ChemieXtra Ausgabe 1-2_2024 by SIGWERB GmbH

1–2/ 2024

Januar/Februar 2024

Offizielles Organ des Schweizerischen Chemie- und Pharmaberufe Verbandes

skan.com/puresolutions

DIE FACHZEITSCHRIFT FÜR DIE CHEMIE- UND LABORBRANCHE

claire® neo - think forward Neue Massstäbe für Flexibilität, Sicherheit und Konnektivität

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EDITORIAL

Willkommen im Jammerjahrzehnt Flaute, Fachkräftemangel, schlechtes Geschäftsklima, Abwanderung, Personalabbau, zu hohe Energieko sten – die chemische Industrie Europas befindet sich im Jammermodus. Auch in der Politik wird konstant geklagt und beschuldigt. Mit der Pandemie scheint das Jammern salonfähig geworden zu sein. Waren es vor hundert Jahren die «Roaring Twenties», sind es jetzt die «Moaning Twenties». Klagen dient auch als Strategie, etwa um ausbleibende Lohnerhöhungen (aktuell auch als «Reallohnverluste» bezeichnet) zu rechtfertigen oder Forderungen an die Politik zu stellen. In letzterem Fall übernehmen die Verbände, so müssen Firmen sich nicht exponieren. Doch beschweren sich Verbände wiederholt, wird der Ruf ihrer Branche geschädigt. Wer will schon eine Zukunft in einem klagenden Sektor? Der Nachwuchs hat es begrif fen, viele der Lehrstellen in der Chemieindustrie Deutschlands bleiben unbesetzt. Diese Strategie ist also eine gefährliche Gratwanderung. Schimpfen dient vor allem einem: Dem Ablenken von eigenen Fehlern. Wer versagt hat, sucht einen Sündenbock – die Wirtschaftslage, die Energiepreise, eine politische Partei, Covid. Gewiss, wir haben es mit einer unvergleichlichen Wirtschaftslage zu tun. Doch wurden wir derart überrascht, wie immer wieder suggeriert wird? Ein Beispiel: Dass im Energiebereich grössere Anstrengungen nötig werden würden, wusste man schon vor 20 Jahren. Hätten sich nicht gerade die energieintensiven Industrien sorgfältig darauf vorbereiten sollen? Die unmittelbaren Finanzergebnisse waren verlockender, die individuellen Werde gänge vorrangig. Obendrauf, so berichtete die SZ, seien viele Chefetagen mittelmäs sig besetzt: «Deutschlands Manager, das heimliche Standortproblem.» Oder ein Gastbeitrag in der NZZ: «Der Fachkräftemangel muss heute als Begründung für allerlei Missstände herhalten.» Wer es also nicht hinkriegt, stänkert. Doch die Generationen Y und Z akzeptieren nicht mehr, dass Geschäftsleitungen kurzsichtig handeln, geschweige dafür belohnt werden. Sie verlangen zukunftstaugli che Geschäftsmodelle, langfristige Innovationsförderung und Wertschätzung. Anstatt zu jammern, sollten insbesondere die grossen Unternehmen wieder mehr Verant wortung übernehmen.

Glück

ist kein Zufall!

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Sondern die Summe vieler richtiger Entscheidungen und neuer Produkte. Dafür haben wir 2024 noch mal richtig nachgelegt und unser Produktangebot im Carl-ROTHWebshop ordentlich für Sie erweitert. So sorgen wir für einen entspannten Start ins neue Jahr. Für glückliche Labore und dem guten Gefühl, hier genau richtig zu sein. Alle Neuheiten finden Sie unter carlroth.com

Laborbedarf

Life Science

Chemikalien

Einen rein technologischen Blick in die Zukunft werfen wir im Fokus dieser Ausgabe zum Thema «Vakzin-Entwicklung», verfasst von Dr. Christian Ehrensberger. Das Team der ChemieXtra heisst den Wissenschaftsjournalisten, der seit Anfang Jahr der Redaktion mit viel Sachkenntnis zur Seite steht, herzlich willkommen! Eine interessante Lektüre wünscht Ihnen Hier steckt 2024 mehr für Sie drin. www.carlroth.com

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

FOKUS VAKZIN-ENTWICKLUNG

Musikgehör: Zellen geben Insulin ab bei Queen

Impfungen gegen Krebs und Klima-Profiteure Die Impfstoffforschung hat durch Corona einen Schub bekommen. Nun kehren einige bekannte Hersteller von mRNA-basierten Impfungen zu den Wurzeln zurück.

ETH-Forschende haben einen Gen-Schalter entwickelt, der durch das gezielte Abspielen bestimmter Rock- und Popsongs die Insulinausschüttung von Designerzellen auslöst.

LABOR

Externes elektrisches Feld steuert Reaktion

Durchbruch: Forscher der Universitäten Genf und Cardiff haben die Steuerung chemischer Reaktionen durch ein externes elektrisches Feld in einem mikrofluidischen Reaktor realisiert.

IMPRESSUM

Die Fachzeitschrift für die Chemie- und Laborbranche

www.chemiextra.com Erscheinungsweise 7 × jährlich Jahrgang 14. Jahrgang (2024) Druckauflage 7650 Exemplare WEMF / SW-Beglaubigung 2023 6495 Exemplare Total verbreitete Auflage 1823 Exemplare davon verkauft ISSN-Nummer 1664-6770 Geschäftsleiter Andreas A. Keller

VERANSTALTUNGEN Analytica wieder auf Vor-Pandemie-Niveau

Vom 9. bis am 12. April trifft sich die Laborbranche wieder an der Analytica in München, der Messe für Labortechnik, Analytik und Biotechnologie.

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

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

Anzeigenverkaufsleitung Thomas Füglistaler

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Druck Fontana Print SA Via Giovanni Maraini 23 CH-6963 Pregassona +41 91 941 38 21 www.fontana.ch

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

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

Dr. Christian Ehrensberger redaktion@sigwerb.com Redaktionelle Mitarbeit Dr. Kurt Hermann

Ein Team der Universitäten Genf und Bordeaux hat enthüllt, wie die genaue Herkunft eines Weins bestimmt werden kann – allein auf der Grundlage seiner chemischen Bestandteile.

CHEMIE

ERNÄHRUNG Wein anhand chemischer Signatur erkennen

Neuer Standard für das Labor 4.0

Knüpft an etablierte Maschinenstandards an: Der Industrieverband Spectaris hat den ersten industriellen Kommunikationsstandard für Analyse- und Laborgeräte präsentiert.

BIOWISSENSCHAFTEN

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

FORSCHUNGSWELT

Blaualgenzucker als Alternative zu Glyphosat

Ein Glas, das Kohlendioxid siebt

Die Hochschule Bielefeld und die Universität Tübingen arbeiten an einer umweltfreundlichen Glyphosat-Alternative auf Basis eines natürlichen Zuckers aus Blaualgen.

Kohlendioxid aus Gasen abzutrennen, ist eine Herausforderung. An der Friedrich-Schiller-Universität Jena wurde ein Glasmaterial entwickelt, das Gase präzise voneinander trennt.

UMWELT

Unbekannten SuperEmittenten auf der Spur

AUS DER FORSCHUNG Antibiotikaverbrauch im ersten Pandemiejahr massiv angestiegen

Die «Earth Surface Mineral Dust Source Investigation» der Nasa hat einen nützlichen Nebeneffekt: Auch Methan- und Kohlendioxidemissionen können aufgespürt werden.

NEUE MATERIALIEN

AUS DER BRANCHE

VERBANDSSEITEN

VERFAHRENSTECHNIK

SCV-Informationen

Einfach aus dem Spektrum ausblenden

Ein neuer Ansatz, der störende Signale in der Laserabsorptionsspektroskopie unsichtbar macht, könnte sich auch für den gleichzeitigen Nachweis vieler Spurengase eignen.

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Offizielles Organ des Schweizerischen Chemie- und Pharmaberufe Verbandes

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Januar/Februar 2024

ZUM TITELBILD

19.01.24 10:25 15.01.2024 10:49:51

F okus V akzin - E ntwicklung

Nach Corona richten sich die Hersteller gegen klassische und neue Ziele

Impfungen gegen Krebs und Klima-Profiteure Die Impfstoffforschung hat durch Corona einen Schub bekommen. Nun kehren einige bekannte Hersteller von mRNA-basierten Impfungen zu den Wurzeln zurück und entwickeln Impfstoffe gegen diejenigen Krankheiten, gegen die mRNA-Impfstoffe sich ursprünglich richten sollten.

Dr. Christian Ehrensberger An erster Stelle steht dabei Krebs. Daneben hat es aber auch Impulse für Impfungen gegen ganz andere Viren gegeben. Dazu zählen verschiedene Erderwärmungs-Profiteure ebenso wie das mitunter lebensbedrohliche respiratorische Synzytial-Virus (RSV). Und auch gegen die echte Grippe könnten sich aus den aktuellen Impfforschungen wirkungsvollere Strategien ergeben.

Krebs-Impfung von Biontech und Roche Biontech gab kürzlich den Start einer Phase-2-Studie mit einer mRNA-basierten Immuntherapie bekannt. Sie ist für Patienten nach chirurgischer Entfernung eines sogenannten duktalen Adenokarzinoms der Bauchspeicheldrüse gedacht, eines soliden Tumors. Bei der Therapie handelt es sich um eine individualisierte Neoantigenspezifische Immuntherapie.

Neoantigene sind neu auftretende Antigene auf Zelloberflächen und eignen sich zur Abgrenzung von befallenen bzw. Tumorzellen gegen gesunde Zellen. Neoantigene werden aber auch durch Virusinfektionen gebildet. Dies verdeutlicht, dass die mRNATechnologie zwar durch Corona bekannt geworden ist, das dahinterstehende Konzept jedoch deutlich mehr vermag. Den in der Studie eingesetzten WirkstoffKandidaten «Autogene Cevumeran» entwickelt Biontech gemeinsam mit Genentech/Roche. Die Forscher erhoffen sich eine neue Therapieoption gegen einen Tumor, der mit einer Fünf-Jahres-Gesamtüberlebensrate von nur 8 bis 10 %, hohen Rezidivraten und begrenzten Behandlungsmöglichkeiten eine besonders schlechte Prognose aufweist.

Curevac will Krebs-Impfung ab 2028 Der Konkurrent Curevac war beim Kampf gegen Corona mit seinem Impfstoff zwar

Ein lohnendes zukünftiges Ziel für multivalente mRNA-Impfungen: Influenza-Viren. Womöglich lässt sich die nächste schwere Grippeepidemie auf diese Weise verhindern. (Bild: Adpic)

nicht erfolgreich, arbeitet aber mit Glaxo SmithKline an der Entwicklung eines Corona-Vakzins der zweiten Generation. Wie Biontech hat Curevac auch einen mRNAbasierten Krebs-Impfstoff in der Pipeline. Er richtet sich gegen das Glioblastom, den häufigsten bösartigen Hirntumor bei Erwachsenen. Zurzeit läuft eine klinische Phase-1-Studie mit Patienten, die gemäß der Standardtherapie bereits eine chirurgische Tumor-Entfernung und eine Strahlentherapie hinter sich haben. Eine erste Datenauswertung wird in der zweiten Jahreshälfte 2024 erwartet. Bis diese Krebs-Impfung marktreif ist, soll es allerdings noch mindestens fünf Jahre dauern. Eine vielversprechende Strategie stellt auch das Single-cycle-Konzept mit seinem innovativen Wirkprinzip zwischen Lebendund Totimpfstoff dar. Die Universität Basel und das Start-up Rocketvax, Basel, entwickeln es gegen das Corona-Virus und gleichzeitig gegen andere Erkrankungen. Dabei stehen das Dengue- und das Chikungunya-Virus ganz oben. Diese und andere Klimaveränderungs-Profiteure breiten sich mit Mückenarten, die bei wärmeren Temperaturen in Europa Einzug halten, bereits im Süden unseres Kontinents aus und haben in Italien (Chikungunya), Südfrankreich und Spanien (Dengue) zu Krankheitsausbrüchen geführt. Allein für das Chikungunya-Virus wird der Markt auf 500 Millionen US-Dollar pro Jahr geschätzt, was auch Wettbewerber auf den Plan ruft. Rocketvax konkurriert hier mit der französischen Valneva, Saint-Herblain. Dieses Impfstoff-Unternehmen meldete im November einen Durchbruch: Die USamerikanische Gesundheitsbehörde FDA (Food and Drug Administration) hat den lebend-attenuierten Single-Shot-Impfstoff Ixchiq von Valneva zur Vorbeugung einer durch das Chikungunya-Virus verursachten 1–2/2024

F okus V akzin - E ntwicklung

mRNA kann möglicherweise viel mehr als Corona lindern, zum Beispiel Krebs bekämpfen. (Bild: Adpic)

Erkrankung bei Personen ab 18 Jahren, die einem erhöhten Chikungunya-Infektionsrisiko ausgesetzt sind, zugelassen. Dies erfolgte sogar im Rahmen einer beschleunigten Zulassung (FDA «accelerated approval»). Das zeigt, als wie gefährlich diese Viruserkrankung angesehen wird. Einer weiteren Chikungunya-Impfung befindet sich bei dem norwegischen Unternehmen Bavarian Nordic in der Pipeline. Es strebt eine Zulassung im Jahr 2025 an. Rocketvax arbeitet darüber hinaus an einem Mittel gegen das für Kleinkinder lebensbedrohliche RSV. Allerdings hat die Berliner Charité bereits einen anderen RSV-Impfstoff zur Verabreichung während der Schwangerschaft in einer placebokontrollierten, randomisierten Doppelblindstudie der Phase 3 erfolgreich getestet.

mRNA gegen die echte Grippe Ausserdem besteht für mRNA-Impfstoffe die Möglichkeit eines Einsatzes gegen Influenza, die echte Grippe. Sie sorgt für viele Todesfälle und ist sogar für grosse Epidemien der Vergangenheit verantwortlich. Man denke nur an die Spanische Grippe, die im Gefolge des Ersten Weltkriegs mehr Opfer forderte als der Krieg selbst! Während die Corona-Spezialisten Biontech und Moderna Impfstoffe gegen die saisonale Grippe testen, arbeitet die Universität Pennsilvania (USA) an einem alternativen Konzept und sind nach Erfolgen bei Mäusen bereits mit klinischen Studien beschäftigt. Die Wissenschaftler haben einen multivalenten Impfstoff mit zwanzig verschiedenen mRNA-Nanopartikeln designt. Das Entscheidende dabei: Mit der mRNA-Technologie als Plattform erweist sich die Herstellung von multivalenten Impfstoffen als deutlich weniger aufwendig, als dies bei der klassischen Grippe-Impfstoff-Produktion unter Verwendung von Hühnereiern denkbar wäre. Nun hoffen die Wissenschaftler, dass sich ihre Impfstoff-Technologie über den Tierversuch hinaus auch bei Menschen als erfolgreich herausstellt. Dann wäre klar: Die Wirkung kann sich gegen viele und insbesondere auch gegen unbekannte Grippevirus-Varianten richten. Auf diese Weise liesse sich manche Pandemie verhindern. 1–2/2024

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F okus V akzin - E ntwicklung

Mehrere Forschungsgruppen an Hochschulen und in der pharmazeutischen Industrie arbeiten zurzeit an Neuansätzen für Impfstoffe gegen das Sars-CoV-2-Virus. (Bild: Envato)

Neues Impfstoff-Konzept auch für Immunsupprimierte geeignet

Corona-Schutz ohne Infektionsrisiko Die Universität Basel entwickelt gemeinsam mit dem Unternehmen Rocketvax, ebenfalls aus Basel, einen neuen Impfstoff aus abgewandelten Corona-Viren. Dahinter steckt ein Konzept mit zwei grundlegenden Neuerungen.

Dr. Christian Ehrensberger Die eine dieser beiden Neuerungen betrifft die «Lebendigkeit» des Impfvirus: Es handelt sich nicht um ein abgetötetes Virus, doch fehlt ihm eine wichtige Komponente. So kann es Zellen in Nase und Lunge erreichen und eine Immunantwort auslösen. Eine weitere Infektion im Geimpften erfolgt aber nicht, denn wegen der fehlenden Komponente können sich die Viren nicht vermehren. Man spricht auch von Einzyklus-Virus oder von Singlecycle-Konzept. Ein wichtiger Vorteil: Auch Immunsupprimierte können ohne Infektionsgefahr geimpft werden. Die zweite Neuerung betrifft die sogenannte Interferon-Abwehr. Das Sars-CoV2-Virus in seiner ursprünglichen Form schaltet diese Immunabwehr einfach aus. Dem Impfvirus wurden jedoch mehrere dafür nötige Funktionen entfernt. Dadurch wird eine bessere Immunantwort erreicht, wie im Tierversuch und an Spenderzellen gezeigt werden konnte. So erhofft man 6

sich von dem neuen Impfvirus, dass es eine länger anhaltende Immunantwort des Körpers hervorruft. Auch können künftige Virusvarianten mit einer Impfung gut abgedeckt sein.

Verabreichung ohne Spritze Und ein nicht zu unterschätzender Vorteil für den Patienten: Die Verabreichung soll komfortabel nasal oder oral erfolgen. Die Angst vor der Spritze fällt damit als Grund für die Ablehnung einer Impfung weg. Das Single-cycle-Konzept im Einsatz gegen Sars-CoV-2 ist über den Status eines «Projekts» schon hinausgekommen, da ein reger Austausch darüber mit vielen Fachleuten in Europa besteht. Allerdings fehlt noch der abschliessende Beleg durch die Impfung im Menschen. Ist er erst einmal erbracht, verspricht das neuartige Wirkprinzip, auch gegen andere Viren einsetzbar zu sein. Zwei junge Forscher haben nun mit der Idee für einen eigenen, aus der Universität Basel heraus entwickelten Start-up dem

Dengue- und dem Chikungunya-Virus den Kampf angesagt. Diese mückenübertragenen Viren sind gerade auf dem Weg von Asien nach Europa. Zudem experimentieren die Forscher mit einem Impfstoff gegen das RSV-Virus (Respiratorisches Synzytial-Virus), das für Kleinkinder nach wie vor lebensbedrohlich ist.

Neue Impfkonzepte im Überblick Neben dem neuen Single-cycle-Konzept werden aktuell verschiedene weitere Ansätze zur Entwicklung besserer Impfungen gegen das Sars-CoV-2-Virus erforscht. So wird an der Universität Wien ein Impfstoff (insbesondere auch gegen die OmikronVariante) entwickelt, der sogar dann wirken soll, wenn der Patient durch bisherige Impfungen keinen Schutz aufgebaut hat («Non-Responder»). Eine andere Technologie setzt auf einen Impfstoff, der gegen aktuelle und noch gar nicht existente, zukünftige Corona-Viren wirken soll (Uni Regensburg/Uni Cambridge/Fa. DioSynVax/ 1–2/2024

Impfstoffe gegen das Sars-CoV-2-Virus sollen gegen seine aktuellen Varianten wirksam sein (hier im Bild: die Delta-Lambda-Plus-Variante) – und idealerweise auch schon gegen zukünftige. (Bild: Envato)

Fa. Probiogen/Fa. Ethris). Wieder andere Forscher wollen im Hochsicherheitslabor die Evolution beschleunigen und heute die Virus-Varianten von morgen züchten, um schon jetzt gezielt Impfstoffe gegen sie entwickeln zu können. Daneben gibt es die etablierten Impfstoff-Spezialisten wie Biontech/Pfizer, Moderna oder Curevac, Novavax und Astrazeneca. «Alle Ansätze haben ihre Berechtigung, nur bei der Züchtung von Viren der Zukunft in Hochsicherheitslabors bin ich skeptisch», sagt Prof. Dr. Thomas Klimkait, Universität Basel/Departement Biomedizin. «Die sehr hohe natürliche Fehlerrate bei der Virusvermehrung ist besonders bei RNA-Viren wie HIV, Sars-CoV-2 oder dem Hepatitis-C-Virus eine extrem potente Strategie, dem Immunsystem immer wieder zu entkommen. Bei HIV blieben deshalb alle Versuche, einen Impfstoff zu entwickeln, erfolglos. Äusserst spannend finde ich dagegen die vielen möglichen Anwendungen des neuen Single-cycleKonzepts.»

Lebendimpfstoffe bleiben der Goldstandard Zur Einordnung der aktuellen Forschungsvorhaben rund um Corona- und andere Viren verweist Prof. Klimkait auf die her1–2/2024

ausragende Bedeutung von Lebendimpfstoffen: Fast alle Virus-Impfstoffe mit lang anhaltender Wirkung zählen zu dieser Gruppe, so zum Beispiel diejenigen gegen Masern, Mumps und Röteln, gegen Gelbfieber und gegen Windpocken. Auch die frühere Polio-Schluckimpfung gehört in diese Kategorie. Deshalb bleibt dieses Konzept derzeit der Goldstandard, allerdings weisen die dabei verimpften abgeschwächten Viren (engl.: «live attenuated vaccines») eine Restinfektiosität auf. Sie kann für immunsupprimierte und ältere Patienten sowie Kleinkinder gefährlich sein und ist für diese Patientengruppen ungeeignet. Auch bergen diese Impfstoffe ein Rest risiko für eine sogenannte Reversion, bei der das Virus seine ursprüngliche Infektiosität zurückgewinnt (zum Beispiel beim heute nicht mehr gebräuchlichen attenuierten Polioimpfstoff von Albert Sabin). Genau an dieser Stelle greift das Singlecycle-Konzept: Dem Immunsystem werden zwar alle Virusbausteine angeboten, und so erfolgt eine Erstinfektion der Zellen des Geimpften. Doch weil das Impfvirus sich nicht vermehren kann, breitet es sich nicht aus. Der Impfling bleibt daher sicher vor einer Erkrankung geschützt.

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Meeresschwamm stand Pate für Immunstimulator

Fett-Zucker-Kombination für bessere Impfung Impfstoffe könnten in Zukunft eine gezieltere Unterstützung durch bestimmte Fett-Zucker-Kombinations-Verbindungen bekommen. Denn diese lassen sich neuerdings in einem einzigen Schritt aus vier Bausteinen synthetisieren, wobei Modifizierungen einer bestimmten funktionellen Gruppe eine Vielzahl pathogenindividueller Hilfsstoffe hervorbringen können.

Damit Impfstoffe ausreichend stark und langanhaltend immunisieren, sind neben dem eigentlichen Impfstoff (Antigen) oftmals Hilfsstoffe nötig, die das Immunsystem anregen: Adjuvantien. Bisher sind nur wenige Stoffe als Adjuvans zugelassen. Ein Forschungsteam stellt jetzt in der Zeitschrift «Angewandte Chemie» ein Spektrum potenzieller neuer Adjuvantien vor. Ausgangspunkt war das als Immunstimulator eingesetzte α-Galactosylceramid (α-GalCer), Das Team synthetisierte es in vielen verschiedenen neuen Variationen aus vier Einzelbausteinen. α-GalCer ist ein synthetisches Glykolipid (Verbindung aus Fett- und Zucker-Bausteinen), das auf ähnlichen Verbindungen aus einem Meeresschwamm basiert. Es bindet an einen speziellen Rezeptor auf Antigen-präsentierenden Zellen: CD1-d. Dadurch werden bestimmte Immunzellen aktiviert und immunstimulierende Cytokine abgesondert. So verstärkt dieser Wirkstoff Immunantworten, hilft beim Kampf gegen Pathogene und Tumorzellen und verringert Autoimmunreaktionen. In der Gruppe der neu synthetisierten α-GalCer-

«Cpg 1018» sorgt dafür, dass auch Dialysepatienten einen effektiven Impfschutz gegen Hepatitis B aufbauen können. (Bild: Shutterstock)

Funktionalisierte Adjuvantien können zu einer guten Immunisierung des Patienten beitragen und die T-Zell-Proliferation verbessern. Vor allem jedoch lassen sie sich durch Derivatisierung spezifisch auf ein bestimmtes Antigen massschneidern. (Bild: Wiley-VCH)

Analoga identifizierte das Team vom Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie (Halle/ Saale) und vom Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (Braunschweig) um Bernhard Westermann, Daniel G. Rivera und Carlos A. Guzmán eine Reihe von Verbindungen, die eine deutlich verbesserte und/oder etwas andere Wirkung zeigen.

Eine rationelle Reaktion – viele Derivate Schlüssel zum Erfolg war die Verwendung einer speziellen Reaktion zur Synthese der α-GalCer-Analoga: Bei der sog. Ugi-Vierkomponenten-Reaktion werden Zielmoleküle in einem Schritt aus vier einzelnen Bausteinen zusammengesetzt. Diese vier Bausteine variierte das Team breit in kombinatorischer Weise und synthetisierte eine ganze Sammlung verschiedener α-GalCer-Derivate. Insbesondere nutzten sie eine funktionelle Gruppe (N-Substituent der Amidbindung), die zuvor nicht für Derivatisierungen von α-GalCer herangezogen wurde. Auf diese Weise gelang es dem Team, eine Vielzahl verschiedener zusätzlicher Funktionalitäten in die α-GalCer-Analoga einzuführen. Diese Strategie führte zur Entdeckung von Verbindungen, die eine verstärkte antigenspezifische T-Zell-Stimulation und eine

höhere Antikörperreaktion auslösen, wenn sie Mäusen zusammen mit einem ModellAntigen entweder gespritzt oder über die Nasenschleimhaut verabreicht werden. Verschiedene funktionalisierte α-GalCerAnaloga zeigten in vitro und im Tierversuch zudem eine stärkere Adjuvanswirkung als ein zuvor für diesen Zweck optimiertes (mit Polyethylenglykol konjugiertes) α-GalCer.

Massschneiderung auf das Pathogen hin Interessanterweise zeigten einige der neuen Analoga in Teilen unterschiedliche Wirkungen auf das Immunsystem, sodass durch eine gezielte Variation der Derivatisierung verschieden ausbalancierte Immunantworten hervorgerufen werden könnten. So könnten sich Adjuvantien entwickeln lassen, die genau an die Erfordernisse der jeweiligen Pathogene anpassbar sind. Zudem konnte eine zusätzliche Bindestelle eingefügt werden, über die das Antigen direkt an das Adjuvans angeknüpft werden kann, ohne die Wirkung zu beeinträchtigen – Voraussetzung für die Entwicklung sich selbst verstärkender (selbstadjuvierender) Impfstoffe. www.ipb-halle.de www.helmholtz-hzi.de 1–2/2024

labor

Digitalisierung und Automatisierung

Neuer Standard für das Labor 4.0 Der deutsche Industrieverband Spectaris hat kürzlich den ersten industriellen Kommunikationsstandard für Analyse- und Laborgeräte präsentiert. Dieser knüpft an etablierte Maschinenstandards an und soll unter Anwendern und Herstellern über ein weltweites Netzwerk verbreitet werden.

Der «Laboratory & Analytical Device Standard» (LADS) stellt sicher, dass alle Laborgeräte und daran angeschlossenen Anwendungen eine gemeinsame Sprache sprechen und sich schnell und kostengünstig vernetzen können. Damit stellen sich Anwender einen individuellen Gerätepark zusammen, der unabhängig von Hersteller und Schnittstelle Daten austauschen kann. Nach vierjähriger Entwicklungszeit wurden in der ersten LADS-Version die wichtigsten Anwendungsfälle für die industrielle Praxis berücksichtigt. Mathis Kuchejda, Vorsitzender der Analysen-, Bio und Labortechnik bei Spectaris, dem deutschen Industrieverband für Optik, Photonik, Analysenund Medizintechnik, erklärt: «Mit dem LADS wird die effiziente Vernetzung von Geräten, automatisierten Systemen und Prozessen Wirklichkeit und sorgt für den entscheidenden Wettbewerbsvorteil im immer stärker umworbenen Labormarkt.» Laut einer Studie von McKinsey sollen bis zu 50 Prozent der Kosten und bis zu 70 Prozent der Lieferzeit durch Digitalisierung und Automatisierung in Qualitätslaboren eingespart werden.

Meilenstein auf dem Weg zur digitalen Transformation Spectaris hatte sich für die «Open Platform Communication Unified Architecture» entschieden. Die in der Kurzform bezeichnete OPC UA bot das beste Framework für die Vernetzung von Geräten, Systemen und Prozessen im Labor, zumal auch viele Maschinenstandards darauf aufsetzen. Die OPC UA definiert das serviceorientierte Grundgerüst, während domänenspezifische Erweiterungen in sogenannten «Companion Specifications» definiert werden. «Mit dem LADS steht nun das Fundament für die sichere horizontale und vertikale 1–2/2024

Seit dem 14. Dezember 2023 kann der «Laboratory & Analytical Device Standard» (LADS) offiziell genutzt und in Analysen- und Laborgeräte sowie Softwarelösungen integriert werden. (Bild: Shutterstock)

Integration eines sehr breiten Spektrums von Laborgeräten und analytischen Instrumenten unterschiedlicher Komplexität auf Basis des weltweit führenden industriellen Interoperabilitäts-Standards OPC UA zur Verfügung,» sagt Dr. Matthias Arnold, CTO der LADS Joint Workgroup bei der OPC Foundation. Gemäss ihm stellt dies ein Meilenstein auf dem Weg zur digitalen Transformation des Labors 4.0 dar. «Dank der Cross-Industry-Fähigkeiten von OPC UA ist die synergetische und semantische Interoperabilität vom LADS mit relevanten benachbarten Bereichen wie beispielweise Pharma 4.0, Robotik oder AI-Anwendungen sichergestellt», fährt Arnold weiter.

Integration von Instrumenten in übergeordnete Datensysteme Darüber hinaus bietet der LADS-Interoperabilitäts-Standard eine ideale Grundlage für weitere spezifische Erweiterungen und Ergänzungen. Ein herausragendes Beispiel sind die aktuellen Arbeiten zur «Common

Analytical Instrument System Integration»Spezifikation (CAISI), die, basierend auf dem LADS, die Integration von komplexen analytischen Instrumenten in übergeordnete Datensysteme sicherstellt. Da sowohl der LADS als auch die CAISI-Spezifikation auf dem OPC UA-Standard basieren, ist ein nahtloser Kommunikationsaustausch für Geräte im Labor möglich. Von Anfang an wurde bei der Entwicklung vom LADS auf Internationalität gesetzt. Möglich machte dies die Gründung einer Joint-Working-Group. Hier versammelten sich Teilnehmer aus Spanien, den Niederlanden, UK und Japan. «Insbesondere in Japan nimmt der LADS gerade richtig Fahrt auf», erklärt Dr. Janina Bolling, Leiterin des Fachverbandes der Analysen-, Bio und Labortechnik bei Spectaris. Weitere Informationen zum LADS sind auf der Website von Spectaris ersichtlich.

www.spectaris.de 9

L abor

Automatisiert: Zellanalyse bereits während der Operation

Der künstliche Pathologe Ohne die Hilfe eines Pathologen die Zellproben von Krebspatienten schnell und präzise analysieren? Der am Fraunhofer IPA entwickelte «Tissue Grinder», eine automatisierte Miniatur-Mühle für empfindliches Zellgewebe, macht dies möglich – und soll künftig in Kliniken zum Einsatz kommen.

Während einer Krebsoperation werden schnell genaue Informationen über das entnommene Gewebe benötigt, um den Chirurgen bei seinen nächsten Schritten zu unterstützen. Dabei wird bisher eine Biopsieprobe an einen Pathologen geschickt, der beurteilt, ob das Gewebe gesund ist oder wie weit sich der Krebs ausgebreitet hat. Das kostet viel Zeit und Ressourcen. In Zusammenarbeit mit dem FraunhoferInstitut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Mannheim, der FriedrichAlexander-Universität Erlangen-Nürnberg und dem Universitätsklinikum Erlangen ist es Forschenden des Max-Planck-Instituts für die Physik des Lichts und des MaxPlanck-Zentrums für Physik und Medizin gelungen, die Zellanalyse und die anschliessende Bewertung durch den Einsatz von Künstlicher Intelligenz weitgehend zu automatisieren. Die in der Fachzeitschrift Nature Biomedical Engineering veröffentlichte Studie zeigt, wie ein «künstlicher Pathologe» hier künftig helfen kann.

1. Schritt: Gewebezerkleinerung Im neuen Verfahren können mit dem «Tissue Grinder» lebende Zellen schneller gewonnen werden. Das von Dr. Jens Langejürgen und seinem Team entwickelte Gerät funktioniert ähnlich wie eine Gewürzmühle: Speziell geformte Klingen, die über

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Gerät für die automatisierte und enzymfreie Extrahierung von lebenden Zellen für die Untersuchung von Biopsieproben. (Bild: Fraunhofer IPA)

ein Mahlwerk in Rotation versetzt werden, zerkleinern schonend das Gewebe, ohne dabei Zellen zu zerstören oder zu verändern. «Der Tissue Grinder entfaltet ein enormes Potenzial für die Probenvorbereitung in der Krebsdiagnostik und anderen medizinischen Anwendungen, insbesondere für diagnostische Analyseverfahren, die auf Einzelzellen basieren und die Grundlage für die personalisierte Medizin bilden», erklärt der Abteilungsleiter Klinische Gesundheitstechnologien. Bisher mussten die Zellen aufwendig von Hand herauspräpariert oder mit Enzymen herausgelöst werden, die wiederum Spuren auf der Zelloberfläche hinterlassen können und damit das Ergebnis der weiteren Untersuchungen beeinflussen.

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Die automatisierte, schnelle und enzymfreie Extrahierung von lebenden Zellen vereinfacht die Untersuchung von Biopsieproben also wesentlich. «Die effiziente Probenvorbereitung am Anfang des diagnostischen Prozesses ebnet den Weg für modernste Analysemethoden wie die Echtzeit-Verformbarkeitszytometrie (RTDC) oder Verfahren der künstlichen Intelligenz und verbessert zudem die Qualität der Analyseergebnisse. Wir sind überzeugt, dass der Tissue Grinder eine zentrale Rolle dabei spielt, die Diagnose von Krankheiten zu optimieren und damit eine schnellere und genauere Behandlung der Patienten zu ermöglichen», erklärt Stefan Scheuermann, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer IPA. 1–2/2024

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2. Schritt: Physikalische Analyse der Zelleigenschaften Im nächsten Schritt werden die gewonnenen Einzelzellen mit der Echtzeit-Verformbarkeitszytometrie (RT-DC) analysiert. Dabei handelt es sich um eine im Labor von Prof. Jochen Guck entwickelte markierungsfreie Methode zur Analyse der Zellverformbarkeit, die physikalischen Eigenschaften von bis zu 1000 Zellen pro Sekunde analysiert und 36-tausendmal schneller ist als ältere Methoden. Ähnlich wie das Abtasten bei einer ärztlichen Untersuchung liefert die Verformbarkeit von Zellen wichtige Informationen. Um diese zu nutzen, werden einzelne Zellen mit hoher Geschwindigkeit durch einen mikroskopischen Kanal geschoben, wo sie sich unter dem Druck und der Belastung verformen. Anhand der Bilder, die dabei aufgenommen werden, können Wissen-

schaftler dann physikalische Eigenschaften wie Form, Grösse und Verformbarkeit bestimmen.

3. Schritt: Bewertung durch KI Um eine Diagnose zu stellen, müssen die Ergebnisse der physikalischen Analyse in einem letzten Schritt bewertet werden. Den Max-Planck-Wissenschaftlern ist es gelungen, ein KI-Modell zu entwickeln, das die komplexen Datensätze der RT-DCAnalyse auswertet und anschliessend Aussagen darüber treffen kann, ob eine Probe Tumorgewebe enthält oder nicht. Ausserdem konnte der Einsatz von Künstlicher Intelligenz die Bedeutung der Zellverformbarkeit als Biomarker bestätigen. Das gesamte Verfahren nimmt von der Gewebeprobe bis zur Bewertung der Ergebnisse weniger als 30 Minuten in Anspruch und kann ohne ausgebildeten Pa-

thologen oder Physiker durchgeführt werden. Künftig sollen davon aber insbesondere die Patienten profitieren: Wenn die Zellanalyse bereits während einer Operation durchgeführt wird und nahezu sofort die richtigen Behandlungsschritte eingeleitet werden, bleibt den Patienten oft eine erneute OP erspart. Weiter kann die Methode auch eingesetzt werden, um Gewebeentzündungen in einem Modell für entzündliche Darmerkrankungen (IBD) nachzuweisen. Das nächste Ziel der Forschenden: Herauszufinden, wie das Verfahren der automatisierten Zellanalyse am besten in Kliniken angewendet werden kann, um die klassische pathologische Analyse zu unterstützen und zu ergänzen.

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Einfache Kontrolle – umweltfreundlichere Synthesen

Externes elektrisches Feld steuert Reaktion Forschende der Universitäten Genf und Cardiff haben die Steuerung chemischer Reaktionen durch ein externes elektrisches Feld in einem mikrofluidischen Reaktor realisiert und damit einen lang erhofften Durchbruch erzielt.

Neue Medikamente, nachhaltigere Kraftstoffe, biologisch abbaubare Kunststoffe: Um den Bedürfnissen unserer sich ständig verändernden Gesellschaft gerecht zu werden, müssen Chemiker neue Synthesemethoden entwickeln, um Produkte und Substanzen zu erhalten, die in der Natur nicht vorkommen. Ein Team der Universität Genf (UNIGE) hat in Zusammenarbeit mit der Universität Cardiff herausgefunden, wie man ein externes elektrisches Feld wie einen «Schalter» nutzen kann, um eine chemische Reaktion zu steuern und zu beschleunigen. Diese Arbeit, die in Science Advances zu finden ist, könnte einen erheblichen Einfluss auf die Herstellung neuer Moleküle haben, da sie nicht nur umweltfreundlichere Synthesen ermöglicht, sondern auch eine sehr einfache externe Steuerung einer chemischen Reaktion.

cular Systems Engineering. Die Elektronen können durch ein äusseres elektrisches Feld beeinflusst werden. So sollte es möglich sein, elektrisch kontrollierte chemische Reaktionen zu steuern. Obwohl vom Prinzip her einfach und vielversprechend, ist dieser Ansatz an zahlreiche Grenzen. Nur selten wurde er versuchsweise in die Praxis umgesetzt, was insgesamt wenig erfolgreich blieb.

Ein lang erwarteter Fortschritt Äusserlich besteht das von Stefan Matile und seiner Arbeitsgruppe entworfene Gerät aus einem kleinen Gehäuse mit Zu- und Ausleitungen. (Bild: Stefan Matile)

Mit ihren Teams gelang es Stefan Matile und seinem Kollegen von der Cardiff University, Professor Thomas Wirth, eine organische chemische Reaktion mit einem einfachen elektrischen Feld zu aktivieren. Dazu entwickelten sie einen elektrochemischen Mikrofluidik-Reaktor. Ihre Ergebnisse zeigen deutlich die Abhängigkeit zwischen dem Fortschritt der chemischen Reaktion und der Stärke des angelegten elektrischen Feldes. Dieses Gerät ermöglicht es

Attraktive Option – bisher allerdings nur theoretisch

Studienleiter Stefan Matile, ordentlicher Professor am Departement für organische Chemie der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der UNIGE und des Forschungsschwerpunktes National Mole-

Dies betrifft insbesondere den Bereich der organischen Synthese, zum Beispiel zur Herstellung von Medikamenten, Polymeren, Agrochemikalien, Pigmenten oder Duftstoffen. In den üblicherweise mehrstufigen Reaktionen bedürfen die aufeinanderfolgenden Schritte eines gezielten «Feintunings» und einer peniblen Kontrolle. Insbesondere sind für einen möglichst geringen Verbrauch an Ressourcen die Ausbeuten zu optimieren. Auch die Vereinfachung bestehender Reaktionen stellt nach wie vor eine wichtige Forschungsaufgabe dar. Die Steuerung chemischer Reaktionen und ganzer Synthesen durch externe elektrische Felder erscheint seit langem als eine attraktive Option – theoretisch jedenfalls. «Jede molekulare Umwandlung ist das Ergebnis der Bewegung von Elektronen, negativ geladenen Elementarteilchen, von einem Molekül zu einem anderen», erklärt

Im Inneren des Geräts erzeugen zwei Elektroden ein elektrisches Feld; zwischen ihnen fliesst das Reaktionsmedium. (Bild: Stefan Matile)

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Regel viel Energie und Ressourcen. Die neue elektrische Vorrichtung, die von den Professoren Matile und Wirth vorgeschlagen wurde, könnte diese Strategien vereinfachen und so die CO2-Belastung durch chemische Synthesen verringern. Das Gerät hat ausserdem den Vorteil, dass es leicht steuerbar ist. «Unser ‹Reaktor› ist in gewisser Weise ein Abbild des Teilchenbeschleunigers am CERN in Genf, aber anstatt subatomare Teilchen zu beschleunigen, beschleunigt er Elektronen und

chemische Reaktionen», erklärt Stefan Matile. Es sind noch grundlegende Fortschritte erforderlich, um das volle Potenzial des Geräts freizusetzen. Die Methode könnte jedoch über kurz oder lang in der organischen Chemie verallgemeinert werden und so die Herstellung von Medikamenten, neuen Treibstoffen oder neuen Kunststoffen grüner und kontrollierbarer machen. www.unige.ch

Erstautorin Ángeles Gutiérrez López: «Die Elektroden sind durch eine ein Viertelmillimeter dicke Folie voneinander getrennt. Sie enthält den Strömungskanal, um die Moleküle zwischen den Elektroden zirkulieren zu lassen.» (Bild: Ángeles Gutiérrez López)

somit, eine chemische Reaktion einfach durch das Betätigen eines «Schalters» zu aktivieren. «Diese Art von Reaktor ist wie ein kleiner Kasten, in dem das Reaktionsmedium zwischen zwei Elektroden, die das elektrische Feld erzeugen, zirkulieren kann. Die Elektroden sind quadratische Platten von 5 x 5 cm, die so nah wie möglich beieinander liegen. Sie sind durch eine ein Viertelmillimeter dicke Folie voneinander getrennt. Diese Folie enthält den Strömungskanal, um die Moleküle zwischen den Elektroden zirkulieren zu lassen», erklärt Ángeles Gutiérrez López, Doktorandin in der Gruppe von Stefan Matile und Erstautorin des Artikels. Die Elektroden sind mit Kohlenstoffnanoröhren beschichtet. Während sie durch den Reaktor fliessen, treten die Reaktanten in schwache Wechselwirkung mit den Kohlenstoffnanoröhren, wodurch sie einem elektrischen Feld ausgesetzt werden. Dieses induziert eine elektronische Polarisation im Molekül, wodurch die chemische Umwandlung aktiviert wird.

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Umweltfreundlichere Aktivierung von Reaktionen Um die gewünschten chemischen Bindungen mit einer guten Ausbeute herzustellen, müssen Chemiker komplexe, mehrstufige Strategien entwickeln, bei denen viele Zwischenprodukte zum Einsatz kommen. Diese Strategien verbrauchen in der 1–2/2024

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Einsatzgebiete in Nanoelektronik, Oberflächenfunktionalisierung und Katalyse

Polymere beim Gleitkugelspiel reaktionsstark N-heterozyklische Carbene können ein einzelnes Atom aus einer metallischen Oberfläche lösen, darauf spielend gleiten und mit anderen Molekülen reagieren.

N-heterozyklische Carbene (NHCs) sind kleine, reaktive organische Ringmoleküle, die gut an Metalloberflächen binden. In den vergangenen Jahren sind sie in der Katalyseforschung und auf dem Gebiet der stabilen chemischen Modifizierung von metallischen Oberflächen auf starkes Interesse gestossen. Eine Besonderheit ist die Fähigkeit bestimmter NHC-Derivate, sich nicht nur an einzelnen Metallatomen zu verankern, sondern auch ein einzelnes Atom aus der Oberfläche vollständig herauszulösen. Gebunden an diesem sogenannten Ad-Atom gleiten die NHCs frei über die Oberfläche – ähnlich einem Ballbot, also einem auf einer Kugel («Ball») über eine Oberfläche gleitenden Roboter («Bot»). Mithilfe derartiger «Ballbot-Moleküle» gelang es nun erstmals, langkettige bewegliche Polymere auf Metalloberflächen herzustellen. Schon vor Jahren hatte die Forscher die enorme Beweglichkeit überrascht, denn ursprünglich hatte man gedacht: Carbene

Das können N-heterozyklische Carbene: an ein einzelnes Goldatom binden (vorn), es aus der Oberfläche herausheben (hinten links), auf dem Atom über die Goldoberfläche gleiten (hinten rechts). (Bild: WWU/Harald Fuchs)

Darstellung gemäss einer quantenmechanischen Kalkulation: Ballbot-Molekülkette auf einer Goldoberfläche. (Bild: WWU/AG Doltsinis)

bilden stabile Filme, und die Moleküle darin binden fest und unverrückbar an die Metalloberfläche. Stattdessen zeigten sich bestimmte Carbene ausgesprochen mobil und lagerten sich dicht zusammen.

Flexible Heterozyklen – viele Einsatzgebiete Die Beweglichkeit der ballbotartigen NHCs führt zu neuen Möglichkeiten, beispielsweise zu einer selbstorganisierten Gruppierung zu hochgeordneten Domänen aus diesem Molekültyp bis hin zu kooperativem, schwarmartigem Verhalten der NHCs beim autarken Umbau bestimmter Metalloberflächen in eine andere hochgeordnete Struktur. Das alles erfolgt ohne jegliche äussere Beeinflussung, wie etwa durch Licht oder Elektronen. Darüber hinaus verspricht man sich von diesen Ballbot-Polymeren noch viel in den Bereichen Nanoelektronik, Oberflächenfunktionalisierung und Katalyse. NHCs können leicht an den Stickstoffgruppen des fünfzähligen heterozyklischen Molekülkörpers modifiziert werden. Damit gelingt es, sowohl die elektronische Wech-

selwirkung der Carbene mit den Atomen einer Metalloberfläche – beispielsweise Gold – zu beeinflussen, als auch die Orientierung der Carbene senkrecht oder parallel zu einer Oberfläche zu kontrollieren. Eine Besonderheit von halogenierten NHCs besteht in der spontanen Ad-AtomBildung auf Edelmetalloberflächen und der dadurch entstehenden Mobilität. Diese ist eine Voraussetzung für das Zusammentreffen und die Reaktion mit anderen reaktiven Systemen auf der Oberfläche. Dabei ist Folgendes entscheidend: Einerseits können sich die Monomere durch die Ballbot-Eigenschaft leicht auf der Oberfläche bewegen, anderseits muss die Kontaktzeit der Reaktionspartner ausreichend lang sein, um die Reaktion zu veranlassen. Dies gelingt vor allem durch die molekulare Struktur und die passende Einstellung der Temperatur während des Experiments.

Spezialisierte Analytik und Tiefsttemperaturen Die Kontrolle der chemischen Reaktionen und der Nachweis der gewünschten Reaktionsprodukte im Bereich der Oberflä1–2/2024

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Weiterentwicklung von Stickstoffheterozyklen Zu den typischen Vertretern der N-heterozyklischen Carbene (NHC) zählen Diimine, fünfgliedrige Ringe aus drei Kohlenstoffatomen und zwei einander nicht benachbarten Stickstoffatomen. Die Moleküle werden elektronisch stabilisiert (Orbitalüberlappung) und darüber hinaus sterisch, und zwar durch Bindung voluminöser Kohlenwasserstoffseitenketten an die beiden Stickstoffatome. Erst kürzlich konnte gezeigt werden, dass dabei noch besser als zwei tert-Butyl-Gruppen zwei tert-Octyl-Gruppen funktionieren. Denn sie sind noch voluminöser und darum bei verschiedenen Katalyse-Aufgaben effektiver. Zu den Anwendungsgebieten könnten in Verbindung mit Gold selektive Hydrierungen gehören. Speziell mit Au(0) werden unter anderem α,β-ungesättigte Aldehyde und Ketone chemoselektiv an der C=O-Gruppe zu Allylalkoholen hydriert. Zu den weiteren Einsatzmöglichkeiten von NHCs zählen Kohlenstoff-Kohlenstoff-Kupplungsreaktionen mit Palladium als Metallkatalysator.

chen-Präzisionschemie erfordert hochspezialisierte präparative und analytische Experimente, die es erlauben, molekulare Interaktionen auf Oberflächen und einzel-

ne Reaktionsschritte auf submolekularer Skala zu beobachten. Dazu dienen die Rastersondenmikroskopie und die Photoelektronenspektroskopie. Auch bestätigten

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Auslösung durch Beschallung in spezifischer Lautstärke und Tonlage

Musikgehör: Zellen geben Insulin ab bei Queen «We Will Rock You»: ETH-Forschende haben einen Gen-Schalter entwickelt, der durch das gezielte Abspielen bestimmter Rock- und Popsongs die Insulinausschüttung von Designerzellen auslöst.

Peter Rüegg Der Körper von Menschen, die an Diabetes leiden, produziert kein oder zu wenig Insulin. Diabetikerinnen und Diabetiker sind deshalb auf die Zufuhr des Botenstoffs von aussen via Spritze oder Pumpe angewiesen. Forschende um Martin Fussenegger vom Departement Biosysteme der ETH Zürich in Basel möchten das Leben dieser Menschen vereinfachen und suchen nach Lösungen, wie das Insulin direkt im Körper hergestellt und verabreicht werden kann. Dazu wird die Idee verfolgt, insulinproduzierende Designerzellen in Kapseln einzuschliessen, die in den Körper implantiert werden können. Um von aussen steuern zu können, wann und wieviel des Botenstoffs die Zellen ins Blut abgeben, haben die Forschenden in den vergangenen Jahren unterschiedliche Auslöser erforscht und angewendet: Licht, Temperatur oder elektrische Felder.

Ein Guter Tipp

Jetzt haben Fussenegger und seine Mitarbeitenden eine weitere, neuartige Stimulierungsmethode entwickelt: Sie nutzen Musik, um innert Minuten die Insulinabgabe durch die Zellen auszulösen. Besonders gut funktioniert dies mit «We Will Rock You», dem Hit der britischen Rockband «Queen».

Zellen für Schallwellenempfang ausrüsten

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Brian May, Queen-Gitarrist, 2011 bei einem Auftritt am Goodwood Festival of Speed in Grossbritannien. (Bild: Shutterstock)

Um die insulinproduzierenden Zellen für Schallwellen empfänglich zu machen, bedienten sich die Forschenden eines Proteins des Bakteriums E. coli. Solche Proteine reagieren auf mechanische Reize und sind im Tierreich und in Bakterien weit verbreitet. Das Protein sitzt natürlicherweise in der Membran des Bakteriums und reguliert den Einstrom von Kalzium-Ionen ins Zellinnere. Den Bauplan dieses bakteriellen Ionenkanals haben die Forschenden in die insulinproduzieren menschlichen Zellen eingebaut. Dadurch können diese den

Ionenkanal selbst herstellen und ihn in ihre Membran einbetten. Wie die Forschungsgruppe zeigen konnte, öffnet sich der Kanal in diesen Zellen als Reaktion auf Beschallung, worauf positiv geladene Kalzium- Ionen in die Zelle einströmen. Dies führt zu einer Ladungsumkehr in der Zellmembran. Als Folge dieser verschmelzen im Zellinnern die winzigen mit Insulin gefüllten Bläschen mit der Zellemembran und geben das Insulin nach Aussen ab.

Basswummern kurbelt Insulinausschüttung an In Zellkulturen ermittelten die Forschenden zunächst, welche Frequenzen und Lautstärken die Ionenkanäle am stärksten aktivieren. Dabei zeigte sich, dass Lautstärken um 60 Dezibel und Bassfrequenzen von 50 Hertz die Ionenkanäle am effektivsten triggerten. Um die Insulinabgabe maximal auszulösen, musste der Ton oder die Musik während mindestens 1–2/2024

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drei Sekunden anhalten und höchstens fünf Sekunden pausieren. Zu lange Pausen zwischen den Beschallungsintervallen senkten die Insulin-Abgabe stark. Schliesslich untersuchten die Forschenden, ob und welche Musikgenres bei einer Lautstärke von 85 Dezibel die stärkste InsulinAntwort hervorriefen. Dabei schwang Rockmusik mit wummernden Bässen wie der Queen-Song «We Will Rock You» obenaus, gefolgt vom Soundtrack des Actionfilms «Avengers». Die Insulin-Antwort auf klassische Musik oder Gitarrenmusik fiel hingegen kaum ins Gewicht. «We Will Rock You» löste innerhalb von fünf Minuten rund 70 Prozent der Insulin abgabe aus, und innerhalb von 15 Minuten die gesamte. Das sei vergleichbar mit der natürlichen glukose-erzeugten Insulin antwort von gesunden Personen, sagt Fus senegger.

Schallquelle muss direkt über Implantat sitzen

Keine Auslösung durch Umgebungsgeräusche

Um das Gesamtsystem zu testen, implantierten die Forschenden Mäusen die insulin-produzierenden Zellen, und setzten die Tiere mit dem Bauch direkt auf einen Lautsprecher. Nur so konnten die Forschenden eine Insulinantwort beobachten. Konnten sich die Tiere hingegen in einer «Mäusedisco» frei bewegen, war die Musik nicht dazu imstande, die Insulinabgabe auszulösen. «Unsere Designerzellen geben nur Insulin ab, wenn die Schallquelle mit dem richtigen Sound direkt auf der Haut über dem Implantat abgespielt wird», betont der ETH-Professor. Nicht getriggert wurde die Abgabe des Botenstoffs durch Umgebungsgeräusche wie Fluglärm, Rasenmäher oder Feuerwehrsirenen sowie Gespräche.

Soweit er das anhand der Tests in Zellkulturen und an Mäusen beurteilen könne, würde dereinst auch für Menschen kaum ein Risiko bestehen, dass eingepflanzte Zellen ständig und bei jedem kleinsten Geräusch Insulin sekretieren. Ein weiterer Sicherheitspuffer sei, dass die Insulindepots nach einer Entleerung erst nach vier Stunden wieder vollständig aufgefüllt seien. Die Zellen könnten deshalb – selbst dann, wenn sie im Stundentakt beschallt würden – nicht jedes Mal eine volle Ladung Insulin abgeben und dadurch eine lebensgefährliche Unterzuckerung hervorrufen. «Damit könnte man aber den typischen Bedarf eines Diabetes-Patienten decken, der täglich drei Mahlzeiten zu sich nimmt», so der ETHProfessor. In den Vesikeln bleibe das Insulin lange erhalten, selbst wenn sich eine Person während mehr als vier Stunden keine Nahrung zuführen würde. «Es findet weder ein Abbau noch eine unabsichtliche Abgabe statt.» Eine klinische Anwendung liegt jedoch in weiter Ferne. Die Forscher haben hier lediglich einen Machbarkeitsnachweis erbracht, dass genetische Netzwerke auch durch mechanische Reize wie Schallwellen gesteuert werden können. Ob es je einer Anwendung kommt, hängt davon ab, ob sich eine Pharmafirma für dieses Prinzip interessieren wird. Denn es liesse sich breit anwenden: das System funktioniert nicht nur mit Insulin, sondern grundsätzlich mit jedem therapeutisch nutzbaren Protein.

Umgebungsgeräusche können die Insulinausschüttung nicht anregen (links). Bestimmte Musikstücke, mit der die Zellen direkt beschallt werden, führen jedoch innerhalb von Minuten zu einer vollständigen Ausschüttung (rechts). (Grafik: ETH Zürich)

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Die Forschenden haben die Daten von 80 Weinen aus der Region Bordeaux mittels maschinellem Lernen ausgewertet. (Bild: Adpic)

Rotweine aus sieben grossen Weingütern identifiziert

Wein anhand chemischer Signatur erkennen Ein Team der Universitäten Genf und Bordeaux hat enthüllt, wie die genaue Herkunft eines Weins bestimmt werden kann – und zwar allein auf der Grundlage seiner chemischen Bestandteile.

Jeder Wein ist das Ergebnis einer feinen und komplexen Mischung aus mehreren tausend verschiedenen Molekülen. Ihre Konzentrationen variieren je nach Zusammensetzung der Trauben, die wiederum von der Art und Struktur des Bodens, der Rebsorte und den Praktiken der Winzerinnen und Winzer abhängt. Selbst wenn diese Unterschiede sehr gering sind, können sie sich erheblich auf den Geschmack des Weins auswirken. Daher ist es sehr schwierig, ja sogar unmöglich, die genaue Herkunft eines Weins allein anhand diesen sensorischen Kriterien zu bestimmen. Vor dem Hintergrund des Klimawandels, veränderter Konsumgewohnheiten und zunehmender Fälschungen sind leistungsfähige Instrumente zur Identifizierung von Weinen entscheidend. Die in der Fachzeitschrift Communications Chemistry veröffentlichten Studienergebnisse ebnen den Weg aber auch zur Entscheidungsfindung von Weinproduzenten. 18

Vielzahl an Molekülen erschwert Analyse Gibt es also eine chemische Signatur, die unveränderlich und für jedes Weingut spezifisch ist und die es ermöglichen würde, dies zu tun? «Die Weinbranche hat schon mehrfach versucht, diese Frage zu beantworten – mit fragwürdigen Ergebnissen oder manchmal auch mit korrekten Ergebnissen, die jedoch auf-

wändige Techniken voraussetzen. Dies ist auf die hohe Komplexität der Mischungen und die Grenzen der bisherigen Methoden zurückzuführen, die mit der Suche nach einer Nadel im Heuhaufen vergleichbar sind», erklärt Alexandre Pouget, ordentlicher Professor an der Abteilung für grundlegende Neurowissenschaften der Medizinischen Fakultät der Universität Genf.

Gaschromatographie Die rohen Gaschromatogramme lieferten eine chemische Signatur des Terroirs bestehend aus einer Kombination aus Boden, Unterlage, Rebsorte, Lage, Verschnitt und Weinbaupraktik. Bei den sieben untersuchten Weingütern konnte die Identität des Weinguts unabhängig vom Jahrgang genau herausgelesen werden. Was die Bestimmung des Jahrgangs angeht, konnte die Genauigkeit von 27 Prozent auf bis zu 50 Prozent erhöht werden, indem ein spezifischer Teil der Chromatogramme ins Visier genommen wurde. Die Studienergebnisse sprechen der in der Weinwissenschaft seit den 1980er-Jahren eingesetzten Gaschromatographie jetzt einen grösseren Nutzen zu.

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Die klassisch eingesetzte Kopplung von Gaschromatografie und Massenspektrometer kommt hier an ihre Grenzen. Denn beim Wein sind die chromatographischen Peaks aufgrund der vielen Moleküle, aus denen er besteht, extrem zahlreich. Und das macht eine detaillierte und umfassende Analyse unmöglich.

«Dimensionsreduktion» der Chromatogramme In Zusammenarbeit mit dem Institut des Sciences de la Vigne et du Vin (ISVV) der Universität Bordeaux fand das Team von Alexandre Pouget die Lösung. Und zwar indem es auf künstlicher Intelligenz basierende Werkzeuge auf bestehende Chromatogramme aus früheren Studien anwandte. Diese Chromatogramme stammten von 80 Rotweinen aus zwölf Jahrgängen von 1990 bis 2007 und von sieben Weingütern aus der Region Bordeaux. Die Rohdaten wurden mithilfe von maschinellem Lernen verarbeitet, in dem die Algorithmen lernten, in den Daten wiederkehrende Muster zu erkennen. «Anstatt bestimmte Peaks zu extrahieren und daraus Konzentrationen abzuleiten, haben wir mit dieser Methode die kompletten Chromatogramme jedes Weins – diese können bis zu 30 000 Punkte umfassen – auf eine X- und Y-Koordinate zusammengefasst. Dabei wurden auch das sogenannte Hintergrundrauschen berücksichtigt und unnötige Variablen eliminiert», erklärt Michael Schartner, ehemaliger Postdoktorand in der Abteilung für grundlegende Neurowissenschaften der Medizinischen Fakultät der Universität Genf und Erstautor der Studie. «Dieser Prozess wird als Dimensionsreduktion bezeichnet.»

Zu hundert Prozent zuverlässiges Modell Als die Forschenden die Koordinaten in einem Diagramm darstellten, sahen sie sieben «Wolken» von Punkten. Sie stellten fest, dass jede dieser Wolken die Jahrgänge eines Weinguts auf der Grundlage ihrer chemischen Ähnlichkeiten zusammenfasste. «Damit konnten wir nachweisen, dass jedes Weingut tatsächlich eine eigene chemische Signatur hat. Wir haben auch beobachtet, dass drei Weine auf der rechten Seite und vier auf der linken Seite grup1–2/2024

Darstellung der 80 verketteten Chromatogramme mit den ersten beiden Einbettungsdimensionen. Die Farben entsprechen den verschiedenen Weingütern, die Jahrgänge stehen neben den Datenpunkten. Weine aus demselben Weingut, aber aus unterschiedlichen Jahrgängen, sind in Clustern zusammengefasst, die sich kaum überschneiden. Die Weingüter des rechten Ufers (A, C und B aus Pomerol und St-Emilion) und die Weingüter des linken Ufers (F, G, D und E aus dem Medoc) neigen ebenfalls dazu, sich zu gruppieren. In (e) ist die Unterscheidung zwischen Weingütern am rechten und am linken Ufer weniger deutlich, und sowohl in (d) als auch in (e) gibt es keine Nord-Süd-Achse am linken Ufer, und einige Weingüter (A und B, E und D) sind nicht mehr unterscheidbar. Dies deutet darauf hin, dass die Mischung nicht der einzige Faktor ist, der zu der mit GC erhaltenen Karte beiträgt. (Grafik: Commun Chem 6, 247, 2023, https://doi.org/10.1038/s42004-023-01051-9)

piert wurden, was den beiden Ufern der Garonne entspricht, an denen die Weingüter liegen», sagt Stéphanie Marchand, Forscherin am Institut für Reben- und Weinwissenschaften (ISVV) der Universität Bordeaux und Koautorin der Studie. Im Laufe ihrer Analysen stellten die Forschenden weiterhin fest, dass die chemische Identität dieser Weine nicht durch die Konzentration einiger spezifischer Moleküle, sondern durch ein breites chemisches Spektrum definiert wurde. «Unsere Ergebnisse zeigen, dass es möglich ist, die geografische Herkunft eines Weins mit hundert-prozentiger Genauigkeit zu iden-

tifizieren, wenn man die Techniken der Dimensionsreduktion auf Gaschromatogramme anwendet», freut sich Alexandre Pouget, der diese Arbeiten leitete. Die Arbeiten liefern damit auch neue Erkenntnisse über die Teile der Identität eines Weins. Sie ebnen den Weg für die Entwicklung von Werkzeugen, die Winzerinnen und Winzern bei der Entscheidungsfindung helfen – um beispielsweise die Identität und den Ausdruck eines Terroirs zu bewahren.

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Abb. 1: Nächtliche Weinlese von Sauvignon-Blanc-Trauben am Ufer des Zürichsees. (Bild: Agroscope)

Aromaprofil von Sauvignon Blanc analysiert

Das Geheimnis der nächtlichen Weinlese Die nächtliche Weinlese wird oft als Marketingargument benutzt, weil sie romantische Assoziationen weckt. Aber hat der Erntezeitpunkt überhaupt einen Einfluss auf die Aromabildung bei der Weinbereitung?

Pascal Fuchsmann, Thierry Wins, Ágnes Dienes Nagy, Stefan Bieri, Andreas Bühlmann ¹ Einer der Hauptgründe für die nächtliche Weinlese besteht darin, die Qualität der Trauben zu erhalten und damit die Qualität des Weins zu verbessern. Durch die Weinlese in der Nacht können die Trauben bei einer niedrigeren Temperatur geerntet werden als tagsüber. Die Trauben müssen vor dem Pressen nicht gekühlt werden, und die Beeren sind widerstandsfähiger gegenüber niedrigeren Temperaturen.

Risiko unkontrollierter Gärung Hohe Traubentemperaturen begünstigen eine suboptimale Gärung des Traubenmosts durch die auf den Beeren natürlicherweise vorhandenen Mikroorganismen.

Agroscope

Diese unkontrollierte Gärung kann sich negativ auf den Geschmack des Weins auswirken und seine Qualität beeinträchtigen. Wenn die Trauben einen niedrigen Säuregehalt und einen hohen Zuckergehalt aufweisen – Eigenschaften, die durch wärmere Temperaturen begünstigt werden – ist das Risiko einer unkontrollierten Spontangärung noch höher. Aus diesem Grund trägt die Ernte vor Tagesanbruch dazu bei, dass eine Erwärmung der Trauben vor der kontrollierten Gärung vermieden wird. Da die Trauben nicht mehr gekühlt werden müssen, sind auch erhebliche Energieeinsparungen möglich. Je nach Region und Klima ist die nächtliche Weinlese die Methode der Wahl. In gemässigten Regionen hingegen lässt sich der Nutzen in Frage stellen. Andererseits führt die globale Klimaerwärmung selbst in gemässigten Regionen wie der Schweiz zu früheren Ernten und heisseren Ernteperioden. Im Herbst, zur Zeit der Weinlese, begünstigen die zu-

nehmenden Unterschiede zwischen Tagund Nachttemperaturen die Qualität der Trauben für die Weinherstellung und bieten die Möglichkeit, die Temperatur der Trauben durch die Wahl des Erntezeitpunkts zu steuern. Der Temperaturunterschied bei einer Ernte in der Nacht bzw. während des Tags kann bei mehr als 15 Grad liegen.

Einfluss der Temperatur Wie wirkt sich die Temperatur auf die Trauben aus? Wie bereits erwähnt, kann die spontane, unkontrollierte Gärung durch Mikroorganismen, die natürlicherweise auf den Beeren vorhanden sind, die Qualität des Weins beeinträchtigen. Daneben führen höhere Temperaturen aber auch zu chemischen Veränderungen und insbesondere zur Oxidation von Aromastoffen und von deren Vorstufen sowie zur Gefahr der Bildung von Fehlaromen durch spontane mikrobiologische Prozesse in fehlerhaften Trauben. 1–2/2024

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Night-time harvesting Day-time harvesting Traubenmost vor der Gärung - C6-Verbindungen 1 0.6 0.6 0.8 0.6 0.6 0.6 0.6 0.8 0.6 0.6 harvesting Night-time harvesting 1 harvesting Night-time Night-time harvesting Night-time harvesting Day-time harvesting Night-time harvesting Day-time 1 Night-time harvesting Day-time harvesting 0.8 Night-time harvesting Day-time harvesting Night-time harvesting 0.8 1 1 1 0.6 0.6 0.6 Night-time harvesting Day-time harvesting 1 0.8 0.8 1 1 1 0.6 0.6 0.8 0.4 0.4 0.8 0.8 0.4 0.8 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.6 0.6 0.8 0.4 0.4 0.4 0.8 0.6 0.6 0.6 0.6 0.4 0.8 0.4 0.6 0.6 0.8 0.8 0.4 0.4 0.2 0.2 0.4 0.4 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.6 0.2 0.2 0.2 0.6 0.4 0.4 0.2 0.2 0.2 0.2 0.4 0.6 0.4 0.2 0.2 0.4 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0.6 0 0.4 0.6 0 0.2 0.2 0 0 0.2 0.2 0.4 0 0 0.2 0.2 0 0

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Traubenmost vorvorder Gärung Traubenmost der Gärung - Ester - Ester Night-time harvesting

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0 Abb. 2: Qualitatives GC-MS-Profil der flüchtigen0.2Bestandteile von Traubenmost vor der Gärung. Extrahiertes Ionenchromatogramm zu C60 Verbindungen (normalisiert). (Grafiken: Agroscope) 0

Das Aroma eines Weins hängt wesentlich rend der Gärung oder bei der Reifung im xanol (3MH) und 3-Mercaptohexanol0 0.2 0.2 von der aromatischen Ausgewogenheit des Keller, wenn sich das Aroma diversifiziert acetat (3MHA), die Noten von PassionsProdukts ab – wie dies auch bei Käse oder und komplexer wird. Wie bereits erwähnt, frucht, Grapefruit oder Stachelbeere anderen Lebensmitteln der Fall ist. Das be- können hohe Erntetemperaturen zu einer vermitteln, sowie 4-Mercapto-4-methyldeutet, dass Aromastoffe verschiedener veränderten Produktion der Vorläufer von pentan-2-on (4MMP) mit Noten von 0 0 chemischer Familien im Endprodukt in Kon- Aromastoffen in den Beeren führen. Dazu Buchsbaum, schwarzer Johannisbeere zentrationen und Verhältnissen zueinander gehören namentlich die für die Sorte Sau- oder Katzenurin. Diese Thiole werden vorliegen müssen, die in einem subtilen vignon Blanc typischen Schwefelverbin- während der Gärung mit Hefe aus nichtGleichgewicht stehen. Beispiele für Famili- dungen. Sie machen nur einen kleinen Teil flüchtigen Vorläufern in den Beeren gebilen von Aromastoffen in Wein sind Alkohole der insgesamt vorhandenen Stoffe aus, det. (z. B. fruchtig, alkoholisch), Ester (z. B. fruch- aber die aromatische Wirkung dieser Vertig), Ketone (z. B. fruchtig, buttrig), Lactone bindungen ist für Sauvignon Blanc charak- Neben diesen drei Thiolverbindungen gibt (z. B. Note von Pfirsich, Kokosnuss) oder teristisch. es Dutzende weiterer Verbindungen wie spezifische Wein Schwefelverbindungen wie Thiverschiedene höhere Alkohole und Ester, Wein - C6-Verbindungen - C6-Verbindungen Wein - C6-Verbindungen Wein - C6-Verbindungen Wein - C6-Verbindungen Traubenmost vor der Gärung - C6-Verbindunge TraubenmostMerkmale vor der Gärungvon - C6-Verbindungen ole (z. B. Note von Passionsfrucht, schwarze Sauvignon Blanc welche die Aromakomplexität von SauvigTraubenmost vor-der Gärung - C6-Verbindunge Wein Wein - Ester vor der Gärung - C6-Verbindungen Ester Wein - Ester -Wein EsterWein - Ester Wein - Ester Ester Johannisbeere) und viele weitere. Traubenmost Das sensorische Profil von Weinen der non-Wein Blanc erhöhen. Bei kühleren GärtemNight-time harvesting Day-time harvesting Night-time harvesting Night-time harvesting Night-time harvesting Day-time Night-time harvesting harvesting Day-time harvesting Day-time harvesting Day-time harvesting Traubenmost vor der Gärung - C6-Verbindunge Traubenmost vor derSauvignon Gärung - C6-Verbindungen Einige dieser Verbindungen sind bereits im Sorte und damit Blanc wird getragen peraturenNight-time harvesting auch bei kühleren Day-time harves Night-time harvesting Day-time harvesting Traubenmost vor der Gärung - C6-Verbindunge Traubenmost vor derflüchtige Gärung - Thiole C6-Verbindungen Night-time harvesting Day-time harvesting Most vorhanden, andere entstehen wäh- durch wie 3-MercaptoheTrauben zu Beginn derDay-time Gärung bleiben Night-time Night-time harvesting Night-time harvesting Night-time harvesting Night-time harvesting Night-time harvesting harvesting Day-time Day-time harvesting harvesting harvesting Day-time Day-time harvesting Day-time harvesting harvesting Night-time harvesting Day-time harves 1

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Night-time harvesting Day-time harvesting vignon-Blanc-Weinen aufzuzeigen. Die Night-time harvesting Day-time harvesting nächtliche Weinlese wurde zwischen 00.00 harvesting undNight-time 06.00harvesting Uhr morgensDay-time durchgeführt. Die Ernte während des Tags fand zwischen Night-time harvesting Day-time harvesting Studienergebnisse 6.00 und 13.00 Uhr statt. Die BeerentemNight-time harvesting Day-time harvesting Im Rahmen einer Zusammenarbeit zwi- peratur lag bei 14 ° C bzw. 27 ° C, die Temschen Agroscope und dem Weinbauzent- peratur des Mosts bei 14 ° C bzw. 25 ° C. rum in Wädenswil wurde eine vergleichen- Für qualitative Ergebnisse zu den Aromapde Studie mit Trauben der Sorte Sauvignon rofilen wurden Analysen des Mosts vor und Blanc durchgeführt, die am Ufer des Zürich- nach der Gärung und der Weine mittels sees geerntet wurden. Ziel des Projekts war Gaschromatographie und Massenspektroes, die Auswirkungen des Erntezeitpunkts metrie (GC/MS) vorgenommen. (Tag oder Nacht) auf die Qualität von Sau- Die Analyse zeigte, dass die für Sauvignon Blanc typischen Thiole 3MH und 4MMP bei den Weinen aus der nächtlichen Weinlese in höherer Konzentration vorhanden waren. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Vorstufen dieser Verbindunwww.astortec.ch gen bei der nächtlichen Ernte im Allgemeinen besser erhalten bleiben. Auch die Analyse der flüchtigen Bestandteile ergab signifikante Unterschiede je nach Erntezeitpunkt. Von den mehr als 150 untersuchten Verbindungen waren bei den flüchtigen C6-Verbindungen und Estern die grössten Unterschiede festzustellen. Most und Wein aus Trauben der nächtlichen Weinlese enthielten höhere Konzentrationen an Aldehyden und C6-Alkoholen mit krautigen Aromen wie (Z)-2-Hexenal, Hexanal, 1-Hexanol, (Z)-3-Hexen-1-ol, (E)-3-Hexen-1-ol und (Z)-2-Hexen-1-ol bzw. (Z)-3-Hexen-1ol, (E)-3-Hexen-1-ol und (Z)-3-Hexen-1-olacetat, als wenn sie während des Tages geerntet wurden (Abb. 2).

frische und fruchtige Aromastoffe im Allgemeinen besser erhalten als bei wärmeren Temperaturen während Ernte und Gärung.

Mischen Abfüllen

Klebstoffe Chemische Produkte UV-sensitive Stoffe ATEX Bedingungen

Auch Ester wie Ethylacetat, Ethyl-(Z)-2-butenoat, Ethylisovalerat, Isoamylacetat, Isobutylisovalerat, Ethyloctanoat und Ethyldecanoat mit charakteristischen fruchtigen Noten waren in Most der nächtlichen Weinlese in deutlich höheren Konzentrationen vorhanden (Abb. 3). Die Unterschiede der Ester-Konzentrationen waren beim Wein weniger ausgeprägt als beim Most vor der Gärung. Diese Daten bestätigen den Einfluss der Erntetemperatur auf die Qualität des Mosts und das Aroma, wobei die nächtliche Weinlese ein fruchtigeres, exotischeres Aroma bewahrte, wohingegen eine Ernte während des Tages bei höheren Temperaturen zu einem krautigeren, laktischen Aroma führte. Zusätzlich können solche Aromaunterschiede bei der anschliessenden Gärung mit unterschiedlichen Hefen im fertigen Wein verändert oder verstärkt werden. Eine sensorische Bewertung durch ein Panel von dreizehn geschulten Verkostern ergab für Weine aus Trauben der nächtlichen Weinlese eine nicht signifikant höhere Punktzahl bei der Fruchtigkeit und eine signifikant höhere Punktzahl bei der Qualität/Finesse (Abb. 4). Dies zeigt, dass sich die gemessenen Unterschiede bei den Aromastoffen auch in einer unterschiedlichen Aromawahrnehmung beim Konsum niederschlagen.

Schlussfolgerung und neue Fragen Zahlreiche äussere Parameter beeinflussen die Aromabildung im Most vor der Gärung und im daraus bereiteten Wein. Natürlich tragen die für die Gärung ausgewählten Hefen wesentlich zum endgültigen Aroma bei. Abgesehen von wirtschaftlichen und ökologischen Aspekten haben zu hohe Temperaturen bei der Ernte negative Auswirkungen auf die Bildung von Vorläufern von Aromastoffen im Most. Diese Studie wirft auch neue Fragen auf: Wirkt sich die nächtliche Weinlese auch bei anderen Rebsorten positiv aus? Führt die nächtliche Ernte in heissem und gemässigtem Klima zu denselben Ergebnissen? Übt auch die Art des Lichts während der Ernte einen Einfluss aus?

www.agroscope.admin.ch 1–2/2024

V eranstanstaltungen

Die letzte Ausgabe der Analytica fand 2022 statt. (Bild: Messe München)

Messe für Labortechnik, Analytik und Biotechnologie

Analytica wieder auf Vor-Pandemie-Niveau Vom 9. bis am 12. April trifft sich die Laborbranche wieder an der Analytica in München. Die Messe für Labortechnik, Analytik und Biotechnologie deckt das ganze Laborspektrum für Industrie und Forschung ab und legt Wert auf den Austausch von Fachwissen sowohl für Wissenschaft als auch Praxis.

Über 660 Aussteller haben sich angemeldet, alle nationalen und internationalen Marktführer sind auch 2024 wieder vor Ort. Besonders aus China verzeichnet die Analytica erneut einen hohen Zuwachs an Ausstellern und liegt wieder auf dem VorPandemie-Niveau.

Digitalisierung bleibt Leitthema Grosses Interesse weckt die Veranstaltung auch bei Start-ups und kleineren Unternehmen, die bisher noch nicht auf der Messe ausgestellt haben. Zudem wird es wieder grosse Gemeinschaftsstände aus den führenden Märkten der USA und China geben. Derzeit zeichnet sich ausserdem ab, dass die Bereiche Analytik und Qualitätskontrolle besonders stark vertreten sein werden. Die Digitalisierung im Labor bleibt nach wie vor eines der Leitthemen der Branche. Deshalb wird es auf der Analytica wieder die Sonderschau «Digital Transformation»

in Zusammenarbeit mit der SmartLab Solutions GmbH geben, bei der Besucher die Arbeit in einem vernetzten und digitalisierten Labor anhand von fünf Anwendungsfällen ausprobieren können. Nachhaltigkeit im Laborumfeld ist ebenfalls ein zentraler Punkt: In München werden entsprechende Lösungen vorgestellt und diskutiert, etwa wie sich der Energiebedarf reduzieren lässt oder Materialien wiederverwendet werden können. Auch die Analyse von Lebensmitteln spielt eine wichtige Rolle, um deren Sicherheit und Qualität weiter zu verbessern und verlässliche Verbraucherinformationen darüber zu liefern. In diesem Bereich wagt die Analytica einen Blick in die Zukunft und setzt sich mit alternativen Lebensmittelformen – Stichwort «Novel Food» – auseinander.

rund 180 Vorträgen internationaler Referenten die ganze Bandbreite der modernen Analytik ab und fördert den direkten Austausch zwischen Wissenschaft und Wirtschaft. Sehr praxisorientiert sind die vier Foren an der Messe, die mit BestPractice-Vorträgen wertvolle Tipps für die tägliche Laborarbeit liefern. Besonders beliebt ist hier das Forum Arbeitsschutz und -sicherheit, das mit seinen teils explosiven Live-Vorführungen die Gefahren bei der täglichen Laborarbeit anschaulich demonstriert. Darüber hinaus werden wieder Veranstaltungen für Schulabgänger und zur beruflichen Weiterbildung angeboten. Zusätzliche Synergien bietet die parallel zur Analytica stattfindende internationale Leitmesse der Keramikindustrie, die Ceramitec.

Konferenz und Foren Wie immer findet parallel zur Messe die «Analytica Conference» statt. Sie deckt mit

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P ublireportage

Logistik und Klimaschutz im Zusammenspiel

Fortschritte auf einem langen Weg Einen werthaltigen Beitrag zum Klimaschutz zu leisten, ist für Logistikdienstleister zentrale Aufgabe und Herausforderung zugleich. Transport und Warehousing sind energieintensiv und hinterlassen derzeit noch einen deutlichen CO2 -Fussabdruck, da beispielsweise emissionsfreie Lkw noch nicht in ausreichender Zahl verfügbar sind. Doch der technologische Wandel ist bereits in vollem Gange. Welche Potenziale gehoben werden können und wie die Logistik aktiv zum Klimaschutz beitragen kann, berichtet Selina Garro, Business Development Manager Switzerland Dachser Chem Logistics.

Die chemische Industrie ist für die technologische Souveränität Europas zentral. Fast alle Wirtschaftszweige hängen direkt oder indirekt von dieser Industrie und ihren Produkten, Prozessen und Verfahren ab, da sie am Anfang vieler Wertschöpfungsketten steht. Zukunftssicherung der chemischen Industrie ist also auch Zukunftssicherung des Wirtschaftsstandorts. Damit die Branche gemäss Green Deal der EU bis 2050 das Ziel von Netto-Null-Emissionen erreicht, müssen grosse Anstrengungen unternommen werden. Oben auf der Agenda stehen die Umstellung auf «grüne» Energieträger, der vermehrte Einsatz erneuerbarer Rohstoffe und eine bessere Kreislaufführung der Produkte. Entscheidend ist auch eine nachhaltige Gestaltung der vor- und nachgelagerten Prozesse, also auch der Logistik.

Wachstum klimafreundlich gestalten Die Zahl der Transporte auf Strasse, Schiene, zu Wasser und in der Luft wird zunehmen. Es gilt deshalb, Logistikdienstleistungen durch das Ausreizen der technischen Möglichkeiten weniger klimabelastend zu gestalten, um die Logistikbilanz der Kunden auch mit Blick auf deren eigene Nachhaltigkeitsziele zu optimieren. «Klimaneutrale» Logistik über Kompensationszertifikate ist keine langfristige Lösung. Es kommt vielmehr auf die tatsächliche Vermeidung und Reduzierung von Emissionen an – auch wenn dieser Weg aufwändiger ist. Wenn alle Potenziale zur technischen Reduktion von Emissionen ausgereizt sind, haben Projekte zur Kompensation von Treibhausgasemissionen eine Berechtigung. 24

Zukunftssicherung der chemischen Industrie ist auch Zukunftssicherung des Wirtschaftsstandorts. (Bild: Dachser)

Diese gilt es aber auf Basis anerkannter Qualitätsstandards und eigenem Assessment zu prüfen. Das eigene Engagement für mehr Nachhaltigkeit lohnt sich und schlägt sich in den Rankings auf Bewertungsplattformen wie dem Carbon Disclosure Project, CDP und EcoVadis nieder. Eine wichtige Rolle für die chemische Industrie spielen Standortbeurteilungen gemäss Safety & Quality Assessment for Sustainability (SQAS). Mit ihnen lässt sich nachweisen, dass die Arbeitsabläufe zum Schutz von Mitarbeitenden, Bevölkerung und Umwelt verbessert werden.

Vier Handlungsfelder Massgeblich für Fortschritte in der Nachhaltigkeit sind für Logistikdienstleister vier Handlungsfelder: Prozesseffizienz, Energieeffizienz, Forschung und Innovation sowie das soziale Engagement über das Unternehmen hinaus. Ein bedeutender Stellhebel zur Reduzierung von Emissionen ist die verbesserte Effizienz der Logistikprozesse, etwa durch Künstliche Intelligenz oder Internet-of-

Things-Anwendungen. Weitere Instrumente sind eine möglichst hohe Lkw-Auslastung, z. B. durch Einsatz von Megatrailern und Lang-Lkw, die Vermeidung von Leerkilometern sowie die Nutzung multimodaler Transporte im Kombiverkehr. Energieeffizienz und erneuerbare Energien sollen Vorrang haben. Bei Dachser werden weltweit alle Logistikanlagen zu 100 Prozent mit Grünstrom betrieben. Gleichzeitig forciert das Unternehmen PV-Anlagen auf eigenen Gebäuden. LED-Beleuchtung, batteriebetriebene Flurförderzeuge und geringer Energieverbrauch durch Wärmerückgewinnung sind ebenfalls wichtig. In Innenstadtgebieten stellt Dachser alle ungekühlten Sendungen per Elektro-Lkw sowie Lastenräder zu. Bis Ende 2025 wird dieses Konzept in 24 europäischen Städten umgesetzt. Bei «Forschung & Innovation» steht die Vorbereitung auf eine emissionsfreie Logistik im Fokus. An drei E-Mobility-Standorten in Deutschland werden gezielt emissionsfreie Fahrzeuge im Nah- und Fernverkehr sowie Ladeinfrastrukturen erprobt. Auch Digitalisierung und KI-unterstützte Prozessoptimierung spielen eine Rolle. Dazu wurde u. a. mit dem Fraunhofer-Institut IML das Dachser Enterprise Lab ins Leben gerufen, in dem sich alles um Innovationen dreht, die Warenflüsse und Prozesse digitaler, effizienter und nachhaltiger gestalten. Schliesslich spielen soziale Aktivitäten jenseits der Einflusssphären eine Rolle. Dachser arbeitet hier mit dem Kinderhilfswerk Terre des hommes zusammen und kümmert sich in Projekten um den Schutz der natürlichen Lebensgrundlagen. www.dachser.ch 1–2/2024

P ublireportage

Was bei tiefen Lagertemperaturen beachtet werden muss

Einfrieren von Proben in Labor-Vials aus Glas Das kurzfristige Tiefkühlen von Proben in Glasfläschchen bis ca. –4 °C ist grundsätzlich problemlos möglich. Beim Lagern bis –80 °C, ob kurz- oder langfristig, sind es nicht die Laborfläschchen aus Borosilikatglas, sondern die Verschlüsse, die entscheiden, ob das Tiefkühlen gelingt. Auf jeden Fall sollten gewisse Grundprinzipien beachtet werden.

Zum Einfrieren und Auftauen stellt man die Fläschchen am besten in ein Rack oder eine Lagerschachtel aus Kunststoff. Auch die Stulpschachtel aus Karton der Lager- und Septumvialverpackung von infochroma eignen sich. Stellen Sie diese Stulpschachteln zum Auftauen auf ein Gitter oder eine wellige Unterlage. So weicht der Karton durch das Kondenswasser, das beim Auftauen entsteht, nicht auf, und die Stulpschachtel hält für drei bis vier Gefrierund Auftauzyklen. In der Regel hat die Probe einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Borosilikatglas des Laborfläschchens. Deshalb sollte das Vial nur bis zu ⅔, maximal ¾ des möglichen Volumens gefüllt werden, damit die Flüssigkeit Platz hat, um sich auszudehnen. Ansonsten kann das geschlossene Fläschchen durch den zunehmenden Druck im Innenraum bersten. Lassen Sie die Probe in Schräglage (ca. 45°) gefrieren, vergrössert sich die Oberfläche. Organische Substanzen dehnen sich beim Abkühlen weniger stark aus als wässrige und sind weniger problematisch. Durch stufenartiges Abkühlen lässt sich die Ausdehnung des Inhaltes während des Prozesses überwachen. Auftauen lässt man die Fläschchen am besten bei Raumtemperatur im Rack oder der Lagerschachtel. Möchte man nur einzelne Vials aus einem Batch auftauen, stellt man diese am besten auf eine Unterlage aus Kunststoff oder Holz, nie auf Metall oder Stein. Der Inhalt sollte sich gleichmässig von allen Seiten erwärmen. Man kann auch von oben auftauen, so verflüssigt sich zuerst die Oberfläche, und das Material kann expandieren. Alternativ können die gefrorenen Vials in ein Flüssigkeitsbad getaucht werden, wo1–2/2024

bei der Temperaturunterschied 100 °C nicht übersteigen darf. Beachten Sie dabei aber, dass mechanische Fehler an der Glasoberfläche, wie starke Kratzer, die thermische Temperaturwechselbeständigkeit wesentlich reduzieren können. Vermeiden Sie unbedingt schockartiges Auftauen und Zugluft. Stellen sie die Fläschchen nicht an die Sonne oder in einen Ofen und bewegen Sie diese nicht während dem Auftauen. All dies kann dazu führen, dass die Fläschchen zerbrechen.

Fläschchengeometrie und Knackpunkt Verschluss Je grösser das Innenvolumen des verwendeten Fläschchens im Vergleich zur Öffnung, desto besser. Vials mit geringer Einschnürung eignen sich besser als solche mit grosser Einschnürung am Flaschenhals. Beachten Sie: Das Material der Verschlüsse verhält sich beim Abkühlen und Auftauen anders als Glas. Auch hat es andere Temperaturlimits. Bördelkappen aus Aluminium halten problemlos tiefe Temperaturen aus. Gängige Schraubkappen aus Polypropylen hingegen, können, je nach Zusammensetzung des Polypropylens, schon bei geringer Minustemperatur spröde werden und absplittern oder bis –30 °C einsetzbar sein. Die Lagervial-Kappen aus glasfaserverstärktem Polyamid der infochroma ag hingegen sind bis ca. –40 °C beständig. Auch dichten geschlossene Kappen besser als solche mit Durchstichöffnung. Von Schnappringverschlüssen ist ganz abzuraten. Vergessen Sie nicht die in die Kappen eingesetzten Septen. Solche aus Gummi sind bis ca. –40 °C, solche aus Silikon bis ca. –60 °C einsetzbar.

Vials aus Borosilikatglas können bis zur maximal möglichen Temperatur abgekühlt werden. Es ist das verwendete Zubehör (Kappen oder Septen), das über die maximal mögliche Minus-Temperatur entscheidet. (Bild: infochroma)

Repräsentativen Test durchführen Bevor Sie eine grössere Menge an Proben bei tiefen Temperaturen lagern, empfehlen wir einen repräsentativen Test über mehrere Gefrier- und Auftauzyklen durchzuführen. Gerne stellen wir die nötigen Muster zur Verfügung.

infochroma ag Chräbelstrasse 4 CH-6410 Goldau Tel. +41 41 740 18 28 info@infochroma.ch www.infochroma.ch 25

F orschungswelt

Umweltfreundliches Herbizid: Vielversprechende Zwischenergebnisse

Blaualgenzucker als Alternative zu Glyphosat Das in den 1970er-Jahren entwickelte Glyphosat ist seit Jahren wegen seiner Auswirkungen auf Mensch und Umwelt umstritten. An einer umweltfreundlichen Alternative auf Basis eines natürlichen Zuckers aus Blaualgen arbeiten Promovierende an der Hochschule Bielefeld in Kooperation mit der Universität Tübingen.

Fein säuberlich beschriftet, stehen die Zentrifugenröhrchen aufgereiht in ihrer Halterung im Labor für Biochemie und Mikrobiologie der Hochschule Bielefeld (HSBI). Celina Beermann nimmt eines der Röhrchen heraus, schüttelt es ein paar Mal routiniert und hält es prüfend gegen das Licht: Kleine durchsichtige Kapseln wirbeln durch eine Flüssigkeit. Beermann lässt ein paar davon auf ihre Handfläche kullern. «Fühlt sich ein bisschen an wie Gummibärchen.»

Der Zucker wurde erst 2019 entdeckt Celina Beermann ist zwar Lebensmittelchemikerin, aber ihre «Gummibärchen» sollte man besser nicht probieren: In ihnen steckt 7-desoxy-Sedoheptulose (7dSh) – ein besonderer Zucker, der von Blaualgen, genauer: von Cyanobakterien – produziert wird. «7dSh wirkt herbizid, das heisst, er hemmt das Wachstum von Pflanzen», erklärt Beermann. Klingt nüchtern und wenig spektakulär, bedeutet aber: 7dSh ist eine echte Alternative für das Unkrautvernichtungsmittel Glyphosat. Und vor allem: 7dSh ist eine umweltverträgliche Alternative. «Der Zucker ist biologischen Ur-

sprungs, in der Natur abbaubar und nach bisherigen Tests toxikologisch unauffällig», erläutert Beermann. Also ein idealer, nachhaltiger Wirkstoff für den Einsatz in der Landwirtschaft. Wie aus dem Wirkstoff 7dSh ein anwendbares Präparat werden kann, wird derzeit in einem Kooperationsprojekt von HSBI und Universität Tübingen erforscht, wo der spezielle Zucker 2019 erstmals entdeckt wurde. Dabei hat die HSBI unter anderem die Aufgabe, eine Formulierung zu entwickeln. Formulierung bedeutet in diesem Zusammenhang schlicht die Überführung eines Wirkstoffes in eine in der Praxis anwendbare Form.

Unkraut aus dem Gleisbett fernhalten An der Zusammenarbeit ist die Deutsche Bahn nicht ganz unschuldig: «Die Bahn hatte einen Workshop veranstaltet, um über Alternativen zum Glyphosat-Einsatz im Gleisbett zu diskutieren», erzählt Prof. Dr. Anant Patel, Vizepräsident für Forschung und Entwicklung der HSBI, der seit vielen Jahren zu natürlichen Pestiziden forscht. Als Experte für Fermentation und Formulierung biologischer und chemischer

Celina Beermann, Lebensmittelchemikerin und Doktorandin im Projekt «7dSh». (Bild: F. Hüffelmann/HSBI)

Stoffe war Patel Teilnehmer des Workshops und wurde hellhörig, als Tübinger Forscher den Wirkstoff 7dSh vorstellten, der von Cyanobakterien produziert wird. Patel: «Die Wirkung und Umwelteigenschaften überzeugten mich sofort.» Nur, wie gelangt der Wirkstoff in ausreichender Menge auf die Pflanze oder in den Boden? Hier konnte Patel seine Expertise einbringen: «Mit der entsprechenden Formulierung, als Granulat oder SprühLösung, wird die Anwendung unterstützt», erklärt Patel und ergänzt mit einem Augenzwinkern: «Manche sagen auch, die Formulierung macht die Anwendung erst möglich.»

Proben werden hin- und hergeschickt

Der Wirkstoff 7dSh (7-desoxy-Sedoheptulose) ist eine natürliche Glyphosat-Alternative. (Bild: F. Hüffelmann/HSBI)

An der Universität Tübingen werden nun der genaue Wirkmechanismus von 7dSh geklärt, die öko-toxikologischen Effekte im Vergleich zu Glyphosat gemessen und 1–2/2024

F orschungswelt

Performance Liquid Chromotography) kann sie die Konzentration des Wirkstoffs in der Flüssigkeit messen. Ist Beermann mit dem Ergebnis zufrieden, schickt sie die entsprechenden Proben nach Tübingen. «Dort wird die Formulierung an den Pflanzen überprüft. Denn was im Labor gut funktioniert, kann sich in der Praxis ganz anders verhalten.»

In grossem Massstab herstellbar?

Prof. Dr. Anant Patel (r.) ist Experte für natürliche Pestizide und hat das Forschungsprojekt mitinitiiert. (Bild: F. Hüffelmann/HSBI)

7 dSh-tolerante Varietäten entwickelt. «Schliesslich sollen die Nutzpflanzen ja weiterwachsen», sagt Celina Beermann. Sie selbst arbeitet als Promovierende in Prof. Patels Arbeitsgruppe an der optimalen Formulierung, wozu ein geeignetes Trägermaterial gehört. Für das Granulat hat Beermann verschiedene Materialien getestet: «Wichtig ist natürlich, dass sie ebenfalls biologischen Ursprungs sind und problemlos abgebaut werden.» Die durchsichtigen Kapseln etwa bestehen aus nachwachsen-

den Rohstoffen. Dann geht es an den Inhalt: «Wie viel Zucker bekomme ich in so eine Kapsel hinein, und wie schnell löst sie sich auf? Der Wirkstoff soll am besten kontinuierlich über einen langen Zeitraum abgegeben werden, denn die Landwirte können ja nicht täglich das Präparat ausbringen», erklärt Beermann. Die 27-Jährige öffnet ein hohes Gerät, dünne Schläuche werden sichtbar, ein Träger voller Injektionsfläschchen, eine Messapparatur. Mit der HPLC (High Pressure/

Glyphosat in der Schweiz Neben Schwefel (Fungizid) und Paraffinöl (Insektizid) gehört Glyphosat zu dem am häufigsten verwendeten Wirkstoff in der Schweiz. Vergleicht man die Daten von 2008 bis 2020, wurde 2011 (383 Tonnen) am meisten Glyphosat verkauft. Die verkaufte Menge sank im erwähnten Zeitraum auf 119 Tonnen im Jahr 2020. Gemäss der «Fachinformation: Glyphosat», als PDF auf der Website des Bundesamtes für Lebensmittelsicherheit und Veterinärwesen BLV einsehbar, sei «Glyphosat in den letzten Jahren (1986 bis 2011) mehrmals durch verschiedene internationale Expertengremien wie EFSA und Joint FAO/WHO Meeting on Pesticide Residues (JMPR) basierend auf Hunderten von Studien überprüft und als nicht krebserregend bewertet» worden. Die internationale Agentur für Krebsforschung (IARC) der WHO hat hingegen im März 2015 Glyphosat als «wahrscheinlich krebserregend» eingestuft. Das BLV erwähnt ausserdem oben auf seiner Glyphosat-Webseite eine eigens durchgeführte Studie zur Aufnahme und Ausscheidung von Glyphosat-Rückstanden aus Lebensmitteln. Gemäss den im International Journal of Hygiene and Environmental Health publizierten Ergebnisse (2020) soll die Aufnahme vom Herbizid im menschlichen Körper «vermutlich viel geringer sein als angenommen». Die Studie wurde mit zwölf Probanden durchgeführt.

Das gilt auch für den Massstab. Lässt sich die Zuckermenge für den Laborbedarf noch gut finanzieren, wäre es für den Einsatz in der Fläche noch zu teuer. Hier setzt der Bielefelder Projektteil von Xenia Steurer an. Die Biotechnologin übernimmt quasi den Job der Blaualgen und arbeitet an der Erzeugung von 7dSh im Bioreaktor: «Der Wirkstoff muss wirtschaftlich und in grossen Mengen hergestellt werden können, wenn er in der Praxis eingesetzt werden soll.» Die Aussicht auf die tatsächliche spätere Anwendung ist genau das, was die Doktorandin antreibt: «Mir ist wichtig, dass meine Forschung zum Umweltschutz beitragen kann und der Wirkstoff eventuell von einem Unternehmen als nachhaltiges Herbizid verkauft wird.» Und damit ist die Forschungsgruppe auf gutem Weg. Der ständige Austausch und das Ineinandergreifen der verschiedenen Teilprojekte hat zu vielversprechenden Zwischenergebnissen geführt. Xenia Steurer konnte die Produktionsmenge bereits über die Erwartungen hinweg steigern, und Celina Beermanns Formulierungen steuern die Wirkung immer besser. Auch die Fachwelt ist darauf aufmerksam geworden: Unlängst wurde Xenia Steurer für ihren Vortrag auf einem internationalen Umweltsymposium für Biotechnologie und Ingenieurwesen ausgezeichnet. Und beide Doktorandinnen haben bereits die Möglichkeit genutzt, auf internationalen Konferenzen ihre Ergebnisse zu präsentiereng. Der nächste Schritt führt in die Wirtschaft. Anant Patel: «Das Interesse der Unternehmen ist gross und eine Zusammenarbeit nach erfolgreichem Projektabschluss geplant.»

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U mwelt

Chronische Belastung durch Umweltschadstoffe wie zum Beispiel landwirtschaftliche Pestizide erhöht das Risiko von Herz-Kreislauf-Erkrankungen. (Bild: Adpic)

Nachgewiesen: Korrelation zwischen Pestizidbelastung und Fettleibigkeit

Chronische Exposition erhöht Krankheitsrisiko Eine überraschende gesundheitliche Auswirkung weit verbreiteter Umweltschadstoffe wurde vom Luxembourg Institute of Health ans Licht gebracht: Der bemerkenswerte Anstieg der Raten von Fettleibigkeit, Diabetes und Dyslipidämie.

Herz-Kreislauf-Erkrankungen (Cardiovascular Diseases: CVD) sind die häufigste Todesursache und machten 2019 weltweit ein Drittel aller Todesfälle aus. Es wurden sowohl verhaltensbedingte als auch klinische Risikofaktoren für die Entstehung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen festgestellt, wobei letztere vermutlich mit der Exposition gegenüber Umweltschadstoffen wie polychlorierten Biphenylen (PCB) und Pestiziden zusammenhängen. PCB sind eine Gruppe synthetischer Chemikalien, die in verschiedenen in-

dustriellen und gewerblichen Anwendungen wie Transformatoren, elektrischen Kondensatoren und Farben verwendet werden. Eine breite Palette von Pestiziden wird in der Lebensmittelproduktion und -konservierung sowie im privaten und gewerblichen Bereich eingesetzt, wobei der weltweite Verbrauch auf etwa drei Millionen Tonnen pro Jahr geschätzt wird. Die Allgemeinbevölkerung ist also über Lebensmittel, Wasser und Luft chronisch geringen Mengen an Pestiziden ausgesetzt.

Daten aus Luxemburg und Wallonien Obwohl die biologischen Mechanismen, die den Auswirkungen der Pestizidexposition zugrunde liegen, noch nicht vollständig geklärt sind, deuten experimentelle und epidemiologische Studien auf einen möglichen Zusammenhang zwischen Pestizidexposition und Gewichtszunahme, Fettleibigkeit, Insulinresistenz, Glukoseintoleranz, Bluthochdruck, Stoffwechselstörungen und/oder Kardiotoxizität hin.

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In einer erstmalig durchgeführten Studie untersuchte Prof. Brice Appenzeller, Gruppenleiter der Human Biomonitoring Research Unit am Luxembourg Institute of Health, anhand von Daten aus der «Nescav»-Erhebung (Nutrition, Environment and Cardiovascular Health) den möglichen Zusammenhang zwischen Fettleibigkeit, Diabetes, Bluthochdruck und Dyslipidämie sowie der PCB- und Pestizidbelastung. Nescav, eine bevölkerungsbezogene Querschnittsstudie zur Untersuchung des Zusammenhangs zwischen der Belastung durch Umweltverschmutzung und dem kardiovaskulären Risiko, erstreckte sich auf zwei benachbarte Regionen: Wallonien in Belgien und Luxemburg. Sie wurde im Zeitraum von 2007 bis 2013 durchgeführt und umfasste 3006 ortsansässige Erwachsene im Alter von 18 bis 69 Jahren. Die Daten wurden mittels eines selbst ausgefüllten Fragebogens, klinischer und anthropometrischer Messungen sowie Blut-, Urin- und Haarproben erhoben.

Eine Reihe von Korrelationen «Unsere Studie ergab Zusammenhänge zwischen der Prävalenz von CVD-Risikofaktoren und der chronischen Umweltexposition gegenüber PCBs und Pestiziden in der belgischen und luxemburgischen erwachsenen Bevölkerung», erklärt Dr. Feng-Jiao Peng von der Human Biomonitoring Research Unit, Hauptautor der Veröffentlichung. «Am auffälligsten war die Korrelation mit Fettleibigkeit, die sowohl bei der luxemburgischen als auch bei der belgischen Bevölkerung mit persistenter und nicht-persistenter Pestizidbelastung in Verbindung gebracht wurde.»

«Wir konnten einen noch nie dagewesenen Zusammenhang zwischen CVD-Risikofaktoren und der chronischen Umweltexposition gegenüber derzeit verwendeten Pestiziden feststellen, die in vielen Ländern verwendet werden.»

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Der Zusammenhang zwischen chronischer Schadstoffexposition und CVD-Risikofaktoren sowie der Art und Weise, wie sich diese auf die Risikofaktoren auswirken, muss weiter untersucht werden. (Bild: Adpic)

Andere CVD-Risikofaktoren, die von der Schadstoffexposition beeinflusst wurden, waren Diabetes, der mit γ-HCH, PCP, PNP, Fipronil, Fipronilsulfon und Oxadiazon in Verbindung gebracht wurde und von dem Männer in Luxemburg bei weitaus geringerer Exposition betroffen waren als Frauen; Bluthochdruck, der mit Chlorpyrifos, Fipronil, Oxadiazon und Diflufenican in Verbindung gebracht wurde; und Dyslipidämie, die mit Chlorpyrifos, Cl2CA, Trifluralin und Diflufenican in Verbindung gebracht wurde. Interessanterweise war die Dyslipidämie, das heisst das Ungleichgewicht der Fette im Körper, in allen Teilnehmergruppen sehr häufig, wobei die Prävalenz zwischen 62,6 Prozent bei belgischen Frauen und 77,7 Prozent bei luxemburgischen Männern lag. Wie bei Fettleibigkeit, Diabetes und Bluthochdruck wurden in der Studie bei allen Teilnehmergruppen Zusammenhänge zwischen Dyslipidämie und Schadstoffen festgestellt. Die Ergebnisse ergänzen die bestehenden Belege dafür, dass die Exposition gegenüber chlororganischen Pestiziden zur Entwicklung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen beitragen kann. Die Studie war die erste, in der Haarproben zur Untersuchung von CVD-Risikofaktoren im Zusammenhang mit der Schadstoffbelastung verwendet wurden. Veröffentlicht wurde sie im Journal of Hazardous Materials.

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«Flaring», das absichtliche Verbrennen überschüssigen Erdgases, setzt grosse Mengen an Methan frei. (Bild: Shutterstock)

ISS-Spektrometer erfasst Treibhausgas-Signaturen

Unbekannten Super-Emittenten auf der Spur Die «Earth Surface Mineral Dust Source Investigation» (EMIT) wurde von der Nasa entwickelt, um den Einfluss von Staub in der Luft auf das Klima besser zu verstehen. Ihr nützlicher Nebeneffekt: Auch Methan- und Kohlendioxidemissionen können aufgespürt werden.

In den Daten, die EMIT seit seiner Installation auf der Internationalen Raumstation im Juli 2023 gesammelt hat, identifizierte die Forschungsgruppe mehr als 50 «Super-Emittenten» in Zentralasien, im Nahen Osten und im Südwesten der USA. Dabei handelt es sich um Anlagen, Geräte und Infrastrukturen aus den Bereichen fossile Brennstoffe, Abfall oder Landwirtschaft, die in hohem Mass Methan emittieren. «Einige der von EMIT entdeckten Gasfahnen gehören zu den größten, die je gesehen wurden – anders als alles, was bisher aus dem Weltraum beobachtet wurde», sagte Andrew Thorpe, Forschungstechniker am JPL, der die EMIT-Methanforschung leitet. Dank der breiten, wiederholten Abdeckung vom Aussichtspunkt auf der Raumstation aus können sowohl 30

Der Würfel (links) zeigt Methanfahnen (in Lila, Orange, Gelb) über Turkmenistan. Die Regenbogenfarben sind die spektralen Fingerabdrücke der entsprechenden Punkte im vorderen Bild. Die blaue Linie in der Grafik (rechts) zeigt den Methan-Fingerabdruck, den EMIT entdeckt hat; die rote Linie ist der erwartete Fingerabdruck, der auf einer atmosphärischen Simulation beruht. (Bild: Nasa/JPL-Caltech)

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kilometerbreite Bereiche auf der Erdoberfläche als auch kleine Flächen in der Grösse eines Fussballfeldes gescannt werden.

Spektraler Fingerabdruck Methan absorbiert infrarotes Licht in einem einzigartigen Muster – einem sogenannten spektralen Fingerabdruck, den das bildgebende Spektrometer von EMIT mit hoher Genauigkeit und Präzision erkennt. Die Methanbeobachtungen erfolgten, als die Forschenden die Genauigkeit der Mineraldaten des abbildenden Spektrometers überprüften. «Die Eindämmung der Methan-Emissionen ist der Schlüssel zur Begrenzung der globalen Erwärmung. Mit Hilfe von EMIT können Forschende jetzt nicht nur besser herauszufinden, woher die Methanlecks stammen, sondern auch Aufschluss darüber geben, wie sie beseitigt werden können – und zwar schnell», erklärt Nasa-Administrator Bill Nelson. Auch Kohlendioxid kann damit gemessen werden.

Östlich von Hazar, Turkmenistan, strömen zwölf Methanfahnen in Richtung Westen. Einige der von der Nasa-Mission «EMIT» entdeckten Fahnen erstrecken sich über mehr als 32 Kilometer. (Bild: Nasa/JPL-Caltech)

Mehr als 50 Tonnen pro Stunde Während der EMIT-Mission werden Messungen von Oberflächenmineralien in trockenen Regionen Afrikas, Asiens, Nordund Südamerikas und Australiens ge sammelt. Dabei entdeckte das Instrument beispielsweise eine etwa 3,3 Kilometer lange Abgasfahne südöstlich von Carlsbad, New Mexico, im Permian Basin. Das Becken ist eines der grössten Ölfelder der Welt und erstreckt sich über Teile des südöstlichen New Mexico und des westlichen Texas. Eine andere Methanfahne wurde südlich von Teheran, Iran, identifiziert. Sie hat eine Länge von mindestens 4,8 Kilometern, die von einem grossen Abfallverwertungskomplex ausgeht. Als Nebenprodukt der Zersetzung kann Methan von Mülldeponien emittiert werden.

Die beiden von der Schweiz (Stand Dezember 2023) am nächsten gelegenen Methanfahnen sind et was kleiner und befinden sich südwestlich von Venedig. (Screenshot aus dem «Carbon Plume Mapper» CPM: ChemieXtra)

Die turkmenischen Quellen am Kaspischen Meer haben zusammen eine ähnliche Durchflussrate wie das Gasleck im Aliso Canyon von 2015, bei dem zeitweise mehr als 50 Tonnen pro Stunde austraten.

CO2 versus CH4 m Vergleich zu Kohlendioxid macht Methan nur einen Bruchteil der vom Menschen verursachten Treibhausgasemissionen aus. Doch es ist schätzungsweise 80-mal effektiver als Kohlendioxid, wenn es darum geht, in den 20 Jahren nach der Freisetzung Wärme in der Atmosphäre zu speichern. Während Kohlendioxid Jahrhunderte überdauert, hält sich Methan etwa ein Jahrzehnt.

Die Katastrophe im Grossraum Los Angeles gilt als eine der grössten Methanfreisetzungen in der Geschichte der USA. EMIT ist das erste einer neuen Klasse von abbildenden Spektrometern zur Untersuchung der Erde. Ein Beispiel ist der Carbon Plume Mapper (CPM), ein Instrument, das am JPL entwickelt wird und Methan und Kohlendioxid aufspüren soll. Das JPL arbeitet mit der gemeinnützigen Organisation Carbon Mapper und anderen Partnern zusammen, um zwei mit CPM ausgestattete Satelliten ins All zu schicken. https://earth.jpl.nasa.gov

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V erfahrenstechnik

Optische Analyse von Spurengasen

Einfach aus dem Spektrum ausblenden An der Universität Kiel wurde ein neuer Ansatz entwickelt, um störende Signale in der Laserabsorptionsspektroskopie unsichtbar zu machen. Das Verfahren könnte sich auch für den gleichzeitigen Nachweis sehr vieler Spurengase eignen.

Kerstin Nees ¹ Die laserbasierte Absorptionsspektroskopie ist eine wichtige Methode, um die Konzentration von Gasbestandteilen in einer Probe zu bestimmen. Moderne Geräte sind hochspezialisiert für den Nachweis ganz bestimmter Gase, zum Beispiel von Spurengasen in der Atmosphäre, in Verbrennungsabgasen und in technisch angewandten Plasmen. Gemessen wird dazu der Anteil an Licht einer bestimmten Wellenlänge, der von einer Probe absorbiert, also abgeschwächt wird. Daraus lässt sich auf die Konzentration des Gases schliessen.

«Als wir das erste Mal versucht haben, waren wir fasziniert davon, wie gut es wirklich funktioniert, auf diese an sich einfache Weise die Signale beider Spezies voneinander zu trennen.» Prof. Gernot Friedrichs, Institut für Physikalische Chemie der ChristianAlbrechts-Universität zu Kiel

Kreuzempfindlichkeit überwinden Die gewählte Wellenlänge hängt davon ab, welches Molekül nachgewiesen werden soll. Ein häufiges Problem dabei ist, dass – selbst bei geschickt gewählter Wellenlänge – verschiedene Moleküle das Licht absorbieren können. «Die Absorptionsspektren der unterschiedlichen Gasmoleküle

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Der Nachweis von sehr gering konzentrierten Spurengasen in der Atmosphäre kann mit der Suche nach vereinzelten Tannen in einem Fichtenwald verglichen werden. Durch die selektive optische Sättigung verschwinden die unerwünschten Informationen – hier die Fichten – wie unter einem Zaubermantel. (Bild: Gernot Friedrichs, Uni Kiel)

überlagern sich teilweise sehr stark. Das bedeutet, wenn ich Molekül A nachweisen will, bekomme ich immer auch ein mehr oder weniger starkes Signal von Molekül B», erklärt Professor Gernot Friedrichs vom Institut für Physikalische Chemie der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel. Diese sogenannte Kreuz- oder Querempfindlichkeit schränkt die Messmethode ein. Bisher umgeht man dieses Problem durch zusätzliche Messungen bei unterschiedlichen Wellenlängen, also der Messung von Spektren, oder man trennt die störenden Gase mittels gaschromatographischer Verfahren vor der eigentlichen Messung ab. Dass es auch einfacher geht, haben Friedrichs und sein ehemaliger Doktorand, Dr. Ibrahim Sadiek vom Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie, gezeigt. Sie haben eine Methode entwickelt,

um diese Kreuzempfindlichkeit in der Absorptionsspektroskopie selbst bei Messung mit nur einer Wellenlänge zu überwinden. Die Machbarkeitsstudie des neuen, zum Patent angemeldeten und auf selektiver optischer Sättigung beruhenden 2S1WVerfahrens (Two Species – One Wavelength), wurde kürzlich in der Fachzeitschrift Scientific Reports veröffentlicht.

Störende Signale durch optische Sättigung ausschalten Das neue Verfahren nutzt das Phänomen der optischen Sättigung in Molekülen aus. Der Zustand der optischen Sättigung tritt nur bei hohen Lichtintensitäten auf, wie sie heute mit Lasern allerdings recht leicht erzeugt werden können. Die Teilchen sind dann für die Absorptionsspektroskopie «durchsichtig», das heisst, das 1–2/2024

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eingestrahlte Licht wird nicht mehr abgeschwächt. Wann die Teilchen durchsichtig werden, ist eine Eigenschaft der jeweiligen Gasart. Bisher wurde die optische Sättigung für Absorptionsmessungen als störend eingestuft und tunlichst vermieden, da sie die Konzentrationsmessung verfälscht. In ihrer Studie konnten Sadiek und Friedrichs nun aber zeigen, dass es mittels gezielter selektiver optischer Sättigung sogar gelingt, bei fest gehaltener Wellenlänge die Konzentrationen zweier sich komplett gegenseitig störender Moleküle getrennt zu bestimmen. «In einer speziellen Messzelle haben wir dazu die Lichtintensität sehr schnell und über einen weiten Bereich variiert. Bei geringer Lichtintensität wird die Summe der Absorptionen beider Spezies gemessen, bei der hohen Intensität ist eines der Moleküle gesättigt. Wir haben also nur noch das Signal von einer Spezies detektiert. In unserem Fall war das Chlormethan, das Methan war bereits gesättigt», betont Sadiek.

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Zum Beispiel chlorierte Kohlenwasserstoffe Ein typisches Problem in der Praxis ist zum Beispiel der Nachweis von chlorierten Kohlenwasserstoffen, die in der Atmosphäre in sehr niedrigen Konzentrationen vorkommen. «Wenn man die nachweisen will, ohne die Mischung vorher aufzutrennen, bekommt man automatisch das Problem, dass die höher konzentrierten Spurengase wie Kohlenstoffdioxid oder Methan und insbesondere auch Wasserdampf, also die Luftfeuchtigkeit, die Messung stören. Durch unsere Methode können wir diese störenden Gase einfach aus dem Spektrum ausblenden», verdeutlicht Friedrichs. In aktuellen Projekten zur Meeresforschung arbeitet seine Arbeitsgruppe daran, das Verfahren für den Einsatz in herkömmlichen Absorptionsspektrometern weiterzuentwickeln. Das Potenzial zur Reduktion von Kreuzempfindlichkeiten soll dann in Feldmessungen demonstriert werden, um Austauschprozesse an der WasserLuft-Grenzfläche noch besser untersuchen zu können. Prinzipiell geeignet sei das Verfahren auch für den gleichzeitigen Nachweise sehr vieler Spurengase, wenn diese eine ausreichend unterschiedliche Sättigungsintensität aufweisen.

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Verbesserte Wundheilung dank Probiotika

Ein Glas, das Kohlendioxid siebt Kohlendioxid aus Gasen abzutrennen, ist eine grosse technologische Herausforderung. An der Friedrich-SchillerUniversität Jena wurde ein Glasmaterial entwickelt, das Gase präzise voneinander trennt.

Marco Körner 1 Um Kohlendioxid-Moleküle aus Gasgemischen abzutrennen, braucht es Materialen mit äusserst feinen Poren. Eine Möglichkeit dafür haben nun Forschende der FriedrichSchiller-Universität Jena, Deutschland, in Kooperation mit den Universitäten in Leipzig und Wien gefunden: Sie wandelten kristalline metall-organische Gerüstverbindungen in Glas um. Dabei gelang es ihnen, die Poren des Materials so zu verkleinern, dass sie für bestimmte Gasmoleküle undurchlässig werden. Das berichten sie im Fachmagazin Nature Materials.

Komprimierte metallorganische Gerüste «Eigentlich galten diese glasartigen Materialen bislang als unporös», erklärt Dr. Alexander Knebel vom Otto-Schott-Institut der Universität Jena, der diese Arbeit geleitet hat. Er erläutert: «Das Ausgangsmaterial, also die kristallinen Gerüstverbindungen, besitzen sehr klar definierte Poren und auch eine grosse innere Oberfläche. Daher werden sie auch als Materialien erforscht, um Gase zu speichern oder zu trennen. Genau diese definierte Struktur geht beim Schmelzen und Komprimieren jedoch verloren. Und das haben wir ausgenutzt.» «Metallorganische Gerüstverbindungen bestehen aus Metall-Ionen, die durch starre, organische Moleküle miteinander verbunden sind», beschreibt der Nachwuchsgruppenleiter das Material. «In den Zwischenräumen dieser dreidimensionalen, regelmässigen Gitter können sich Gasmoleküle leicht bewegen. Während der Glas-Prozessierung haben wir das Material komprimiert. Vereinfacht gesagt, konnten

Friedrich-Schiller-Universität Jena

Das Hybridglas auf Basis metall-organischer Netzwerke eignet sich zur Gastrennung. (Bild: Jens Meyer, Universität Jena)

wir die Poren auf die gewünschte Grösse zusammendrücken», veranschaulicht er.

Geordnete Unordnung Auch wenn die Gesamtstruktur des Kristalls beim Schmelzen verschwindet – Teile des Kristalls bleiben in ihrer Struktur erhalten. «Fachlich gesprochen heisst das: Beim Übergang vom Kristall zum Glas geht die Fern-Ordnung des Materials verloren, aber die Nah-Ordnung bleibt erhalten», erläutert Knebel. Oksana Smirnova, Doktorandin an

Oksana Smirnova und Dr. Alexander Knebel haben neuartige Hybridgläser entwickelt. (Bild: Jens Meyer, Universität Jena)

der Universität Jena und die Erstautorin der Arbeit, ergänzt: «Wenn wir nun dieses Material schmelzen und komprimieren, verändern sich auch die porösen Zwischenräume.» So entstehen Kanäle mit Verengungen – oder sogar auch Sackgassen – und in der Folge passen manche Gase schlicht einfach nicht mehr hindurch. Auf diese Weise erzielte die Gruppe in dem Material Porendurchmesser von 0,27 bis 0,32 Nanometern, und zwar mit einer Genauigkeit von einem hundertstel Nanometer. «Zur Veranschaulichung: Das ist etwa zehntausendmal dünner als ein menschliches Haar und hundertmal dünner als eine DNA-Doppelhelix. Mit dieser Porengrösse konnten wir beispielsweise Kohlendioxid von Ethan trennen», erklärt Knebel. «Unser Durchbruch auf dem Gebiet ist wohl die hohe Qualität der Gläser und die präzisen Einstellbarkeit der Porenkanäle», ordnet Knebel die Arbeit ein. «Und unsere Gläser sind dazu auch noch mehrere Zentimeter gross», fügt er hinzu. www.uni-jena.de 1–2/2024

AUS DER FORSCHUNG

Antibiotikaverbrauch im ersten Pandemiejahr massiv angestiegen Antibiotika nützen nichts gegen Viren, auch nicht gegen das Coronavirus. Dennoch verschrieben Ärztinnen und Ärzte in der Schweiz im ersten Pandemie-Jahr etwa doppelt so häufig antibakterielle Medikamente wie zuvor, berichten Forschende der Universität Basel. Eine riskante Praxis, warnt die Forschungsgruppe. Als ab dem Frühjahr 2020 die erste Coronawelle über die Schweiz rollte, gab es weder diagnostische Tests noch eine Impfung noch wirksame Medikamente. In dieser Phase der Verunsicherung griffen in der Schweiz praktizierende Ärztinnen und Ärzte in der Grundversorgung offenbar vermehrt auf Antibiotika zurück, obwohl diese Medikamente gegen Viren nichts ausrichten. Zu diesem Schluss kommt eine Forschungsgruppe am Departement Klinische Forschung der Universität und des Universitätsspitals Basel. Wie die Gruppe in der Fachzeitschrift Clinical Microbiology and Infection berichtet, ver-

doppelte sich der Einsatz von Antibiotika von rund acht auf 16 Antibiotikaverschreibungen pro 100 Konsultationen. Während der ersten Sars-CoV2-Welle zu Jahresbeginn 2020 zeigte sich ein massiver Anstieg der Antibiotikaverschreibungen. Diese hielten sich ab Frühjahr 2020 für das ganze Jahr auf überdurchschnittlich hohem Niveau im Vergleich zu den Vorjahren 2017 bis 2019. Risiko für Resistenzen Die massiv erhöhte Verschreibungspraxis zeigte sich für alle Antibiotikaklassen, auch solche, welche primär nicht zur Behandlung von Atemwegsinfekten vorgesehen sind. «Das ist besonders besorgniserregend, da übermässiger und falscher Antibiotikagebrauch das Risiko erhöht, dass Bakterien gegen den verwendeten Wirkstoff resistent werden», sagt Prof. Dr. Heiner Bucher vom Departement Klinische Forschung der Universität und des Universitätsspitals Basel. Multiresistente Bakterien füh-

Übermässiger Antibiotikagebrauch lässt Bakterien zunehmend resistent gegen die Medikamente werden. (Bild: Envato)

ren zu Infektionen, die sich kaum mehr behandeln lassen. Am ehesten sei der massive Anstieg an Verschreibungen wohl mit der Sorge zu erklären, dass es bei einer Covid-19-Infektion zusätzlich zu bakteriellen Komplikationen hätte kommen können. Auch der Mangel an Diagnose und Behandlungsmöglichkeiten gegen Covid-19 spielte wohl eine Rolle, vermuten die Forschenden. Ausserdem erwähnenswert sei, dass

die Praxen im ersten Pandemiejahr vor allem mit besonders verletzlichen Patientengruppen konfrontiert waren: Während sich insgesamt die Zahl der Konsultationen im ersten Pandemiejahr gegenüber den Vorjahren halbierte, nahm die Anzahl der Konsultationen bei Patienten mit teils schweren Vorerkrankungen auf das Doppelte zu. www.unibas.ch

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AUS DER FORSCHUNG

Bioinformatik-Tool macht Epitop-Impfung attraktiv Die Impfung mit kurzen Proteinfragmenten eines Krankheitserregers, sogenannten Epitopen, lässt sich dank neuer bioinformatischer SoftwareTools auf eine gute Immunreaktion bei möglichst vielen Menschen massschneidern. Theoretisch wäre es zwar ideal, sehr viele Epitope in einen Impfstoff zu packen. Doch in der Praxis reicht dafür die Kapazität seines Trägermediums nicht aus. Bioinformatiker der HeinrichHeine-Universität Düsseldorf haben nun in der Fachzeitschrift Cell Systems ein Verfahren zum

Humaner Antikörper (Immunglobulin): Das Immunsystem lässt sich auf verschiedene Weise trainieren, zum Beispiel durch eine mRNAImpfung oder durch eine Impfung mit Epitopen. (Bild: Adpic)

«Ineinanderschieben» von Epitopen veröffentlicht. Identische Sequenzen am Anfang und Ende der Epitope (sog. «overlap») werden im Impfstoff nur einmal repräsentiert. So können viel mehr in einen einzigen Impfstoff gepackt werden. Ein Testlauf zur Ermittlung aussichtsreicher Corona-EpitopImpfstoffe war erfolgreich, und schon haben die Düsseldorfer Wissenschaftler auch die Krebstherapie im Blick – nicht zuletzt eine Alternative zu mRNA-Impfungen. http://www.hhu.de

Mit Hopfen gegen Corona-Viren? Forschende der Universitäten Hohenheim und Tübingen sind neuen antiviralen Wirkstoffkandidaten auf die Spur gekommen: Bestimmte Inhaltsstoffe von Hopfen besitzen eine nachweisbare antivirale Aktivität gegen SARS-CoV-2. Die Hemmung der Virusreplikation eines fluoreszenzmarkierten infektiösen SARS-CoV-2-Stammes in menschlichen Zellen

konnte die interdisziplinäre Arbeitsgruppe bereits in niedrigen mikromolaren Konzentrationen beobachten. Als besonders effektiv erwiesen sich hier die Hopfeninhaltsstoffe Xanthohumol und sein Derivat 6-Prenylnaringenin. Die aufwändigen Infektionsexperimente wurden in einem Hochsicherheitslabor der biologischen Sicherheitsstufe 3 durchgeführt.

Hopfenzüchtung: Als effektiv erwiesen sich die Hopfeninhaltsstoffe Xanthohumol und sein Derivat 6-Prenylnaringenin. (Bild: Universität Hohenheim, Astrid Untermann)

Bei der Aufklärung des Wirkmechanismus zeigte sich sowohl anhand von Computersimulation als auch in biochemischen und Zellkulturuntersuchungen folgendes: Eine bisher unbekannte starke Hemmung des für die Virusreplikation wichtigen Enzyms SARS-CoV-2 Papain-like-protease (PLpro) durch Xanthohumol sowie durch bestimmte zugehörige Derivate. Die Forschenden konnten das hierfür notwendige Enzym PLpro klonieren, exprimieren und in hoher Reinheit isolieren. Bisher war vor allem ein anderes Virusenzym, die SARSCoV-2 Main Protease (Mpro), Gegenstand der Suche nach antiviralen Wirkstoffen. Eine Hemmung der PLpro eröffnet jetzt aber neue Perspektiven: Anders als bei einer Hemmung der Mpro, bewirkt die Inaktivierung der PLpro nicht nur eine direkte Hemmung der Virusvermehrung, sondern wirkt zusätzlich auch noch den im-

munsuppressiven Effekten von SARS-CoV-2 entgegen. Dies macht den Nahrungsmittelinhaltsstoff Xanthohumol – eingeschlossen seiner Derivate 6-Prenylnaringenin, 8-Prenylnaringenin und Isoxanthohumol – zu vielversprechenden Molekülen für neue antivirale Substanzen. Interessant ist dabei, dass Xanthohumol nicht nur die PLpro hemmt, sondern auch die Mpro, also beide für das Virus relevante Enzyme. Die in der Fachzeitschrift Phytomedicine publizierten Ergebnisse legen nahe, dass es unter den Nahrungsmittelinhaltsstoffen eine Vielzahl wenig beachteter Wirkstoffe, die wirksam und gut verträglich sind, für unterschiedliche Krankheitsbilder geben könnte. Die Forschenden raten aber davon ab, virale Erkrankungen mit Bier zu behandeln, da die Konzentration der Stoffe nicht hoch genug ist. www.uni-hohenheim.de 1–2/2024

AUS DER FORSCHUNG

Sprachassistenz: Damit aus «Stammzellen» nicht «Stammtisch» wird An der Hochschule AlbstadtSigmaringen wurde ein Sprachassistenzsystem entwickelt, das die Laborsprache versteht, Geräte steuern kann und vieles mehr.

Sprachassistenten wie Siri, Alexa und Co. haben sich bei vielen Menschen längst im Alltag etabliert – allerdings verstehen sie häufig nicht das Fachjargon der Labore. Forschende der

Haben dem Sprachassistenten von Google die Laborsprache beigebracht: Prof. Dr. Thole Züchner und die Doktorandin Nicole Rupp. (Bild: Hochschule Albstadt-Sigmaringen)

Hochschule Albstadt-Sigmaringen haben jetzt die Spracherkennung von Google Translate genutzt und speziell für das tägliche Arbeiten im Labor verbessert. «Ich habe mich oft geärgert, wenn ich meinem Smartphone E-Mails diktiert habe, denn Fachbegriffe wurden praktisch nie richtig verstanden», sagt Prof. Dr. Thole Züchner. «Damit die Spracherkennung beispielsweise aus Stammzellen nicht länger Stammtisch macht, haben wir das System mit vielen entsprechenden Wörtern trainiert.» Inzwischen kann der Labor-Sprachassistent mithilfe von Sprachbefehlen Laborgeräte steuern, wissenschaftliche

Berechnungen durchführen, Laborprotokolle vorlesen, Notizen machen und etliches mehr. «Das System ist offen und kann von jedem auf dessen individuelle Bedürfnisse und ein spezielles Vokabular erweitert werden», erklärt Nicole Rupp, Doktorandin und wissenschaftliche Mitarbeiterin im Labor für Bioanalytik und Laborautomation. Es steht zum kostenlosen Download auf https://github.com/LabAutoSig/Rainbow_V2.0 zur Verfügung. Die Arbeit wurde in der Fachzeitschrift Scientific Reports veröffentlicht. www.hs-albsig.de

DNA enthüllt Diversität von Flussfischen Fische hinterlassen Fragmente von Erbgut im Wasser, zum Beispiel über Hautschuppen oder Exkremente. Diese Umwelt-DNA wurde an fast 90 Stellen in Schweizer Flüssen aufgespürt – und funktioniert als verlässliche Methode zur Erhebung der Biodiversität. Bisher wurden die Bestandskontrollen in Flüssen nur alle fünf Jahre gemacht, was eine aussagekräftige Überwachung der biologischen Vielfalt verunmöglichte. Zudem wurden die Tiere nur aufgrund ihres Aussehens bestimmt, nachdem sie in der Regel durch Elektrofischen gefangen wurden. Bei dieser in der Schweiz zu wissenschaftlichen Zwecken zugelassenen Methode werden die Fische mit Strom betäubt und eingesammelt. Auf der Suche nach einer einfacheren, präziseren und 1–2/2024

ethisch unbedenklichen Methode konzentrierte sich Florian Altermatt, Professor für aquatische Ökologie an der Universität Zürich und Leiter eines Eawag-Labors, auf die sogenannte Umwelt-DNA. «Anhand der Fragmente können wir zeigen, dass eine bestimmte Art an einem Standort oder in der Umgebung vorkommt», erklärt Studienleiter Altermatt. Die Forschungsgruppe hat von 89 Schweizer Fliessgewässern jeweils zwei Liter Wasser entnommen und daraus die Umwelt-DNA gesammelt. Durch den Abgleich der Erbgut-Sequenzen mit einer Fisch-DNADatenbank liessen sich die Arten identifizieren. Dabei ist herausgekommen, dass die Resultate eine grössere Artenvielfalt aufwiesen, als punktuelles Elektrofischen vermuten

Die Wasserproben wurden mittels molekularbiologischen Mitteln analysiert. (Bild: Eawag, Altermatt lab)

liess. So konnten auch Fische identifiziert werden, die weiter stromaufwärts leben, und Arten, die mit der Elektrofischmethode schwer zu fangen sind. Die Studie wurde im Ca-

nadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences veröffentlicht.

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AUS DER BRANCHE

Valsynthese kooperiert mit Chemium Der Schweizer Feinchemikalienhersteller Valsynthese produziert für das belgische Unternehmen Chemium Grignard-Reagenzien. Die gemeinsamen Aktivitäten sollen aber darüber hinaus laufen. Bei der von Chemium entwickelten «MgFlow»-Technologie handelt es sich um ein kontinuierliches Fliessverfahren für die sichere Herstellung von Grignard-Reagenzien. Dank der aussergewöhnlichen Temperaturkontrolle und der innovativen Mischtechnik werden die für die Synthese von GrignardReagenzien berüchtigten «Run away»-Risiken eliminiert. Dabei reduziert ein begrenztes Reaktionsvolumen die mit den Grignard-Batchs verbundenen Sicherheitsbedenken weiter.

Durch die Integration von Online-Tools für die Qualitätskontrolle und der umfassenden Automatisierung sind die Produktionseinheiten leicht zu bedienen und erfordern ein Minimum an menschlicher Über wachung oder Intervention. Max Lauwiner, Senior Vice President bei Valsynthese, erklärt: «Die Grignard-Chemie ist ein wesentlicher Bestandteil unseres Technologieangebotes auf dem Gebiet der hochenergetischen Chemie. Mit der Kooperation mit Chemium haben wir eine hervorragende Basis geschaffen, um unseren Kunden GrignardReagenzien mittels sicherer und führender Durchflusstechnik anzubieten.» Während Chemium die gebrauchsfertigen Reagenzien

Die beiden Partner streben auch eine Zusammenarbeit im Bereich integrierte Lösungen für die Grignard-Chemie an. (Bild: Chemium)

über ihre eigene Schweizer Tochtergesellschaft vermarkten wird, beabsichtigen beiden Parteien, gemeinsame Lösungen rund um die GrignardChemie anzubieten. Valsynthese ist auf die Auftragssynthese

und -fertigung für die chemische und pharmazeutische Industrie spezialisiert und hat seinen Sitz in Gamsen-Brig.

IT-Landschaft einschliesslich modularer Labor-Software, die Flexibilität und Zuverlässigkeit gewährleistet. Bei Kundenbesuchen und Schulungen kann so direkt am Objekt gezeigt werden, wie Prozesse automatisiert ablaufen und über welches Optimierungspotenzial diese verfügen. Während das Labor den Ingenieuren von HiTec Zang als Forschungs- und Entwicklungsbasis dient, wird es darüber hinaus für die Aufzeichnung von Onlinekursen im Rahmen der HiTec-Academy genutzt. Anfragen für Besichtigungen und Exkursionen können ab sofort gestellt werden.

empfiehlt HiTec Zang im Labor Flexibilität. Diese wird durch modulare Schnittstellen für die Implementierung aller möglichen Geräte und Lösungen erreicht. Auch die Automatisierung steht im Fokus: Durch sie lassen sich einerseits Laborgeräte steuern, verknüpfen und überwachen, und andererseits Testreihen automatisieren. Letzteres gewährleistet eine zuverlässige Reproduzierbarkeit und eine systematische Analyse und Kategorisierung der Resultate. Schliesslich ist auch eine digitale Kommunikation wichtig: Eine lückenlose Dokumentation und Speicherung der Arbeitsergebnisse schafft eine solide Basis für den Austausch von Ergebnissen.

www.valsynthese.ch www.chemium.com

HiTec Zang eröffnet Demolabor Verfahrensentwicklung 4.0 in der Praxis: In einem neuen Syntheselabor zeigt HiTec Zang vor, wie das Labor der Zukunft aussieht und welche Möglichkeiten sich damit eröffnen. Eine reale Arbeitsumgebung steht im Zentrum der neuen Räumlichkeit von HiTec Zang. Zahlreiche Testgeräte verschie-

dener Hersteller, ein TeleAlarm-System und eine moderne, betriebsbereite BatchAnlage, die automatisiert werden kann: Die Ausstattung des «HiLab» umfasst zudem eine Flow-Chemie-Anlage mit Ehrfeld-Mikrotechnik – gekoppelt mit selbstoptimierenden Algorithmen – und eine optimierte

Betriebsbereit und automatisierbar: Die Batch-Anlage im «HiLab». (Bild: HiTec Zang)

Die Philosophie hinter dem «HiLab» Da jede Branche unterschiedliche Ziele und Ansprüche hat,

www.hitec-zang.de 1–2/2024

AUS DER BRANCHE

Anton Paar: Brabender jetzt Teil des Vertriebsnetzes Per 1. Januar 2024 übernimmt Anton Paar das globale Vertriebs- und Servicenetz des im Vorjahr akquirierten Brabender GmbH & Co. KG. Damit profitieren BrabenderKunden vom bekannten Service und Know-how von Anton Paar. Die 37 globalen Vertriebsund Servicezentren von Anton Paar bieten jetzt auch lokale Expertise für das BrabenderProduktportfolio und Zugang zu Vorführgeräten sowie Probenanalysen – einschliesslich indi-

vidueller Anwendungsberatung. Mit über 650 werkszertifizierten Technikern in über 110 Ländern verspricht Anton Paar schnelle und effektive Unterstützung. Das bedeutet, dass Kunden innerhalb von 24 Stunden eine Rückmeldung erhalten, und zwar von «realen» Experten, nicht von automatisierten Systemen. Im Zuge der Integration von Brabender liegt der Schwerpunkt gemäss Medienmitteilung weiterhin auf innovativen

Dr. Friedrich Santner, Geschäftsführer von Anton Paar, Peter Esser, Eigentümervertreter der Brabender-Gruppe. (Bild: Anton Paar)

Lösungen und herausragendem Service. Anton Paar sei bestrebt, die Erwartungen von bestehenden und neuen Kunden nicht nur zu erfüllen, sondern zu übertreffen und freue sich auf eine Zukunft voller Möglichkeiten und Erfolge. Schliesslich erhalten Brabender-Kunden Zugang zum umfassenden und auf eigene Bedürfnisse anpassbaren Schulungsprogramm von Anton Paar. www.anton-paar.com

Busch und Pfeiffer Vacuum bauen neues Gebäude Busch Vacuum Solutions und Pfeiffer Vacuum errichten gemeinsam ein neues Vertriebs-, Systembau- und Servicezentrum in Sisseln (AG). Der erste Spatenstich wurde kürzlich gesetzt, das Gebäude soll 2025 fertiggestellt werden. Der Neubau wurde aufgrund der positiven Geschäftsentwicklung der Busch Gruppe in der Schweiz, die in diesem Jahr ihr 50-jähriges Bestehen feiert, notwendig. «Das neue Zentrum für Innovation und modernste Vakuumlösungen symbolisiert die enge Bezie-

Christian Muser, Geschäftsführer von Busch Schweiz; Sami Busch, Co-CEO und Mitinhaber von Busch Vacuum Solutions; Jan Torben Weber, Geschäftsführer von Pfeiffer Vacuum Schweiz. (Bild: Busch Vacuum Solutions)

hung zu unseren Kunden in der Schweiz. Unser Ziel ist es,

neue Massstäbe in Sachen Effizienz und Zuverlässigkeit zu setzen, zugeschnitten auf die besonderen Anforderungen der Schweizer Industrie», sagte Sami Busch, Co-CEO und Miteigentümer von Busch Vacuum Solutions, anlässlich des Spatenstichs. Christian Muser, Geschäftsführer von Busch Schweiz, fügte hinzu: «Dank einer hervorragenden Verkehrsanbindung erreichen wir damit unsere Kunden überall in der Schweiz bestens.» Der neue Standort entsteht auf einer Fläche von knapp 6100

Quadratmetern im Gewerbegebiet Grossmatt in Sisseln (AG), das 35 Kilometer östlich von Basel liegt. Auf 3195 Quadratmetern werden Räumlichkeiten für den Anlagenbau, eine Reparaturwerkstatt, Lagerflächen sowie Büros für Vertriebsmitarbeiter und Ingenieure untergebracht. Alle 34 Mitarbeitenden von Busch Schweiz werden in Sisseln weiterbeschäftigt, ebenso die 15 Mitarbeitenden von Pfeiffer Vacuum Schweiz. www.buschvacuum.com

www.ramseyer.ch

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VERBANDSSEITE

■ Infostelle SCV Schweizerischer Chemieund Pharmaberufe Verband Postfach 509 CH-4005 Basel info@cp-technologe.ch www.cp-technologe.ch

■ Präsident Kurt Bächtold Bodenackerstrasse 15F CH-4334 Sisseln praesident@cp-technologe.ch

■ Höhere Fachprüfung ■ Termine Chemietechnologe Alle Termine online Daniel Müller anschauen: weiterbildung@cp-technologe.ch www.cp-technologe.ch

SEKTION FRICKTAL Die süsseste Versuchung, seit es den SCV gibt Längst sind sie alle, die Schoggivorräte, die wir während unseres Schoggiworkshops im November 2019 bei Beschle angelegt hatten. Immerhin, während der kurz nach unserem Schoggischaffen ausgebrochenen Corona-Pandemie hat uns unsere selbst kreierte Schoggi die Zeit im ZwangsHomeoffice doch sehr versüsst. Hoffen wir, dass unser erneuter Schoggiworkshop nicht zu einer weiteren Pandemie führt … Skandal, keine Milch in Milchschokolade Etwa so würden Boulevardmedien wohl berichten, hätten deren Redaktionen selbst mal bei Beschle rein gehört. Wie es sich für Boulevardjournalismus so gehört: Hinter dem reisserischen Titel steckt dann doch weit weniger Skandal. Maria Wicki erklärte uns

sachkundig, dass in Milchschokolade lediglich Milchund Rahmpulver, nicht aber frische Milch einfliesse. Eigentlich fast schon logisch, oder? Übrigens, genauso wenig wie frische Kuhmilch in Milchschokolade einfliesst, verarbeiten Confiseure Kakaobohnen selbst zu Schokolade. Der Prozess ist zu aufwendig und der erforderliche Maschinenpark zu umfangreich. Im Vergleich zu Supermarktschokolade gibt es dann aber schon erhebliche Unterschiede. Diese liegen bei der Qualität und bei der immergleichen Auswahl der Rohstoffe wie auch beim Verarbeiten derselben. Kakaobutter oder Palmöl? Apropos verarbeiten: Ein entscheidender Schritt ist das Conchieren, quasi ein Massieren der nach dem Mahlen

Egal ob Baggerfahren oder Schoggihandwerk, 2023 sind unsere Anlässe auf Begeisterung gestossen und haben Gaumen und Herz verwöhnt sowie längst verloren geglaubte Kindheitsträume erfüllt. 2024 wird wieder spannend. Wer noch nicht dabei ist: Deine Mitgliedschaft beim SCV mundet garantiert besser als jeder Social-Media-Account.

Ein leerer Magen lernt nicht gern – darum ein reichhaltiges Degustationsbuffet. (Bilder: P. Merkofer)

Unsere Gastgeberin, Maria Wicki, informierte uns mit Charme, Witz und Geist. Selbst beim Apéro sorgt sie für prickelnde Erlebnisse.

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VERBANDSSEITE

Munteres Schaffen – es ist nicht bekannt, ob die Teilnehmenden immer so fleissig bei der Arbeit sind.

Neben dem Genuss wurde auch das allgemeine Fachwissen über Schokolade erweitert.

noch bröseligen Kakaobohnen über rund drei Tage. Wobei sich auch hier die Spreu vom Weizen trennt bzw. die Billigschokolade von derjenigen des gehobenen Preissegments. Jedenfalls verhilft die Methode des Conchierens, erfunden von einem gewissen Rodolphe Lindt (von der entsprechenden Schoggifamilie), Wunder in Sachen Gaumengeschmeidigkeit. Und noch etwas Spannendes: Je dunkler

ge Schokolade ein und landet sonst oft in höherpreisigen kosmetischen Produkten.

die Schokolade, desto weniger Zucker beinhaltet sie. Weisse Schokolade enthält dann nur noch die Kakaobutter und nicht mehr die gesamte Kakaomasse. Wobei: Ein Blick auf die Inhaltsstoffe lohnt sich immer beim Schokoladenkauf. Aus Kostengründen ist in billiger Schokolade gar keine Kakaobutter, sondern Palmöl drin. Die wesentlich teurere und schmackhaftere Kakaobutter fliesst nur in hochwerti-

Die Vorräte auffüllen Selbstverständlich haben wir nicht nur die Schulbank gedrückt, sondern auch selbst Hand angelegt. Wahre in Schokoladentafeln gegossene Kunstwerke sind entstanden, aus weisser, Milch- oder dunkler Schokolade, verziert und garniert, je nach Belieben mit Salz,

Nüssen, Cranberrys und anderen köstlichen Zutaten. Mit drei selbst hergestellten und zwei aus dem Sortiment der Beschle hergestellten Schokoladen in der Tasche spazierten die stolzen Schoggikünstler nach Hause. Und mit schoggigefülltem Magen, denn degustiert und schnabuliert haben wir natürlich auch ganz ordentlich.

Patrick Merkofer

Impressionen aus der Berufswelt

Füller

Momentaufnahme aus der Pharmaproduktion (Bild: Shutterstock)

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PRODUKTE

Produktionsausrüstung für Fleisch aus Zellkulturen Die Herstellung von Fleisch aus dem Labor beruht auf biotechnologischen Prozessen, die bereits in anderen grosstechnischen Zellkulturanwendungen zum Einsatz kommen. Mit seiner bestehenden Expertise bietet Gemü auch für diesen Bereich Ventile, Mess- und Regelsysteme an. «Cultured Meat» stellt eine effiziente und nachhaltige Möglichkeit für die künftige Fleischversorgung dar. Wie auch bei anderen grosstechnischen Zellkulturanwendungen, beispielsweise der Antikörpertherapeutika, bilden Bioreaktoren das Herzstück der Produktion. Zusätzlich werden Hilfsprozesse benötigt wie zum Beispiel die Wasseraufbereitung, Filtrationen, Heiz- und Kühlkreisläufe.

Gemü bietet für die Herstellung von Fleisch aus Zellkulturen sowohl für aseptische als auch für nichtaseptische Bereiche Armaturen und Systeme. Für anspruchsvolle,

aseptische Prozessschritte wie das Beimpfen von Bioreaktoren oder der Transfer der Zellen zwischen den Bioreaktoren sind das hauptsächlich Membranventile und

Membransitzventile. Entleerungsoptimierte Bodenablassventile, die auf dem Membranventilprinzip basieren, garantieren eine aseptische und produktverlustarme Zellernte. Für die Laborphase gewährleisten kundenspezifische und individuell konfektionierte Single-Use-Lösungen die nötige Prozesssicherheit und Flexibilität. Für Hilfsprozesse, bei denen die Medien nicht mit produktberührenden Oberflächen in Berührung kommen, bietet das Unternehmen Sitzventile, Absperrklappen oder Kugelhähne.

Gemü Vertriebs AG CH-6343 Rotkreuz vertriebsag@gemue.ch www.gemue.ch

Mehr Platz für massiges Prüfgut Klimaprüfschränke bieten eine immer grössere Tiefe im Prüfraum und ermöglichen damit das Testen

von voluminöseren Bauteilen oder von mehreren Bauteilen gleichzeitig – bis hin zu kompletten Systemen. Dies kommt dem Trend zu zunehmend grösserem Prüfgut bei hohen Anforderungen an seine Testung entgegen. Gerade in der Pharmaindustrie schätzt man Klimaprüfschränke mit gleichmässiger Luftumströmung und exakter Umtemperierung. So kommen zum Beispiel zusätzlich zu Prüfschränken mit typischen Grössen von 180, 340 und 600

Litern grössere Varianten mit einem Raumvolumen von 1000, 1500 und 2000 Litern hinzu. Diese neuen Schrankgrössen sind geeigneterweise mit Temperaturänderungsraten von 3 und 5 Kelvin pro Minute ausgeführt. Anwender legen Wert auf ein entsprechend dem höheren Volumen vergrössertes Wasserbad und auf eine Regelung der Absolutfeuchte. Wichtig sind darüber hinaus leistungsstarke LED-Leuchten im Innenraum sowie eine LED-Statusleiste aussen an der Tür der Prüf-

schränke. Als Extraoption kann eine verdunkelbare Frontscheibe hinzukommen – ideal für Prüfzentren, die Geheimhaltungsvereinbarungen einzuhalten haben. Der Tipp: Anspruchsvolle nutzen Zusatzoptionen und individuelle Anpassungen.

Weiss Technik AG Switzerland CH-8852 Altendorf info.ch@weiss-technik.com www.weiss-technik.com

«Nase» für Pyrolysegas, «Auge» für Temperatur Gute Voraussetzungen für die Explosionsvermeidung: Während Messgeräte für Oberflächentemperaturen ihr Sichtfeld in Detektionszonen mit je eigenem TemperaturGrenzwert unterteilen, bewerten Pyrolysegas-Detektoren unmittelbar das Prozessverhalten bei thermischen Zersetzungen. In der modernen Auslegung ist beiden Gerätetypen eines gemeinsam: die prozessgerechte Datengewinnung und -bewertung. Denn ein Bauteil wird nicht unbedingt an allen Stellen gleichmässig warm.

Darum verfügen zeitgemässe Oberflächentemperatur-Messgeräte über ein «Auge» mit differenziertem Blick. Sie melden nicht nur dann einen gefährlichen «Hotspot», wenn die Oberfläche insgesamt zu heiss wird, sondern auch, wenn an einzelnen Stellen eine GrenzwertÜberschreitung auftritt. Dabei lassen sich sogar für unterschiedlichen Zonen unterschiedliche Grenzwerte vorgeben. Ähnlich entwickeln sich Pyrolysegas-Detektoren zu chemischen «Nasen» mit Köpfchen: Sie melden

nicht nur die Grenzwertüberschreitung eines einzelnen Gases, sondern messen gleich mehrere (CO, HC, H2 und NOx), zeigen den Anstieg einer Einzelkonzentration über das gewohnte Niveau an und bilden, dank eines integrierten Auswertealgorithmus, sogar das Prozessverhalten insgesamt ab.

Paliwoda AG CH-8703 Erlenbach info@paliwoda.ch www.paliwoda.ch

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PRODUKTE

Feingetunte Thermoshaker mit Blockerkennung Moderne Thermoshaker für das Labor bieten eine zuverlässige Feinabstimmung der Temperatur und weiterer Parameter in kleinen Schritten und ein schnelles Auswechseln der Blöcke mit automatischer Blockerkennung. In der Praxis sieht das zum Beispiel so aus: Die einstellbaren Parameter sind Solltemperatur, Prozesszeit und Schüttelfrequenz. Die Schüttelfrequenz ist in 10er-Schritten einstellbar, die Temperatur in 0,1- ° C-Schritten. Ein TFT-Display

zeigt gleichzeitig die Soll- und Istwerte an. Die Shaker arbeiten mit runder bzw. kreisender Bewegung im Dauer- oder im Timerbetrieb, der von 1 min bis 99 h in 1-minSchritten einstellbar ist. Die Serie kann mit bis zu 9 unterschiedlichen Programmen in jeweils 6 Schritten programmiert werden. Vorzugsweise stehen zwei Typen zur Verfügung. Der erste davon (Ausführung «Heizen») arbeitet im Temperaturbereich von 5 ° C über Raumtemperatur bis +99,5 ° C, der

zweite Typ (Ausführung «Heizen und Kühlen») von –15 ° C bis +99,5 ° C. Optional sind Wechselblöcke mit einer magnetischen Halterung erhältlich. Sie ermöglicht einen schnellen Wechsel, wobei das Gerät die Blöcke automatisch erkennt.

Roth AG CH-4144 Arlesheim info@carlroth.ch www.carlroth.ch

Schnell Klarheit über Elektrolyt-Qualität Flüssige Elektrolyte lassen sich mit U V/ V is-Spek t ralphotometer n schnell, einfach und kostengünstig auf ihre Eignung für Lithium-IonenBatterien mit hoher Leistung und Lebensdauer prüfen. Mit Hilfe von Referenzskalen kommt das Analytiklabor zu sofort verwertbaren Ergebnissen für die Qualität eines Elektrolyts. Diese wiederum stellt eine entscheidende Grösse für die Güte der Batterien dar, denn die Elektrolytflüssigkeit ermöglicht das reibungslose Zusammenspiel zwischen Ionen, Anode und Kathode. Aktuelle UV/Vis-Spektrometer spüren selbst geringe Verunreinigungen im Elektrolyten in Sekundenschnelle auf – und dies ohne aufwendige Probenvorbereitung. Dabei gleichen

die Geräte entweder den gemessenen Farbwert des Elektrolyts mit bereits hinterlegten Farbreferenzskalen ab und decken so Abweichungen auf. Oder sie messen den Anteil des UV- und sichtbaren Lichts, den die bestrahlte Elektrolytlösung absorbiert beziehungsweise durchlässt, was den Reinheitsgrad der Probe anzeigt. Beide Verfahren schaffen schnell Klarheit über die Qualität. Ausserdem können Anwender mittels UV/ Vis-Spektralphotometrie den natürlichen Leistungsverlust von Batterien analysieren. Mettler-Toledo (Schweiz) GmbH CH-8606 Greifensee info.ch@mt.com www.mt.com

Partikel für die Next-Generation-ADC-Analytik Mit neuen Partikelkonstruktionen für die hydrophobe Interaktionschromatographie (HIC) lassen sich variabel konjugierte AntikörperWirkstoff-Konjugate (ADCs) auftrennen und insbesondere die wichtige Drug-Antibody-Ratio (DAR) zuverlässig bestimmen. Auf der Basis der innovativen Partikelkonstruktionen von Tosoh Bioscience, einem japanischen Hersteller von Chromatographieprodukten, ist eine HPLC-Säule für die HIC ent-

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standen. Sie wurde speziell für die Analytik von ADCs entwickelt. Damit lassen sich variabel konjugierte ADC-Varianten besser auftrennen als mit herkömmlichen Partikeln. Dieser Durchbruch der nächsten Generation in der porenfreien Partikeltechnologie macht die DAR-Analyse zuverlässiger und verbessert die Trenneffizienz. Die Säule verbindet diese Leistung mit Robustheit und setzt damit einen neuen Industriestandard.

Aufgrund ihrer technischen Leistungsfähigkeit vereinfacht diese Säule die Methodenentwicklung und den Technologietransfer für DAR-Analysen. Darüber hinaus verbessern sich sowohl die Genauigkeit als auch die Effizienz von Qualitätskontrollen. Sebio GmbH CH-4450 Sissach info@sebio.ch www.sebio.ch

PRODUKTE

Asecos setzt Gefahrstoffbroschüre neu auf Fachinformationen, Gesetze und Verordnungen zur sicheren Lagerung und zum sicheren Umgang mit Gefahrstoffen: Asecos, Expertin für Gefahrstofflagerung und -handling, bietet in ihrem Nachschlagewerk alles Wissenswerte zum Thema Gefahrstofflagerung und -handling in einer überarbeiteten Neuauflage an. Bei der Lagerung von Gefahrstoffen sind viele Vorschriften zu beachten. Internationale Verordnungen und Richtlinien, nationale Gesetze und Vorgaben mit den dazugehörigen technischen Regeln, berufsgenossenschaftliche Vorschriften usw. Einen Überblick über den aktuellen Wissensstand bietet die 200-seitige Gefahrstoffbroschüre von Asecos, praxisnah und

verständlich aufbereitet. Die komplexe Thematik ist in zehn Kapitel gegliedert und enthält Begriffserklärungen, Definitionen und Kennzeichnungen. Was fordert die Gefahrstoffverordnung? Wie erfolgt eine Gefährdungsbeurteilung für Tätigkeiten mit Gefahrstoffen? Was muss bei

der Lagerung entzündbarer Flüssigkeiten hinsichtlich der Räume und auch der Zusammenaufbewahrung verschiedener Produkte beachtet werden? Diese und weitere Fragen werden u.a. mit Hilfe von Zusammenfassungen, Tabellen und Praxisbildern beantwortet. Ebenfalls Thema ist die Lagerung von Ge-

fahrstoffen in Sicherheitsschränken nach den europäischen Normen DIN EN 14470-1 und DIN EN 14470-2. Darüber hinaus finden Anwender Tipps zum richtigen Umgang mit den einzelnen Stoffklassen wie Säuren und Laugen oder akut toxischen und brandfördernden Stoffen. Abgerundet wird das Nachschlagewerk durch Hinweise zur Entsorgung von Gefahrstoffen. Die Broschüre kann unter info@ asecos.com kostenfrei vorbestellt werden mit dem Betreff «Vorbestellung Gefahrstoffbroschüre».

Asecos Schweiz AG CH-6264 Pfaffnau info@asecos.ch www.asecos.com

Neue Norm für organischen Kohlenstoffgehalt Zur Charakterisierung von Böden und festen Abfällen anhand des Gesamtkohlenstoffs wurde kürzlich eine neue europäische Norm veröffentlicht, die von der Schweiz übernommen werden dürfte. Die EN 17505 legt ein Verfahren zur differenzierten Bestimmung des organischen Kohlenstoffgehalts (TOC400), des oxidierbaren Restkohlenstoffs (ROC, zum Beispiel von Braunkohle, Steinkohle, Holzkohle und Russ) und des anorganischen Kohlenstoffs (TIC900)

mit der Temperaturrampen-Methode fest. Hierbei werden definierte, steigende Ofentemperaturen verwendet, um die Kohlenstofffraktionen getrennt zu messen. Die neue europäische Norm basiert auf der deutschen DIN 19539 und enthält Richtlinien für Labore, die mit der TemperaturrampenMethode den Gehalt an TOC400, ROC und TIC900 in Böden und festen Abfällen messen. Als Referenzproben werden trockene Feststoffproben wie Sedimente, Böden,

Böden mit anthropogenen Beimengungen und feste Abfälle aufgeführt.

Es wird erwartet, dass die Norm von den Mitgliedsstaaten des CEN (Europäisches Komitee für Normung) unverändert übernommen wird. Hierzu zählt die Schweiz, ausserdem der Grossteil Europas und das Vereinigte Königreich.

Elementar Analysensysteme GmbH D-62505 Langenselbold info@elementar.com www.elementar.com

Standard-Reagenzien für diskrete Analysatoren Für diskrete Analysatoren stehen jetzt gebrauchsfertige Analysereagenzien mit besonders langer Haltbarkeit zur Verfügung. Diskrete Analysatoren sind aus der Analyse von Flüssigkeiten nicht mehr wegzudenken. Zum Beispiel haben sie sich für die Beurteilung von Bier, Wein, Saft, Trinkwasser, Abwasser und Brauchwasser unter Berücksichtigung der Anforderungen der US-Umweltschutzbehörde (US EPA) und der Normen von ASTM, ISO und DIN bewährt.

Die Herstellung der notwenigen Chemikalien für die einzelnen Analyten ist allerdings häufig komplex und arbeitsintensiv, und die selbst hergestellten Lösungen müssen häufig sofort verbraucht werden. Die amerikanische Firma Inorganic Ventures hat nun gebrauchsfertige Analysereagenzien mit langer Haltbarkeit für diskrete Analysatoren entwickelt. Die Reagenzien sind gebrauchsfertig abgefüllt in 500-ml-LDPE-Flaschen und sind, zum Reduzieren der Verdunstung, in aluminiumbe-

schichten Beuteln verpackt (TCTBeutel). Zurzeit sind mit diesen Discrete-Analyzer-Reagenzien Untersuchungen von vier Parametern möglich (Chlorid, Sulfat, Phosphat und Ammonium). Beratung und Vertrieb in Deutschland, Österreich und der Schweiz übernimmt die Firma Spetec in Erding. Spetec GmbH D-85435 Erding info@spetec.de www.spetec.de

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