände, neben der Festigkeit für ein gutes Fliessverhalten der Biopaste verantwortlich. Der andere Bestandteil, Lignin, kann im Verarbeitungsprozess des Biokunststoffs, wie Robert Gleuwitz in seiner Doktorarbeit herausgefunden hat, die Mi­krostruktur «verkleben».

Deren Ausrichtung bestimmt in der Folge die Eigenschaften des Biokunststoffs: So kann er beispielsweise steifer oder flexibler reagieren, je nachdem, aus welcher Richtung eine Kraft auf ihn einwirkt.

Jede Pflanze liefert unterschiedliches Material Bis zu einer möglichen industriellen Anwendung, etwa als Verbundwerkstoff im Leichtbau, sind jedoch weitere Forschungsarbeiten erforderlich. Bislang nutzt das Team besonders reines, in einer Pilot-Bioraffinerieanlage des Fraunhofer-Zentrums für Chemisch-Biotechnologische Prozesse (CBP) in Leuna hergestelltes Lignin. Ob sich das Abfallprodukt aus der Papierindustrie auch direkt verarbeiten lässt, bleibt noch zu untersuchen. Wie Lisa Ebers in ihrer Doktorarbeit zeigt, lassen sich ausserdem die Eigenschaften des Biokunststoffs vielfach verändern, etwa indem die Bausteine chemisch bearbeitet oder variiert werden: Die bisherigen Versuche fanden mit Lignin aus Buchen statt – wird es aus anderen Pflanzen gewonnen, bringt es ebenso andere Materialeigenschaften wie andere Flüssigkristalle mit, auch wenn diese abermals auf Zellulose basieren. Die optimalen Mengenanteile sind je nach geplanter Anwendung ebenfalls unterschiedlich. Darüber hinaus werden die Forscherinnen und Forscher zeitnah eine ganz

Bild: Lisa Ebers

Forstwissenschaftler entwickeln für den 3-D-Druck neuartige Materialien auf Holzbasis. Eine zähflüssige Biopaste, die sich gut verarbeiten lässt, schnell verfestigt und sich dafür eignet, um komplexe Strukturen im 3-D-DruckVerfahren herzustellen: Ein Forschungsteam der Universität Freiburg (D) hat einen biologisch abbaubaren Kunststoff entwickelt, der auf Holz basiert und perspektivisch Anwendungsmöglichkeiten beispielsweise im Leichtbau eröffnet.

Die Biopaste, die bei diesem Druckvorgang eines Zylinders verwendet wurde, besteht zu je 50 Prozent aus Lignin und Zellulose.

andere Einsatzmöglichkeit testen: Mithilfe des bio-basierten Materials könnte die Qualität von Böden analysiert werden.

Dies geschieht, indem die Abbaubarkeit von Lignin und Cellulose in verschiedenen Bodentypen geprüft wird.

Die Ergebnisse sind aus einem Forschungsprojekt am Leistungszentrum Nachhaltigkeit der Universität Freiburg und der FraunhoferGesellschaft hervorgegangen. Die Untersuchungen und 3-D-Druck-Versuche fanden in Kooperation mit Prof. Dr. Dr. Christian Friedrich und Dr. Gopakumar Sivasankarapillai am Freiburger Materialforschungszentrum (FMF) der Albert-Ludwigs-Universität sowie mit Dr. Gilberto Siqueira in der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in Dübendorf statt.

Kontakt Prof. Dr. Marie-Pierre Laborie Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Friedrichstrasse 39 D-79098 Freiburg +49 761 203 97617 marie-pierre.laborie@biomat.uni-freiburg.de www.uni-freiburg.de

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VER ANSTALTUNGEN

8. Juni 2021 im Hotel Arte in Olten

18. Schweizer Sonderabfalltag Der Schweizer Sonderabfalltag soll auch zu Corona-Zeiten stattfinden, so viel steht fest. Aktuelle Informationen aus dem Abfallrecht, dem Umgang mit Sonderabfällen und der Entwicklung in der Entsorgungspraxis sind Anlass für Fachpersonen aus Industrie, Gewerbe, Institutionen und Behörden, sich für den Fachaustausch zu treffen. Ob die beliebte Veranstaltung lediglich Online oder auch vor Ort besucht werden kann, wird sich in den nächsten Wochen zeigen.

Mit folgenden, spannenden Themen wird das Treffen jedenfalls auch auf dem virtuellen Weg vielversprechend:

Gleich zur Sache geht es mit einem praxisnahen Thema. Die Zusammenhänge und Komplexität zwischen Abfall- und Gefahrgutrecht können manche Abgeberbetriebe überfordern. Oft ist ihnen nicht bewusst, dass beim Einholen externer Unterstützung die Verantwortung und Haftung bei ihnen bleibt. Martin Häfliger von der Firma Encoma-OSH GmbH greift die bekannten Probleme bei der Abfalldeklaration und ihre Konsequenzen auf.

Für die Umsetzung der Vorschriften im medizinischen Bereich wird demnächst einen überarbeiteten Leitfaden veröffentlicht. Rita Barros vom Bundesamt für Umwelt (Bafu) wird das aktualisierte Dokument vorstellen und auf die Anpassungen eingehen, so zum Beispiel auf den Unterschied zwischen Abfälle mit Kontaminationsgefahr und infektiöse Abfälle.

Stand der Technik und Entwicklung Seit 30 Jahren werden Asbestsanierungen veranlasst. Hat sich in diesen Jahrzehnten technisch und gesetzlich etwas verändert

Bild: Adpic

Praxis und Vollzug

Neben zahlreichen anderen spannenden Themen werden am 18. Schweizer Sonderabfalltag auch die Chancen und Umweltrisiken der Elektromobilität diskutiert.

und entwickelt? Walter Hilpold von der Carbotech AG wird einen Rück- und Ausblick dazu bieten.

Ob Nanopartikel in der Entsorgungskette ein Problem darstellen könnten, war in den letzten zehn Jahren Anlass zu diversen Untersuchungen. Ralf Kägi von der Eawag hat sich intensiv mit der Thematik befasst und präsentiert die Ergebnisse.

Kreislaufwirtschaft und Innovation Die Aussicht auf ein System, bei dem Lithium-Batterien aufbereitet und modular einsetzbar werden, ist reell und greifbar.

Die innovative Lösung stellt Stefan Bahamonde von der Libattion GmbH aus erster Hand vor.

Themen der Patronatspartner SVUT und Sens Passend zur Thematik der Lithium-Aufbereitung ist die Elektromobilität. Ihre Chancen und Umweltrisiken werden Viktor Häfeli und Urs Bucheli, aus dem Vorstand vom Schweizerischen Verband für Umwelttechnologie, diskutieren. Insbesondere werden sie auf den sicheren Umgang mit defekten oder verunfallten Elektrofahrzeugen eingehen.

Die Stiftung für Recycling von Elektro- und Elektronikgeräten Sens wird die Rückgewinnung und Zerstörung von Kälte- und Treibmitteln aufgreifen. Dazu wird der Experte Roman Eppenberger berichten.

Weitere Informationen und ein Online-Formular für die Anmeldung finden Sie auf: www.ecoserve.ch

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VERBANDSSEITE

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■ Präsident ■ Höhere Fachprüfung ■ Termine Kurt Bächtold Chemietechnologe Alle Termine online Siegfried AG, Daniel Müller anschauen: Bodenackerstrasse 15F Untere Brühlstrasse 4 www.cp-technologe.ch CH-4334 Sisseln CH-4800 Zofingen praesident@cp-technologe.ch weiterbildung@cp-technologe.ch

ZENTRALVORSTAND Erfolgreicher Start in den neuen Lehrgang

Start des neuen Lehrganges Zum neuen Lehrgang auf Stufe Berufsprüfung trafen sich am 15. Januar 2021 beim Lehrgangsanbieter aprentas erstmalig 14 Teilnehmende, welche den Lehrgang zum/zur «Chemie- und Pharmatechniker/-in mit eidg. Fachausweis» in Angriff nehmen werden.

Neben den Dozenten Guido Hess und Pascal Höhener war auch Marcel Dürr als Präsident der QSK zugegen, um den Studierenden die Rolle der QSK resp. des Vereins für die höhere Berufsbildung der Chemieund Pharmaberufe (VHBCP) zu erklären.

Nach einer kurzen Vorstellungsrunde wussten die Teilnehmenden ein bisschen mehr 48

Bilder: Martin Dürr

14 Teilnehmende starteten zum Lehrgang «Chemie- und Pharmatechniker/-in mit eidg.

Fachausweis» Das alte Reglement zur höheren Fachprüfung (HFP) mit Abschluss als dipl. Chemietechnologe/-technologin ist zwar noch gültig und die letzten Diplomprüfungen sind absehbar, es geht aber nahtlos weiter mit dem neuen Lehrgang.

Start Lehrgang Chemie- und Pharmatechniker mit eidg. Fachausweis

über die Kolleginnen und Kollegen. Dies ist wichtig, denn während der rund eineinhalbjährigen Ausbildung werden sicherlich die einen oder anderen Gruppenarbeiten mit regem Austausch stattfinden.

Auch wurde über den Aufbau des Lehrganges berichtet. Der Unterricht findet hybrid vorwiegend am Freitagabend und Samstagmorgen statt. Hybrid heisst, dass der Unterricht vor Ort, aber auch als Fernunterricht besucht werden kann. In der jetzigen Zeit ist das von

grossem Vorteil, ersetzt aber den persönlichen Austausch nicht. Auch aus diesem Grund wurde der erste Tag als Pflichtpräsenz geführt. Natürlich mit den behördlich verordneten Massnahmen. Auch gab es für alle eine Einführung in Teams, Passwörter wurden verteilt und die IT eingerichtet respektive getestet. Somit sollte dem Hybridunterricht nichts mehr im Wege stehen.

Die Dauer der Vorbereitungskurse beträgt drei Semester, dies entspricht etwa 80 Kurshalbta-

gen mit ca. 300 Stunden Selbststudium, bevor es dann an die eidgenössische Prüfung geht.

Fünf Handlungskompetenzbereiche werden dabei vermittelt: Mitarbeitende führen, Qualitätsmanagement sicherstellen, Produktionsprozesse koordinieren, Produktionsprozesse führen und Instandhaltung koordinieren. Jeder Handlungskompetenzbereich schliesst mit einer Prüfung ab, bei bestandenen Prüfungen in allen Bereichen erfüllt man eine Zulassungsbedingung für die eidg. Prüfung.

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VERBANDSSEITE

Das Kick-Off zur Diplomprüfung 2021

Bereits ist der nächste Start am 22. Januar 2022 terminiert. Informieren und anmelden kann man sich über www.aprentas.com.

Wir wünschen den Teilnehmenden alles Gute auf ihrem weiteren Bildungsweg.

Die letzten Diplomprüfungen nach altem Reglement Nach mehr als 15 durchgeführten Diplomprüfungen heisst es langsam, aber sicher Abschied nehmen vom alten Reglement.

Die neue Diplomprüfung zum/ zur «Chemie- und Pharmaproduktionsleiter/-in mit eidg. Diplom» steht in ein paar Jahren vor der Türe. Das Qualifikati-

onsprofil wurde seitens SBFI genehmigt, die Prüfungsordnung und die Wegleitung werden demnächst durch den VHBCP in Angriff genommen.

Nächstes Jahr finden nochmals Diplomprüfungen statt, ebenso 2023 für Repetenten von nicht bestandenen Diplomprüfungen.

Noch immer gibt es Teilnehmer aus früheren Vorbereitungskursen, welche bis auf ein paar Ausnahmen alle Module abgeschlossen haben. Die QSK empfiehlt, mit dem Lehrgangsanbieter aprentas in Kontakt zu treten, um die Nachprüfungen der Module zu absolvieren. Nur so kann man noch zur Diplomprüfung im Jahr 2022 resp.

2023 nach altem Reglement antreten. Darüber hinaus werden keine Diplomprüfungen mehr nach altem Reglement angeboten resp. durchgeführt.

Marcel Dürr, VHBCP

Bild: Shutterstock

Endspurt für den alten Lehrgang Am 5. Februar 2021 trafen sich sechs Diplomanden zum KickOff, also zum Start der Diplom-

arbeit bei aprentas. Anwesend waren auch die Experten Pascal Höhener und René Bliggensdorfer. Durch das Kick-Off führte der Chefexperte Raymond Zufferey. Seitens des Verbands waren Daniel Müller, Ressort Weiterbildung, und der QSK-Präsident mit seinem Vize-Präsidenten Stephan Schlep­ fer anwesend.

Den Diplomanden wurden verschiedene Rahmenbedingun-

gen zur Diplomarbeit erklärt und offene Fragen beantwortet. Nach vorgängiger Eingabe des Projektantrages wurden an diesem Abend auch die Projektaufträge den Experten übergeben. Erste Meilensteintermine wurden gesetzt. Man darf gespannt sein auf die bewerteten Meilensteinsitzungen und auf die Projektpräsentationen, welche Ende Mai stattfinden werden.

Wir wünschen allen Diplomanden gutes Gelingen und viel Ausdauer.

4/2021

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PRODUKTE

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Der Katalog 2021 von Semadeni liefert für fast jede Anwendung die passende Lösung, egal ob es dabei um Liquid Handling, Life Science oder Arbeitsschutz geht. Auch zahlreiche Artikel zum Thema Verpacken, Ordnen, Lagern oder Entsorgen sind darin zu finden.

Bei den über 380 Neuheiten handelt es sich insbesondere auch um nachhaltige Alternativen wie die beliebten Minigrip-Beutel, die neu auch in einer biobasierten Variante erhältlich sind. Diese besteht aus über 20 Prozent PE, das aus Zuckerrohr gewonnen wird.

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Die grössten Vorteile für Anwender sind: – Attraktiver Kostenrahmen und hochpräzise Oberflächen dank modernster Herstellverfahren – Kostenersparnis durch lange Haltbarkeit der Schläuche – Kurze Servicezeiten durch ­reproduzierbar lange Schlauch-Standzeiten – Geringer Verbrauch von Schmiermittel und wenig Reibungsverlust durch Präzisionsoberflächen – Sicheres Produktergebnis durch perfekt passende Werkstoff­ auswahl – Hohe Betriebseffizienz durch hervorragende Ansaugleistung und präzise Dosiereigenschaften

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Schnelle automatische Sulfat-Veraschung

Die Sulfataschebestimmung gemäss der internationalen Pharmaregularien ist bedingt durch die einzelnen Arbeitsschritte ein langwieriger Prozess (dauert etwa einen Tag) und zudem für den Operator äusserst unangenehm. Das Probengut (Pharmazeutika) wird dabei in einem Porzellan- oder Platintiegel mit Schwefelsäure versetzt, im Wasserbad erhitzt, danach auf offener Flamme vorverascht und anschliessend im Muffelofen bei ungefähr 600–800 °C verascht.

Neben den aufwendigen Arbeitsschritten ist das Handling mit der abrauchenden Schwefelsäure umständlich und gesundheitsbeeinträchtigend.

CEM hat ein neuartiges automatisiertes Sulfat-Veraschungsystem entwickelt, welches die Spezifikationen der Pharnanormen erfüllen.

Neben einer drastischen Zeitverkürzung sorgen ein Absaug- und

Neutralisationssystem für sauberes Arbeiten und erhöht besonders den wichtigen Aspekt des Arbeitsschutzes. Die komplette Veraschung inklusive Vorveraschung wird im Phönix Black SAS durchgeführt. Aus dem Veraschungseinsatz führt ein Quarzrohr zu einer Abscheide- und Neutralisationseinrichtung. Die Rauchgase werden dabei mittels einer Pumpe abgesaugt. Die Veraschungsdauer verkürzt sich deutlich auf ungefähr 60 Minuten, ausserdem können mehrere Proben gleichzeitig verascht werden.

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PRODUKTE

Barcode-Etikettendruck mit Echtzeitverifizierung Die Industriedrucker Auto ID Serie T6000e der Firma TSC Printronix Auto ID erhalten ein neues Tool: Die 1-D- und 2-D-Barcodes können damit in Echtzeit verifiziert werden. Die 2-D-Barcode-Verifizierung war bisher nur für die Industriedrucker der Enterprise-Klasse aus der Produktfamilie T8000 verfügbar. Ab sofort steht diese Funktion auch bei den Druckern der T6000e-Serie zur Verfügung.

Das ODV-2D-Barcode-Druck-System umfasst eine vollintegrierte Barcode-Validierung, die Barcodes auf Etiketten bereits während des Drucks nach ISO-Standards bewertet. Die Technologie entspricht den

gängigen Industriestandards, basierend auf den Klassifizierungen ISO 15415 und ISO 15416 für 1-D- und 2-D-Barcodes. Diese Technologie bietet eine verbesserte Genauigkeit bei der Messung und Verifizierung der Barcodes, so dass Anwender damit 100-prozentige Lesbarkeit und eine zuverlässige Lösung erhalten. Etiketten, die nicht mit der geforderten Qualität gedruckt werden oder die Standards für ihre

Anwendung verfehlen, werden durch Überdrucken markiert, so dass sie als fehlerhafte oder unlesbare Barcodes identifiziert werden.

Analog zum T8000-Drucker erhalten Anwender mit dem ODV-2DSystem nun auch bei den Druckern der T6000e-Serie die Gewissheit, dass jedes Barcode-Etikett, das in Umlauf kommt, zu 100 Prozent lesbar und entsprechend den geforderten Standards gedruckt ist. Zudem ist ein mit dem ODV-2D-Verifizierungssystem ausgestatteter Drucker in der Lage, Berichte über jeden Druckauftrag zu erstellen.

Damit können Anwender den Beweis erbringen, dass nur lesbare

und normenkonforme Etiketten in Umlauf gebracht wurden und eine Dokumentation über die Qualität des Etikettendrucks zum Zeitpunkt des Drucks vorlegen. Darüber hinaus erfasst die «Printronix Auto ID Data Manager»-Software verbindliche Messungen für jeden gedruckten Barcode auf jedem Etikett. Die Daten sind automatisch erfasst.

TSC Auto ID Technology Emea GmbH Georg-Wimmer-Ring 8b D-85604 Zorneding +49 8106 37979 000 emea_sales@tscprinters.com www.tscprinters.com

Ergonomische Pipettierhilfe mit langer Akkulaufzeit

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von 1 ml bis 100 ml sowie Pasteurpipetten. Sie besitzt einen Gravity-­ Modus zum freien Flüssigkeitsablauf ohne Motorbetrieb. Die Pipettierhilfe kann dauerhaft 20 Stunden betrieben werden. Eine Low-Battery-LED-Anzeige zeigt den Ladezustand an. Während des Ladevorgangs kann mit der Pipettierhilfe gearbeitet werden. Das Gehäuse besteht aus UV-beständigem Material und ist für ermüdungsfreies

Arbeiten ergonomisch geformt. Der Pipettenhalter besteht aus Polypropylen. Die benutzerfreundliche Bedienung wird durch konkav geformte Fingertasten unterstützt. Der Pipettenhalter ist autoklavierbar und besitzt einen austauschbaren PTFE-­Membranfilter zur Verhinderung von Kontaminationen.

Die Auslieferung erfolgt mit fünf verschiedenfarbigen Pipettenhaltern, Li-Ionen-Akku sowie drei Ersatz-­

Membranfiltern (PTFE 0,45 µm). Ein zusätzlicher Pipettenadapter aus Silikon für kleine Pipettenvolumina, Ständer und Wandhalter sind ebenfalls im Lieferumfang enthalten.

Roth AG Fabrikmattenweg 12 CH-4144 Arlesheim 061 712 11 60 info@carlroth.ch www.carlroth.ch

pH-Puffer für die Zuverlässigkeit von pH-Messungen pH-Puffer-Lösungen sind vielseitig einsetzbar. Sie sind in der Lage über eine lange Zeit den pH-Wert konstant zu halten, auch bei Zugabe geringer Mengen von Säuren oder Basen, und sind für die metrologische Rückführbarkeit auf SI-Einheiten und der in jedem Labor vorgeschriebenen Qualitätssicherung unerlässlich. Die Spetec GmbH bietet u.a. eine grosse Auswahl rückführbaren pH-Pufferlösungen von Inorganic Ventures an, die vom Nationalen Institut für Standards und Technologie (Nist) zertifiziert sind.

Die Messung des pH-Werts einer Lösung erfolgt typischerweise mit einem Potentiometer, das – theoretisch – bei pH 7 eine Differenz von 0 Millivolt (mV) zwischen einer Mess- und einer Referenzelektrode erzeugt. Jede Änderung des Säureoder Alkaligehalts verändert die

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Spannung zwischen beiden Elektroden und liefert so eine genaue elektrochemische Grundlage für die Schätzung des pH-Werts.

Schätzung, weil das Messgerät immer nur so genau wie die verwendete pH-Referenz-Pufferlösung ist.

Eine pH-Pufferlösung, manchmal auch als Wasserstoffionenpuffer bezeichnet, ist eine wässrige Lösung mit einem rückführbaren pHWert, der sich nur vernachlässigbar verändert, selbst wenn sie nur mit kleinen Mengen starker Säuren oder Basen gemischt wird. Im Allgemeinen bestehen pH-Puffer aus einer Mischung einer konjugierten Base mit einer schwachen Säure, die überschüssige Wasserstoffatome absorbieren kann, um einen stabilen pH-Wert in Lösung zu halten. Deshalb eignen sie sich ideal zur Kalibrierung elektrochemischer

Potentiometer für pH-Messungen mit geringer Unsicherheit und genauerer Rückführbarkeit.

Dies wird immer wichtiger, da sich immer mehr Chemiker an das Nist-Bezugssystem der pH-Metrologie anbinden und so eine ununterbrochene Kette der Zuverlässigkeit vom Hersteller des Standard-Referenzmaterials (SRM) bis zum Anwender etablieren. Heute setzen Nist-rückführbare pH-Puf­ ferlösungen den Massstab für die Zuverlässigkeit von pH-Messungen in einem möglichst breiten Spektrum von Anwendungen, wobei die Unsicherheiten bei Werten von nur 0,01 pH-Einheiten garantiert und zertifiziert werden.

Inorganic Ventures (IV) ist einer der branchenführenden Anbieter von Nist-rückführbaren und zertifizierten Referenzmaterialien (ZRM) für

pH-Messungen in der analytischen Chemie. Inorganic Ventures ist darauf spezialisiert, kundenspezifische Lösungen für spezifische Kunden-Workflows zu entwickeln und eine umfassende Dokumentation bereitzustellen, um die vollständige Verantwortlichkeit und Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

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