Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BASF SE durchgeführt. Mit dem Zebrabärblingsembryo als zentralem experimentellem Modell sollen die Grundlagen für die Prädiktion der pränatalen Entwicklungstoxizität auf Basis des Adverse Outcome Pathway (AOP) Konzeptes gelegt werden. Der Fischembryo wurde ausgewählt, da es das einzige Alternativmodell ist, das die komplexen Differenzierungsvorgänge eines Organismus repräsentiert, aber sich dennoch für kleinskalige Hochdurchsatz-Analysen eignet. Durch AOP-verknüpfte Analysen sollen Tierversuche (OECD 414, pränatale Entwicklungstoxizität) reduziert werden. Die geplanten Analysen beinhalten eine innovative Bild-gestützte Phänotypen-Analyse, sowie Konzentrations- und Zeit-abhängige Transkriptom- und Metabolomanalysen. Das angestrebte Verfahren soll kurz- und mittelfristig für das Screening von Chemikalien und Wirkstoffen eingesetzt werden, wodurch frühzeitig in der Entwicklung neuer Substanzen potentielle Schadwirkungen erkannt und damit Tierversuche in der späteren Zulassung vermieden werden. Langfristig, in Kombination mit ggf. weiteren experimentellen und in silico Modellen, ergibt sich auch eine Anwendung im regulativen Bereich. Um die Machbarkeit des Verfahrens zu demonstrieren werden zwei für Menschen relevante Substanzgruppen auf der Basis von Säugerphenotypen (Induktoren einer Gaumenspalte, Angiogenese-Hemmer) untersucht. Durch Verknüpfung mit dem Adverse Outcome Pathway (AOP) Konzept werden Parameter identifiziert, die für eine alternative Prüfstrategie zur pränatalen Entwicklungstoxizität, z.B. im Rahmen einer integrierten Teststrategie oder eines Read Across, genutzt werden können.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ - Fachbereich Analytik und Ökotoxikologie - Department Bioanalytische Ökotoxikologie durchgeführt. Mit dem Zebrabärblingsembryo als zentralem experimentellem Modell sollen die Grundlagen für die Prädiktion der pränatalen Entwicklungstoxizität auf Basis des Adverse Outcome Pathway (AOP) Konzeptes gelegt werden. Der Fischembryo wurde ausgewählt, da es das einzige Alternativmodell ist, das die komplexen Differenzierungsvorgänge eines Organismus repräsentiert, aber sich dennoch für kleinskalige Hochdurchsatz-Analysen eignet. Durch AOP-verknüpfte Analysen sollen Tierversuche (OECD 414, pränatale Entwicklungstoxizität) reduziert werden. Die geplanten Analysen beinhalten eine innovative Bild-gestützte Phänotypen-Analyse, sowie Konzentrations- und Zeit-abhängige Transkriptom- und Metabolomanalysen. Das angestrebte Verfahren soll kurz- und mittelfristig für das Screening von Chemikalien und Wirkstoffen eingesetzt werden, wodurch frühzeitig in der Entwicklung neuer Substanzen potentielle Schadwirkungen erkannt und damit Tierversuche in der späteren Zulassung vermieden werden. Langfristig, in Kombination mit ggf. weiteren experimentellen und in silico Modellen, ergibt sich auch eine Anwendung im regulativen Bereich. Um die Machbarkeit des Verfahrens zu demonstrieren werden zwei für Menschen relevante Substanzgruppen auf der Basis von Säugerphenotypen (Induktoren einer Gaumenspalte, Angiogenese-Hemmer) untersucht. Durch Verknüpfung mit dem Adverse Outcome Pathway (AOP) Konzept werden Parameter identifiziert, die für eine alternative Prüfstrategie zur pränatalen Entwicklungstoxizität, z.B. im Rahmen einer integrierten Teststrategie oder eines Read Across, genutzt werden können.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V., Institut für Mikroanalysesysteme durchgeführt. Ziel des im Folgenden beschriebenen Vorhabens ist es eine Plattform für in vitro Experimente mit Mikrotumoren aus humanem Gewebe bereitzustellen, welche sowohl den Anforderungen der pharmazeutischen Wirkstoffforschung als auch der personalisierten Medizin hinsichtlich Miniaturisierung, Standardisierung, Automatisierung, Flexibilität und Durchsatz genügt. Im Gegensatz zu Tierversuchen und aktuellen Alternativen, wie 'Organ-on-chip' Konzepte, wird im vorliegenden Projekt ein 'Chip-freier' in vitro Ansatz verfolgt auf Basis einer konventionellen 384-Mikrotiterplatte. Durch die vollautomatische Durchführung mittels einer im Projekt zu entwickelnden Prozessierungsplattform wird sowohl ein bisher unerreichter Durchsatz, als auch eine Flexibilität hinsichtlich der Prozessführung erreicht, welche weit über die Möglichkeiten von Chip-basierten Ansätzen hinausgehen. Mit Hilfe von dreidimensionalen Mikrotumoren soll die Prädiktivität von präklinischen Studien optimiert werden, so dass am Ende einerseits Patienten-spezifischere Wirksubstanzen entstehen, bzw. identifiziert werden können und auch die Zahl der Tierversuche minimiert wird (Reduce). Des Weiteren können Wirksubstanzen durch Testung an physiologisch relevanten 3D Tumormodellen in sich anschließenden in vivo Experimenten besser dosiert werden, was zu einer Minderung des Tierleids beiträgt (Refine).
Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von 2cureX GmbH durchgeführt. Ziel des im Folgenden beschriebenen Vorhabens ist es eine Plattform für in vitro Experimente mit Mikrotumoren aus humanem Gewebe bereitzustellen, welche sowohl den Anforderungen der pharmazeutischen Wirkstoffforschung als auch der personalisierten Medizin hinsichtlich Miniaturisierung, Standardisierung, Automatisierung, Flexibilität und Durchsatz genügt. Im Gegensatz zu Tierversuchen und aktuellen Alternativen, wie 'Organ-on-chip' Konzepten, wird im vorliegenden Projekt ein 'Chip-freier' in vitro Ansatz verfolgt auf Basis einer konventionellen 384-Mikrotiterplatte. Durch die vollautomatische Durchführung mittels einer im Projekt zu entwickelnden Prozessierungsplattform wird sowohl ein bisher unerreichter Durchsatz, als auch eine Flexibilität hinsichtlich der Prozessführung erreicht, welche weit über die Möglichkeiten von Chip-basierten Ansätzen hinausgehen. Mit Hilfe von dreidimensionalen Mikrotumoren soll die Prädiktivität von präklinischen Studien optimiert werden, so dass am Ende einerseits Patienten-spezifischere Wirksubstanzen entstehen, bzw. identifiziert werden können und auch die Zahl der Tierversuche minimiert wird (Reduce). Des Weiteren können Wirksubstanzen durch Testung an physiologisch relevanten 3D Tumormodellen in sich anschließenden in vivo Experimenten besser dosiert werden, was zu einer Minderung des Tierleids beiträgt (Refine).
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK), Professur für Anwendungsentwicklung durchgeführt. Ziel des im Folgenden beschriebenen Vorhabens ist es eine Plattform für in vitro Experimente mit Mikrotumoren aus humanem Gewebe bereitzustellen, welche sowohl den Anforderungen der pharmazeutischen Wirkstoffforschung als auch der personalisierten Medizin hinsichtlich Miniaturisierung, Standardisierung, Automatisierung, Flexibilität und Durchsatz genügt. Im Gegensatz zu Tierversuchen und aktuellen Alternativen, wie 'Organ-on-chip' Konzepte, wird im vorliegenden Projekt ein 'Chip-freier' in vitro Ansatz verfolgt auf Basis einer konventionellen 384-Mikrotiterplatte. Durch die vollautomatische Durchführung mittels einer im Projekt zu entwickelnden Prozessierungsplattform wird sowohl ein bisher unerreichter Durchsatz, als auch eine Flexibilität hinsichtlich der Prozessführung erreicht, welche weit über die Möglichkeiten von Chip-basierten Ansätzen hinausgehen. Mit Hilfe von dreidimensionalen Mikrotumoren soll die Prädiktivität von präklinischen Studien optimiert werden, so dass am Ende einerseits Patienten-spezifischere Wirksubstanzen entstehen, bzw. identifiziert werden können und auch die Zahl der Tierversuche minimiert wird (Reduce). Des Weiteren können Wirksubstanzen durch Testung an physiologisch relevanten 3D Tumormodellen in sich anschließenden in vivo Experimenten besser dosiert werden, was zu einer Minderung des Tierleids beiträgt (Refine).
Das Projekt "NIP II: F&E-Machbarkeitsstudie für ein mit Flüssigwasserstoff betriebenes Kreuzfahrtschiff für den globalen Einsatz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Carnival Maritime GmbH durchgeführt. Im Vorhaben wird eine Entscheidungsgrundlage für eine ambitionierte Technologiestrategie geschaffen: Die Ablieferung eines emissionsfreien Kreuzfahrtschiffes innerhalb dieser Dekade. Hierfür wird die Anwendung von flüssigem Wasserstoff als Energieträger in Kombination mit Brennstoffzellen als Energiewandler an einer konkreten Designstudie mehrdimensional bewertet. Technologische Hürden, Aussichten auf die Regelentwicklung, Versorgungskonzepte, vor allem aber die technische Ausgestaltung eines Kreuzfahrtschiffes und die daraus resultierenden Bau- und Betriebskosten werden fundiert untersucht. Die Ergebnisse für diese Technologieoption werden mit alternativen Konzepten verglichen, um eine verlässliche Strategieentscheidung zu treffen. Diese wird die Bestellung einer Bauserie von Kreuzfahrtschiffen perspektivisch vorbereiten und wird daher als höchst relevant für die Marktaktivierung, für die PtX-, Brennstoffzellen- und Schiffsbauindustrie in Deutschland angesehen.
Das Projekt "Zukunft einer nachhaltigen Mobilität für mehr Umwelt- und Klimaschutz im Verkehr (Wettbewerbsbüro)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IFOK GmbH durchgeführt. Der Wettbewerb soll jene Beiträge prämieren, die einen echten Beitrag zur nachhaltigen Gestaltung der Mobilität der Zukunft leisten. Dabei ist darauf zu achten, dass die vorgestellten Projekte nicht nur Einzellösungen darstellen, sondern ihr Konzept auch auf andere Kommunen übertragen werden kann. Eine solche Skalierbarkeit ermöglicht es, dass aus den eingereichten Beiträgen Ideen für weitere Kommunen abgeleitet werden können. Weiterhin sollen die Konzepte wirtschaftlich umsetzbar sein und eine tatsächliche Alternative zu herkömmlichen und bereits bekannten Mobilitätskonzepten anbieten. Damit der Wettbewerb auch tatsächlich die Entwicklung und Umsetzung weiterer Projekte anregt, ist auch im Anschluss an den eigentlichen Wettbewerb Aufmerksamkeit für die Ergebnisse zu erzeugen. Dies geschieht etwa durch eine strukturierte Aufbereitung aller Wettbewerbsbeiträge. Diese kann anderen Gebietskörperschaften als Inspiration und als Grundlage für anderweitige Forschungen oder Modellprojekten dienen. Für den Wettbewerb gilt es neben Gebietskörperschaften jene Akteure zu erreichen, die nachhaltige und innovative Mobilitätskonzepte entwickeln und umsetzen. Dazu gehören auch Akteure, die durch interdisziplinäres Knowhow zur Entwicklung neuartiger Konzepte beitragen können. So vielfältig wie nachhaltige Mobilitätslösungen sein können, so breit ist auch das potenzielle Teilnehmerfeld, das angesprochen werden soll: von etablierten Unternehmen bis hin zu Start-ups, von Städte- und Landschaftsplanern über Architekten, von öffentlichen Verwaltungen über öffentliche Unternehmen bis hin zu Privatunternehmen und schließlich von individuell erbrachten Innovationen bis hin zu kollaborativen Ansätzen, von gewinnorientierten Unternehmen bis hin zu erkenntnisorientierten Forschungsinstituten.
Das Projekt "Optimierung von Erkundungsstrategie und Qualitätssicherung beim Einsatz von Feldanalytik in der Altlastenbeareitung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Sachverständigenbüro Dr. Thomas Ertel durchgeführt. In der Altlastenbearbeitung hat sich der Einsatz von Vor-Ort-Analytik bisher nur in sehr begrenztem Umfang durchgesetzt. Dies ist mit darin begründet, daß die erhaltenen Meßwerte den aus der Laboranalytik erwachsenen Ansprüchen nicht genügen. Erst in den letzten Jahren findet hier ein Umdenken statt, nicht zuletzt verursacht durch den zunehmenden Kostendruck. Ferner stellt sich immer häufiger die Frage nach der Qualität der Ergebnisse. Unter Qualität ist aber nicht der einzelne Meßwert sondern das gesamte Untersuchungsziel zu verstehen. Altlasten oder Altstandorte besitzen oft eine sehr heterogene Schadstoffverteilung, deren Erkundung und Beschreibung, abhängig vom Qualitätsziel, eine Vielzahl von Sondierpunkten erfordert. Der Einsatz von Vor-Ort-Analytik bei der Altlastenerkundung erfordert gegenüber der herkömmlichen Vorgehensweise jedoch neue Erkundungsstrategien und angepaßte Konzepte der ergebnisorientierten Qualitätssicherung. Da die reale Schadstoffverteilung an echten Fällen nicht bekannt ist, lassen sich diese alternativen Konzepte nur sehr schwer mit der herkömmlichen Vorgehensweise vergleichen. In der Versuchseinrichtung zur Grundwasser- und Altlastensanierung (VEGAS) liegen dagegen genau beschriebene Schadstoffverteilungen bei unterschiedlichen Projekten vor. Für unser Projekt wurde ein Versuchsbehälter zur Grundwassersanierung einer BTEX-Kontamination verwendet, bei dem 63 Meßstellen in einer Ebene auf einer Fläche von 54 m2 angeordnet sind. Dadurch ist die Schadstoffverteilung mit sehr hoher Auflösung bekannt. Die herkömmliche Vorgehensweise bei der Altlastenerkundung arbeitet mit starren Unter-suchungsrastern bei einer räumlichen und zeitlichen Trennung von Sondierung und Analytik. Der Einsatz von Vor-Ort-Analytik ermöglicht die Strategie der 'ergebnisgesteuerten Probenahme'. Dabei erfolgt die Festlegung weiterer Probenahmepunkte auf Grundlage der zuvor erhaltenen Ergebnisse.
Das Projekt "A1: Prozessführung und Stabilisierung hochdynamischer Verbrennungsvorgänge in Brennkammern - A2: Modellbasierte Mehrgrößenregelung von Verbrennungsmotoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen University, Institut für Technische Verbrennung durchgeführt. Die Bereitstellung von Energie spielt für den häuslichen Bedarf, für Prozesswärme und für den Transport von Menschen und Gütern eine wichtige Rolle. Voraussetzung dafür ist auf absehbare Zeit nach wie vor die Verfügbarkeit und vor allem die effektive technische Nutzung von fossilen Brennstoffen. Diese bestehen im Wesentlichen aus Kohlenwasserstoffen, die aus Kohle, Erdöl und Erdgas gewonnen werden und entsprechend der technischen Anwendung aufbereitet werden. Auch für alternative Konzepte wie z. B. die Brennstoffzelle, wird man den dort benötigten Wasserstoff zu großen Teilen zunächst aus fossilen Brennstoffen herstellen. Gerade für das Transportwesen erscheint die Verwendung flüssiger Kohlenwasserstoffe wegen ihrer großen Energiedichte unverzichtbar. Die Verbrennung von Kohlenwasserstoffen bringt jedoch eine Reihe bekannter Nachteile mit sich. Dies sind zum einen die bei den herkömmlichen Brennverfahren entstehenden Emissionen von Schadstoffen wie Stickoxiden (NOx) und Ruß, die erheblich zur städtischen und regionalen Luftverschmutzung beitragen; zum anderen sind es die Emissionen von CO2, das als Treibhausgas für den Anstieg der Temperatur in der Erdatmosphäre und damit für die Veränderung des globalen Klimas verantwortlich gemacht wird. Die Verringerung des Schadstoffausstoßes ist daher ein wichtiges Forschungsziel in diesen Bereichen. So konnten bei stationären Gasturbinen durch den vor einigen Jahren erfolgten Übergang von der diffusionskontrollierten Verbrennung zur vorgemischten Verbrennung die Schadstoffemissionen wesentlich reduziert werden, da durch die Homogenisierung Temperaturspitzen vermieden wurden. Es stellten sich jedoch unerwünschte selbsterregte thermo-akustische Instabilitäten ein. Auch bei Motoren werden auf breiter Front neue Brennverfahren entwickelt, die den Anforderungen nach niedrigeren Emissionen bei gleichzeitig hoher Effizienz genügen. Diese sind die als HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) oder CAI (Controlled Auto-Ignition) bezeichneten Brennverfahren, die wie moderne Gasturbinen durch Homogenisierung und Abgasrückführung hohe Spitzentemperaturen vermeiden und damit die NOx- und Rußemissionen deutlich senken können. Auch hier stellen sich jedoch Verbrennungsinstabilitäten in Form von räumlich und zeitlich zufällig verteilten Selbstzündungen ein. Somit zeigt sich bei so unterschiedlichen technischen Anwendungen wie Gasturbinen und Motoren nahezu zeitgleich eine Abkehr von der mischungskontrollierten Hochtemperatur-Verbrennung und eine Hinwendung zur homogenisierten Verbrennung bei im Mittel niedrigeren Temperaturen. Dies führt jedoch in beiden Fällen zum Auftreten von Verbrennungsinstabilitäten. Da nicht erwartet werden kann, dass die genannten Instabilitäten durch verbrennungstechnische Maßnahmen allein behoben werden können, sollen sie durch Eingriffe in die Prozessführung kontrolliert werden. usw.
Das Projekt "B2: Untersuchungen zur Mischung in geschlossenen Brennräumen anhand holographischer Messmethoden - C1: Numerische Analyse von Brennkammerschwingungen anhand eines hybriden Fluidmechanik/Aeroakustik Verfahrens" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen University, Institut für Technische Verbrennung durchgeführt. Die Bereitstellung von Energie spielt für den häuslichen Bedarf, für Prozesswärme und für den Transport von Menschen und Gütern eine wichtige Rolle. Voraussetzung dafür ist auf absehbare Zeit nach wie vor die Verfügbarkeit und vor allem die effektive technische Nutzung von fossilen Brennstoffen. Diese bestehen im Wesentlichen aus Kohlenwasserstoffen, die aus Kohle, Erdöl und Erdgas gewonnen werden und entsprechend der technischen Anwendung aufbereitet werden. Auch für alternative Konzepte wie z.B. die Brennstoffzelle, wird man den dort benötigten Wasserstoff zu großen Teilen zunächst aus fossilen Brennstoffen herstellen. Gerade für das Transportwesen erscheint die Verwendung flüssiger Kohlenwasserstoffe wegen ihrer großen Energiedichte unverzichtbar. Die Verbrennung von Kohlenwasserstoffen bringt jedoch eine Reihe bekannter Nachteile mit sich. Dies sind zum einen die bei den herkömmlichen Brennverfahren entstehenden Emissionen von Schadstoffen wie Stickoxiden (NOx) und Ruß, die erheblich zur städtischen und regionalen Luftverschmutzung beitragen; zum anderen sind es die Emissionen von CO2, das als Treibhausgas für den Anstieg der Temperatur in der Erdatmosphäre und damit für die Veränderung des globalen Klimas verantwortlich gemacht wird. Die Verringerung des Schadstoffausstoßes ist daher ein wichtiges Forschungsziel in diesen Bereichen. So konnten bei stationären Gasturbinen durch den vor einigen Jahren erfolgten Übergang von der diffusionskontrollierten Verbrennung zur vorgemischten Verbrennung die Schadstoffemissionen wesentlich reduziert werden, da durch die Homogenisierung Temperaturspitzen vermieden wurden. Es stellten sich jedoch unerwünschte selbsterregte thermo-akustische Instabilitäten ein. Auch bei Motoren werden auf breiter Front neue Brennverfahren entwickelt, die den Anforderungen nach niedrigeren Emissionen bei gleichzeitig hoher Effizienz genügen. Diese sind die als HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) oder CAI (Controlled Auto-Ignition) bezeichneten Brennverfahren, die wie moderne Gasturbinen durch Homogenisierung und Abgasrückführung hohe Spitzentemperaturen vermeiden und damit die NOx- und Rußemissionen deutlich senken können. Auch hier stellen sich jedoch Verbrennungsinstabilitäten in Form von räumlich und zeitlich zufällig verteilten Selbstzündungen ein. Somit zeigt sich bei so unterschiedlichen technischen Anwendungen wie Gasturbinen und Motoren nahezu zeitgleich eine Abkehr von der mischungskontrollierten Hochtemperatur-Verbrennung und eine Hinwendung zur homogenisierten Verbrennung bei im Mittel niedrigeren Temperaturen. Dies führt jedoch in beiden Fällen zum Auftreten von Verbrennungsinstabilitäten. Da nicht erwartet werden kann, dass die genannten Instabilitäten durch verbrennungstechnische Maßnahmen allein behoben werden können, sollen sie durch Eingriffe in die Prozessführung kontrolliert werden. usw.
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