Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz Zentrum München Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (GmbH) - Institut für Strahlenschutz (ISS) durchgeführt. Zum Erhalt und Weiterentwicklung der Kompetenz in der Strahlenforschung sollen im Rahmen des Verbundprojekts 'TransAqua' in sechs Arbeitspaketen Nachwuchskräfte ausgebildet und neue Erkenntnisse auf folgenden Gebieten erarbeitet werden: Nachweis, Transport, Langzeitverhalten und Bilanzierung von Radionukliden in Schnee und Schmelzwasser sowie Grundwassersystemen, Abschätzung der Auswirkungen nuklearer Unfälle auf die städtische Trinkwasserversorgung und Stadtentwässerung, Inkorporation von Radionukliden aus wässrigen Ökosystemen und Validierung biokinetischer Stoffwechselmodelle. Zu den einzelnen Arbeitspaketen sind Meilensteine definiert, deren Erreichen in jährlichen Statusgesprächen überprüft und in einem gemeinsamen Zwischenbericht dokumentiert werden.
Das Projekt "Thermal perceptions of humans under climate change conditions in moderate and tropical-humid climate" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Meteorologisches Institut, Professur für Meteorologie und Klimatologie durchgeführt. Comparison of methods concerning the quantification of thermal comfort and thermal stress in regions with different climate. The assessment of thermal bioclimate based on the human energy balance requires the estimation of thermal indices by the use of measurements and modeling but also the verification of the results by people based on questionnaires.
Das Projekt "Schwerkraftempfindlichkeit bei der Entwicklung von Reflexen und Mechanismen der Schwerkraftperzeption bei auquatischen Vertebraten und Insekten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Ulm, Abteilung Neurobiologie durchgeführt. Schwerkraftperzeption und ihre Entwicklung lassen sich analysieren, wenn man Embryonen, larvale und adulte Tiere einer Mikro- und Hypergravitation (myg bzw. hg) aussetzt. Die Prüfung der Auswirkungen erfolgt über typische physiologische Reaktionen wie den statischen vestibulookularen Reflex (rVOR), das Elektromyogramm (EMG) von an der Kontrolle der Körperhaltung beteiligten Muskeln oder Bewegung allgemein. Xenopus laevis: In Erweiterung früherer Untersuchung mit jungen Kaulquappen wird eine automatische Befruchtung kurz nach Beginn der 10-tägigen myg-Behandlung sowie eine 10-tägige myg- und hg-Exposition alter Kaulquappen durchgeführt; rVOR-Tests nach Expositionsende. Fluggelegenheit im Rahmen der ESA Kubik-Programms. Pleurodeles waltl: Besitzt langsamerer rVOR-Entwicklung gegenüber Xenopus; in Ergänzung eines füheren Raumexperiments wird eine 10-tägige hg-Exposition durchgeführt, danach rVOR-Tests. Grille Acheta domesticus: Bewegungs- und EMG-Messungen an Beinen im Rahmen von Parabelflügen, um Mechanismen der für Mensch und Tier typischen propriozeptiven Schwerkraftperzeption zu analysieren. Automatisierte neurobiologische Experimente auf ISS und Satelliten, Bildung.
Das Projekt "Institut für Biologische Chemie und Ernährungswissenschaft der Universität Hohenheim" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Biologische Chemie und Ernährungswissenschaft (140) durchgeführt. Ein oft unterschätztes Hindernis für Nahrungsmittelsicherheit ist der sog. 'Versteckte Hunger' - Mikronährstoffmängel, die insbesondere bei Kindern und Schwangeren zu Unterernährung führen und die Entwicklung und Lebenserwartung oft dramatisch beeinträchtigen. Die am Lehrstuhl gemeinsam mit day med concept GmbH (Berlin) entwickelte Software CIMIP ('Calculator for identification of micronutrient inadequacy on population level') erlaubt, solche Defizite populationsspezifisch zu erkennen und ist damit ein wichtiges Planungswerkzeug für die Verbesserung der Nahrungsmittelsicherheit. Die Stärke von CIMIP ist die Berechnung der notwendigen Mikronährstoffversorgung unter Berücksichtigung typischer lokaler Ressourcen. In Hinblick auf 'Versteckten Hunger' verbesserte Ernährungspläne können helfen, den Bedarf an Grundnahrungsmitteln zu reduzieren. Dies trägt in BiomassWeb dazu bei, die Biomasseproduktion so anzupassen, dass nationale und internationale Märkte mit Biomasseprodukten für Nahrungs- und Nichtnahrungszwecke ausgewogen versorgt werden. Die für die Projekt-Fallstudien ausgewählten Anbaupflanzen (Cassava, Mais, Bananen) und ausgewählte lokale Nahrungsmittel werden auf Energie, Eiweiß, Vitamin A, Zink und Eisen analysiert, um ihre ernährungsphysiologische Qualität zu bestimmen. Zusammen mit Daten aus Umfragen zu lokal verfügbaren Nahrungsmitteln werden die Ergebnisse benutzt, um CIMIP an lokale Bedingungen anzupassen und lokale Nahrungsdefizite zu identifizieren.
Das Projekt "Entwicklung eines in vitro Modells der Blut-Rückenmarkschranke zur Untersuchung der Pathomechanismen des Schrankenversagens und pharmakologischer Interventionsmöglichkeiten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Mainz, Universitätsmedizin, Institut für Physiologie und Pathophysiologie durchgeführt. Störungen der Blut- und Rückenmarkschranke sind häufige Komplikationen von Rückenmarksverletzungen, die bis heute ausschließlich in Tierversuchen an Ratten, Mäusen und Kaninchen untersucht werden. Bei diesen Versuchen wird das Rückenmark meist mechanisch verletzt, so dass diese Versuche mit erheblichen Leiden, Schmerzen und Schäden verbunden sind. Die Überlebensrate der Tiere schwankt zwischen Stunden und Wochen. Diese belastenden Versuche sollen langfristig durch Versuche mit Zellen ersetzt werden. Eine besondere Rolle im Krankheitsgeschehen spielen Zellen, mit den Gefäße ausgekleidet sind (Endothelzellen). Ziel der auf ein Jahr angelegten Untersuchung ist die Entwicklung einer äußerst langlebigen Endothelzelllinie. Hierzu sollen bestimmte Zellen von Mäusen isoliert und kultiviert und mit diesen Zellen ein Modell entwickelt werden, um die Mechanismen der Schrankenstörung und deren pharmakologische Beeinflussung untersuchen zu können.
Das Projekt "Physiologie basierte Biokinetik von radioaktiven Substanzen und Therapeutika zu deren Dekorporation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Nukleare Entsorgung (INE) durchgeführt. *Für dosimetrische Abschätzungen im Strahlenschutz wird der Verlauf von radioaktiven Substanzen von der Aufnahme in den Körper bis zur Ausscheidung mathematisch in biokinetischen Modellen beschrieben. Physiologie basierte biokinetische Modelle gehen von den Abläufen im Körper aus und geben diese gewichtet wieder. Sie ähneln pharmakokinetischen Ansätzen, die sich aus den Kinetiken der Teilprozesse Resorption, Verteilung und Eliminierung eines Arzneimittels im Körper zusammensetzen. Im physiologisch basierten biokinetischen Modell werden wesentliche stoffliche Interaktionen, z.B. zwischen inkorporiertem Plutonium, dem zu seiner Dekorporation therapeutisch eingesetzten Komplexbildner DTPA sowie körpereigenen Substanzen identifiziert, bewertet und von der Aufnahme in den Körper bis zur Ausscheidung modelliert. Bei diesen Ansätzen ergeben sich die Transferraten von einem Körperkompartiment in ein anderes aus den chemischen, physikalischen und physiologischen Eigenschaften der beteiligten Moleküle und deren Umgebung. Mit physiologischem Wissen können wichtige Kompartimente des Körpers und die darin stattfindenden Reaktionen in Anlehnung an bereits vorhandene biokinetische Modelle, z.B. für Plutonium und DTPA optimiert werden. Dabei sollen die Reaktionen von Plutonium und DTPA im Körper, z.B. in den Geweben und Zellen, im Detail ermittelt, bewertet und physiologisch modelliert werden, um so vorhandene biokinetische Modelle realitätsnah für dosimetrische und therapeutische Zwecke zu optimieren.
Das Projekt "Bedeutung physiologischer und anthropometrischer Parameter für die Standardisierung und Bewertung von Human-Biomonitoring-Ergebnissen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin (ITEM) durchgeführt. Das Human-Biomonitoring (HBM) - das Messen von Schadstoffen in Proben vom Menschen - ist von zentraler Bedeutung für die Gesundheitsbezogene Umweltbeobachtung des Bundes: Überschreitungen von toxikologisch begründeten Beurteilungswerten, Belastungsunterschiede zwischen Bevölkerungsgruppen oder zeitliche Veränderungen von Schadstoffkonzentrationen in Körpermedien liefern wichtige Informationen für den gesundheitsbezogenen Umweltschutz. Parallel in den Humanproben bestimmte physiologische Parameter, bspw. der Eiweißgehalt im Blutplasma, oder individuelle anthropometrische Größen, bspw. das Körpergewicht, werden bislang nur wenig bei der Interpretation von HBM-Ergebnissen berücksichtigt. Diese Faktoren können jedoch insbesondere dann relevant sein, wenn Daten aus verschiedenen nationalen Studien miteinander verglichen werden sollen. Das Vorhaben zielt daher auf die Identifizierung von für das HBM relevanten physiologischen und anthropometrischen Parametern, die Priorisierung dieser Parameter u.a. nach wissenschaftlicher Aussagekraft, Verfügbarkeit und Analysekosten sowie der Erarbeitung von Empfehlungen zur sinnvollen Nutzung der Parameter im Rahmen der HBM-Aktivitäten in Deutschland und internationalen Kooperationen ab. Auf der Basis statistischer Auswertungen vorhandener HBM-Daten sollen darüber hinaus konkrete Maßnahmen für die stärkere Standardisierung von HBM-Ergebnissen durch die Einbeziehung von physiologischen und anthropometrischen Parametern in die Datenanalyse abgeleitet werden. Diese sollen die bevölkerungsbezogene und zeitliche Vergleichbarkeit von HBM-Daten weiter steigern und die Aussagekraft von Assoziationsanalysen zwischen HBM-Ergebnissen und gesundheitlichen Effekten weiter verbessern. Abschließend soll ein Konzept für eine Machbarkeitsstudie zur Umsetzung dieser Maßnahmen im Rahmen nationaler HBM-Aktivitäten entwickelt werden.
Das Projekt "Experimentelle und theoretische Untersuchungen mit dem Schwerpunkt: Erhöhung der Robustheit der Raumklimakonzepte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wuppertal, Fachbereich D - Architektur, Bauingenieurwesen, Maschinenbau, Sicherheitstechnik - Lehrstuhl für Bauphysik und Technische Gebäudeausrüstung durchgeführt. Das übergreifende Ziel des Vorhabens ist die Sicherstellung eines hohen thermischen Komforts in Gebäuden ohne aktive Kühlung bzw. Klimatisierung. Dazu sollen zum einen statische Sonnenschutzsysteme mit Hilfe von simulationsbasierten Optimierungsverfahren entwickelt werden, zum anderen werden Maßnahmen zur Erhöhung des konvektiven Wärmeentzugs aus der Raumdecke bei Nachtlüftungskonzepten untersucht - beides im Hinblick auf die Erhöhung der raumklimatischen Robustheit mit vergleichsweise einfachen Maßnahmen. Parallel dazu sollen vorhandene Modelle zur Komfortwahrnehmung dahingehend erweitert werden, dass neben der physiologischen Reaktion auf thermische Umgebungsfaktoren auch in der Realität zu beobachtende Handlungsweisen zur Anpassung an das Raumklima Berücksichtigung finden. Die Arbeitsplanung berücksichtigt sowohl Simulationsrechnungen (Sonnenschutz) als auch experimentelle Arbeiten in einem Testraum, einer Klimakammer und in realisierten Bürogebäuden. Die Ergebnisse gehen in Planungswerkzeuge und Auslegungsrichtlinien für passiv gekühlte Gebäude und deren Komponenten ein. Die Methodik ist insbesondere für die Optimierung von Raumklima und Energieverbrauch von Bestandsgebäuden entscheidend.
Das Projekt "Experimentelle und theoretische Untersuchungen mit dem Schwerpunkt: Erweiterung physiologischer Komfortmodelle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Industrielle Bauproduktion, Fachgebiet Bauphysik und Technischer Ausbau (FBTA) durchgeführt. Das übergreifende Ziel des Vorhabens ist die Sicherstellung eines hohen thermischen Komforts in Gebäuden ohne aktive Kühlung bzw. Klimatisierung. Dazu sollen zum einen statische Sonnenschutzsysteme mit Hilfe von simulationsbasierten Optimierungsverfahren entwickelt werden, zum anderen werden Maßnahmen zur Erhöhung des konvektiven Wärmeentzugs aus der Raumdecke bei Nachtlüftungskonzepten untersucht - beides im Hinblick auf die Erhöhung der raumklimatischen Robustheit mit vergleichsweise einfachen Maßnahmen. Parallel dazu sollen vorhandene Modelle zur Komfortwahrnehmung dahingehend erweitert werden, dass neben der physiologischen Reaktion auf thermische Umgebungsfaktoren auch in der Realität zu beobachtende Handlungsweisen zur Anpassung an das Raumklima Berücksichtigung finden. Zum einen werden dazu Komfort-Untersuchungen mit Probanden unter instationären Randbedingungen in einer büroähnlichen Raumzelle bzw. Klimakammer sowie in realen Gebäuden durchgeführt. Ein besonderer Fokus wird bei den Experimenten auf die Auswirkung von erhöhter Luftbewegung am Arbeitsplatz zur Erweiterung der thermischen Behaglichkeit (Tagbetrieb) sowie die Verbesserung des konvektiven Wärmeübergangs durch Deckenventilatoren (Nachtlüftung) bei extremen Klimabedingungen gerichtet. Zum anderen werden simulationsbasierte Optimierungsverfahren für die Formfindung von Sonnenschutzsystemen als Funktion der Materialcharakteristik entwickelt und geprüft. Nach erfolgreicher Validierung des erweiterten Komfortmodells kann dieses in entsprechende Planungswerkzeuge integriert werden. Daraus ergibt sich eine sicherere Planung energiesparender Raumklima- und Gebäudekühlkonzepte. Mit der Methodik zur Generierung von statischem Sonnenschutz und der hieraus generierten Sonnenschutzbauteile besteht die Möglichkeit zur Anwendung und Weiterentwicklung der Werkzeuge und in Bezug auf definierte Bauprodukte in Kooperation mit einem Verbund von Herstellern.
Das Projekt "Next generation microtissue-based assays for integrative efficacy and toxicology assessment: The Body-on-a-Chip (BoC)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von InSphero AG durchgeführt. High attrition and failures rates in pharmaceutical and biotechnological drug development require a paradigm change towards more physiological human cell-based assays at an early time point in the process. The central idea of this proposal is to develop a versatile and reconfigurable pharmaceutical screening technology platform that relies on organotypic three-dimensional spherical micro-tissues. This platform will accommodate different types of human micro-tissues (tumour, brain, liver, heart etc.) and feature microfluidic interconnection between these tissues, thus mimicking the physiological context and conditions in a human body. Dosage of components or candidate drugs to, e.g., liver tissue will lead to the generation of metabolic products in the respective tissue compartment. These products then can be routed via the microfluidics to, e.g., connective tissue to assess the efficacy of the candidate drug and related adverse toxicological effects on the target tissue and functionally related tissues. This way, functional connectivity in a real body can be mimicked at the desired level of complexity, and the effects of drugs can be comprehensively assessed.
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