Das Projekt "Entwicklung und Erprobung von Immunoaffinitaetsmedien zur selektiven Anreicherung von Pestiziden und polycyclischen aromatischen Kohlenstoffen am Beispiel des Herbizides 2,4-Dichlorphenoxyessigsaeure (2,4-D) und Pyren bei der Analyse von ..." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Institut für Wasserchemie und Chemische Balneologie und Lehrstuhl für Hydrogeologie, Hydrochemie und Umweltanalytik durchgeführt.
Das Projekt "Mikrosystemtechnik in der Biosensorik (MIBIK)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Münster, Institut für Chemo- und Biosensorik durchgeführt. Das Vorhaben zielt auf die Loesung grundlegender Kompatibilitaetsprobleme zwischen den Hochtechnologien Mikrosystemtechnik und Biotechnologie, um die Biosensorik auf der Basis mikroelektronischer Technologien einer breiten Anwendung zugaenglich zu machen. Dabei werden neuartige Mikroelektrodenarrays entwickelt, die sich technologisch und strukturell grundlegend voneinander unterscheiden und in vergleichenden Untersuchungen hinsichtlich ihrer Eigenschaften, als Transducer fuer amperometrische Biosensoren zu fungieren, validiert. Durch die Adaption mikroelektronischer Verfahren zum Aufbringen gassensitiver bzw. semipermeabler Membranen sowie eines stabilisierten biologischen Rezeptorsystems auf Si-strukturierte Sensorstrukturen, sind die Voraussetzungen fuer die Entwicklung von MST-Biosensoren zu schaffen. Modellhaft wird das Konzept sowohl am Beispiel eines Immunosensorsystems als auch eines Enzymsensors zur immunochemischen Bestimmung des umweltrelevanten Pestizids 2,4-Dichlorphenoxiessigsaeure (2,4-D) bzw. zur enzymatischen Messung anorganischen Phosphats erprobt.
Das Projekt "Immunosensoren zur Bioprozesskontrolle und Umweltanalytik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ADW - Zentralinstitut für Molekularbiologie durchgeführt. Immunosensoren erweitern die Palette der Messparameter von Biosensoren um mehrere Groessenordnungen; bei Entwicklung von zuverlaessigen kostenguenstigen Immunosensoren werden prinzipiell alle imunogenen Substanzen einer Messung zugaenglich. Es sind neuartige Immunosensoren zu entwickeln fuer - die Prozesskontrolle von Saeugerzellkulturen, die einen direkten automatisierten Nachweis von hochmolekularen Produkten genmanipulierter Zellen on-line ermoeglichen (Prototyp fuer monoklonale Antikoerper, Erweiterung fuer menschliches Wachstumshormon, Interleukin-2, Interferone, Gerinnungsfaktoren); - den Nachweis von niedermolekularen Schadstoffen und Umweltgiften in biologischem Material und Umweltproben (Wasser, Boden) (Prototyp fuer das Herbizid 2,4 -Dichlorphenoxyessigsaeure; 2,4-D, Erweiterung auf Dikegulac, Trichloressigsaeure).
Das Projekt "Modellierung von Pestizid-Boden Wechselwirkungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wien, Institut für Theoretische Chemie und Molekulare Strukturbiologie durchgeführt. Ein wesentliches Ziel des Projektes war es, am Beispiel ausgewählter Modellverbindungen die Wechselwirkung organischer Moleküle (Pflanzenschutzmittel) mit den mineralischen und organischen Bestandteilen im Boden mittels theoretischer Methoden zu berechnen. Da die Huminstoffe und mineralische Bodenbestandteile von sehr großer Komplexität und Variabilität sind, ist es zumindest derzeit praktisch unmöglich, diese Substanzen in ihrer Gesamtheit zu modellieren. Es wurden Vereinfachungen und Idealisierungen vorgenommen, um das Pestizidverhalten modellhaft zu beschreiben. Damit sind wir dem Gesamtziel, nämlich die Basis für ein Simulationsmodell für das Verhalten von organischen Schadstoffen im Boden zu schaffen, näher gekommen.Folgende wesentliche Fortschritte wurden erzielt und zwar auf den Gebieten (i) des Verhaltens von freiem Al3+ in der Bodenlösung und dessen Interaktion mit organischen Säuren (ii) der Modellierung von Adsorptionsprozessen ausgewählter Modellmoleküle an mineralischen Oberflächen von Kaoliniten und (iii) der Untersuchung der Wechselwirkung zwischen typischen funktionellen Gruppen von Huminstoffen und Pestiziden:- Es wurde die Komplexbildung des hydratisierten Aluminiums mit Acetat, Citrat und Oxalat untersucht. Dabei wurden Ergebnisse für die Gasphase und flüssige Phase verglichen. Detaillierte Ergebnisse über Strukturen und thermodynamische Parameter (inklusive der Gibbs Free Energy) liegen vor. Bei diesen Studien wurden mono- und bidentate Komplexe und verschieden starker Ersatz der Wasserionen Al-Hydoxokomplexes durch die organischen Säuren verglichen. Als besonders stabile Komplexe wurden jene mit Citratliganden erkannt.- Ein weiterer Schwerpunkt betraf die Wechselwirkung ausgewählter Modellmoleküle mit Kaolinit/Dickitoberflächen. Dazu wurde vorerst die Struktur optimiert und die Dyanmik der Wasserstoffbindungen untersucht. Um die Wechselwirkungen untersuchen zu können wurde ein ONIOM Clustermodell erstellt. Basierend auf diesem Modell wurden Berechnungen zu Interaktionen von Wasser und Acetat an den Mineraloberflächen (sowohl für die Tetraederseite als auch für die Oktaederseite) durchgeführt. Moleküldynamiksimulationen unterstrichen die zunächst mit dem Clustermodell erzielten Ergebnisse. In beiden Fällen konnte nachgewiesen werden, dass Wasser und Acetat an der okatedrischen Seite sehr stark gebunden werden und mehrere Wasserstoffbrückenbindungen ausbilden. An der tetraedrischen Seite waren die Bindungen wesentlich schwächer. 2,4D wurde als Pestizidmodellsubstanz herangezogen, wobei sich herausstellte, daß 2,4D etwas schwächer gebunden wird als Acetat unter gleichen Bedingungen.Auf dem Gebiet der Wechselwirkungen mit Huminstoffen wurden wichtige funktionelle Gruppen für Modellstudien ausgewählt. So berechneten wir Interaktionen von 2,4D mit Carboxyl/Carboxylat. Ein weiterer Vereinfachungsschritt ersetzte 2,4D durch Essigsäure. Wechselwirkungen zwischen Essigsäure und Essigsäure, Methanol, Acetaldehyd, Phenol, Acetamid und Am