Das Projekt "Darstellung und Optimierung von molekularen Wirten für Phosphat und ähnliche Oxoanionen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Institut für Organische Chemie und Biochemie, Lehrstuhl I für Organische Chemie durchgeführt. Die molekulare Erkennung von Phosphat und seinen Estern durch künstliche Wirtstrukturen (sog. abiotische Rezeptoren) ist nicht befriedigend gelöst. Dabei fänden erfolgreiche Phosphatrezeptoren unmittelbar Anwendung in ionenselektiven Elektroden z.B. für die Umweltanalytik bei der Überwachung von Gewässern. Im Zuge von Vorprojekten haben wir die Grundlagen der Phosphatbindung in wasserähnlichen Lösungsmitteln erkundet und konnten Wirte mit sehr aussichtsreichen Eigenschaften darstellen. Das vorliegende Projekt soll diese Wirte fortentwickeln und das zugrundeliegende Konzept überprüfen. In Ergänzung des bisherigen Ansatzes soll ein neuer Rezeptorbautyp hergestellt und erprobt werden, der die bekannten Prinzipien der Phosphatbindung berücksichtigt, aber vermutlich wesentlich einfacher zugänglich ist. Die kalorimetrische Vermessung der thermodynamischen Bindungsparameter liefert die Leitlinie für die Auswahl geeigneter Rezeptoren für die geplanten ionenselektiven Anwendungen.
Das Projekt "Die Primärreaktion im Blattapoplasten von Hordeum vulgare nach Pilzinfektion und deren IR-bedingte Veränderung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Fachbereich 08 Biologie, Chemie und Geowissenschaften, Institut für Allgemeine Botanik und Pflanzenphysiologie, Bereich Allgemeine Botanik (Botanik I) durchgeführt. An Blättern von Hordeum vulgare ist geplant, mittels Mikrosonden (ionenselektive Elektroden, Platinelektroden, klassische Elektrophysiologie) die unmittelbaren und mittelbaren Auswirkungen einer Pilz-Inokulaton (biotroph: Blumeria graminis; nekrotroph: Cochliobolus stivus) unmittelbar vor Ort und weitgehend nichtinvasiv zu untersuchen. Messort soll vorwiegend der extrazelluläre Raum (Apoplast) in unmittelbarer Umgebung der Infektionsstelle sein, aber auch die infizierte bzw. attackierte Zelle (Epidermis) selbst. Im Apoplasten werden einerseits ionenselektive Mikroelektroden zur Messung von pH, Ca2+, Cl- und K+ eingesetzt, sowie Metallelektroden zur Messung von Reaktiven Sauerstoffintermediaten (ROI) und anderer relevanter Redosprozesse. Die infizierte bzw. attackierte Zelle selbst und Nachbarzellen werden bezüglich Änderungen in cytosolischen pH und Membranpotential untersucht. Nach Konditionierung der Pflanzen mit chemischen Induktoren (DCINA, BTH) soll die Auswirkung einer Infektion vergleichend und in Realzeit untersucht werden. Der Einsatz resistenter transgener Gerste (wie z.B. Hv-BCI.4), die das chemisch induzierbare Bci-4 Gen konstitutiv exprimiert, soll vergleichend in die Untersuchungen mit einbezogen werden, um Induktor-unabhängig IR-Reaktionen zu erfassen. In enger Assoziation zu den Projekten, der geplanten Nachwuchsgruppe (entsprechende Untersuchungen an Nicht-Wirt-Resistenzen und quantitativer Resistenz) sowie mittelfristig zum Projekt Franken/Baltruschat (Neuantrag, wurzelinitiierte Systeme), wird dieses Projekt grundlegend neue Erkenntnisse über apoplastische und zelluläre Mechanismen induzierter Abwehrreaktionen erarbeiten können.
Das Projekt "Das apoplastische Ionenmilieu im Blattapoplasten von Vicia faba: Regulation und Abhängigkeit von der Ernährungssituation aus Luft und Transpirationsstrom" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Institut für Phytopathologie und Angewandte Zoologie durchgeführt. Mittels stumpfer ionenselektiver Mikroelektroden soll das Ionenmilieu (H , Ca2 , K , Cl-, NH4 ) im Blattapoplasten von Vicia faba nicht-invasiv, d.h. ohne Vorbehandlung oder Verletzung der Blätter kontinuierlich gemessen und seine Regulation vorwiegend bezüglich seiner Abhängigkeit von atmosphärischen Einflüssen (NH3, CO2, O2), von Lichtenergie und von ernährungsphysiologischen Faktoren aus dem Transpirationsstrom gemessen und analysiert werden.
Das Projekt "Screening und Evaluierung antiepileptischer Substanzen in vitro: organotypische Schnittkulturen des Hippokampus als Modelle iktaformer (i.e. epileptiformer neuronaler) Aktivität und Epileptogenese" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Charité, Universitätsmedizin Berlin, Institut für Neurophysiologie durchgeführt. Auf der Grundlage organotypischer Schnittkulturen des Hippokampus und entorhinalen Kortex werden Modelle iktaformer (i.e. epileptiformer neuronaler) Aktivität und Epileptogenese entwickelt. Die Schnittkulturen (im Durchschnitt 25 pro Tier) werden von 8 - 10 Tage alten Ratten gewonnen und können unter 5Prozent CO2 bis zu 3 Monate lang kultiviert werden. Iktaforme Aktivität wird induziert entweder durch tetanische Stimulation der Schaffer-Kollateralen in CA1 (Abb. 2) oder durch chemische Manipulation (Niedrig-Magnesium, s. Abb. 3; oder Blockade von Kalium-Kanälen). Die neuronale elektrische Aktivität sowie die extrazelluläre Kalium-Konzentration werden mit Mikroelektroden bzw. ionensensitiven Elektroden registriert. Die Wirkungen von Prüfsubstanzen werden an Hand der Veränderungen der iktaformen Aktivität quantifiziert; Parameter sind Dauer und Frequenz tonisch/klonischer Ereignisse, Anstiegsgeschwindigkeit der extrazellulären Kalium-Konzentration, u.a.m.). Bisher haben wir ein Modell iktaformer pharmakosensitiver und ein Modell pharmakresistenter Aktivität entwickelt.
Das Projekt "Bromidflaechentracerexperiment zur Sickerwasserbewegung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Institut für Umweltphysik durchgeführt. Mit Hilfe des ausgebrachten Tracers Bromid soll die Inhomogenitaet der Sickerwasserbewegung auf der Flaeche eines typischen landwirtschaftlich genutzten Hanges (Mais, Flaeche ca. 0.9 ha) ueber 2 Jahre verfolgt werden. Hierzu werden ueber die Flaeche verteilt im Wochenabstand 1-2 m tiefe Bohrstoecke gezogen und ionenchromatographisch bzw mit ionenselektiver Elektrode Bromid-Konzentrationen im Bodenwasser gemessen. Begleitende Untersuchungen zu Evapotranspiration, Bewuchs /Biomassenbildung, Isotopie der Bodenluft und Bodentextur werden ebenfalls durchgefuehrt. An allen Bodenproben (typischerweise 10 cm Tiefenaufloesung) wird gravimetrisch die Bodenfeuchte bestimmt.
Das Projekt "Erweiterung von thermodynamischen Grundlagen der Aufarbeitung salzhaltiger Abwasserstroeme energietechnischer Anlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kaiserslautern, Lehrstuhl für Technische Thermodynamik durchgeführt. Abwaesser aus energietechnischen Anlagen enthalten haeufig schwache gasfoermige Elektrolyte in chemisch gebundener Form, zB Ammoniak in Form von Ammoniumionen. Aus oekologischen Gruenden (zB wegen der Fischtoxizitaet einzelner Ionensorten) muessen diese Abwaesser aufgearbeitet werden, wozu sich ua thermische Trennverfahren eignen. Das vorliegende Vorhaben soll in Fortfuehrung des Vorhabens 03266558A die fuer ingenieurwissenschaftliche Bearbeitung solcher Trennverfahren benoetigten Daten ueber Dampf-Fluessig- und Dampf-Fluessig-Fest- Gleichgewichte bereitstellen. Dazu sollen mit vier im wesentlichen vorhandenen Versuchsapparaturen sowie einer neu zu entwickelnden Apparatur Dampf-Fluessig- und Dampf-Fluessig-Fest-Gleichgewichte in salzhaltigen waessrigen Loesungen, die schwache gasfoermige Eletrolyte (Ammoniak, Kohlendioxid, Schwefeldioxid, Schwefelwasserstoff) enthalten, vermessen werden. Die Messwerte sollen dazu verwendet werden, thermodynamische Modelle zur Beschreibung komplexer physikalisch-chemischer Vorgaenge in solchen Mischungen so weiterzuentwickeln, dass sie unmittelbar fuer die ingenieurwissenschaftliche Behandlung der Trennverfahren eingesetzt werden koennen. Parallel zu diesen Arbeiten soll im Rahmen eines FE-Auftrages die Anwendung ionenselektiver Elektroden zur in-situ-Bestimmung der Konzentration einiger relevanter Ionensorten erprobt werden. Je nach Ergebnis dieser Untersuchungen sollen auch Eigenentwicklungen vorgenommen werden.
Das Projekt "Validierung von immunochemischen Nachweismethoden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Mainz, Fachbereich 21 Biologie, Institut für Zoologie, Zentrum für Umweltforschung durchgeführt. Vergleich von klassischen GC-MS-Methoden mit den von der Gruppe Baumann entwickelten Immunelektroden, die nur ein sehr hochohmiges Millivoltmeter zum Messen voraussetzen
Das Projekt "Erprobung neuer Bohrlochmessverfahren und geeigneter Probenahmetechniken fuer Grundwassermessungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Wasserbau durchgeführt.
Das Projekt "Vorprojekt Integriertes Mikroanalysensystem (VIMAS); Konzeption und Aufbau eines mikrofluidischen Analysensystems" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Lehrstuhl für Integrierte Systeme (LIS) durchgeführt. Konkrete Zielsetzung des wissenschaftlichen Vorprojektes Integriertes Mikroanalysensystem 'VIMAS' ist ein mit Mikrotechniken aufgebautes Fliessinjektionsanalysensystem (FIA-System) fuer den Einsatz dreier Typen von chemischen Sensoren. Als Sensoren wurden der ionensensitive Feldeffekttransistor (ISFET) sowie die amperometrische Elektrode und als optischer Detektor eine Absorptionsmesszelle gewaehlt. Mit den Sensoren ISFET und Elektrode kann ohne zusaetzliche sensitive Schichten der pH-Wert und der geloeste Sauerstoff gemessen werden, mit sensitiven Schichten wird Nitrat und Phenole gemessen werden. Diese Ionophore bzw Enzyme enthaltenden sensitiven Schichten geben Anforderungen an die Ausbau- und Verbindungstechnik vor, da sie Einschraenkungen im Temperaturbereich und bei der Wahl von Chemikalien bei der Gehaeusung verursachen. Die Absorptionsmesszelle wird fuer die optische Detektion der Gelbfaerbung eingesetzt und benoetigt keine sensitive Schicht oder Reagenz fuer die Bestimmung dieses Analyten. Um eine Anordnung zur Fliessinjektionsanalyse zu schaffen, werden zu den Mikrosensoren ein Fluidiksystem bestehend aus mehreren Membranpumpen und einem Kanalsystem - Pumpen wie Kanalsystem sind aus Silicium mittels Mikrotechniken zu fertigen -, eine Systemsteuerung, die Probenvorbereitung, die Immobilisierungsmethoden fuer die sensitiven Komponenten und die Aufbau- und Verbindungstechnik entwickelt. Die analytische Leistungsfaehigkeit hinsichtlich des Nachweises der oben genannten Analyte wird geprueft werden.
Das Projekt "Bestimmung von Anionen bzw. Nichtmetallen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Graz, Institut für Analytische Chemie, Mikro- und Radiochemie durchgeführt. Die Bestimmung von Nichtmetallspuren in Form von Anionen wird vorzugsweise mittels Ionenchromatographie bzw. ionenselektiver Elektroden durchgefuehrt. Das Einsatzgebiet dieser Messmethoden kann betraechtlich erweitert werden, wenn mit Hilfe geeigneter Probenvorbereitungstechniken stoerende Substanzen abgetrennt, und die im Spurenbereich vorliegenden Anionen angereichert werden. Im gegenstaendlichen Projekt soll ein leistungsfaehiges computergesteuertes Continuous Flow-System entwickelt werden, an welches ionenselektive Elektroden mittels geeigneter Durchflusszellen gekoppelt werden. Durch die Abtrennung von stoerenden Bestandteilen bei gleichzeitiger Anreicherung der Anionen soll der Einsatzbereich dieses Verbundverfahrens entsprechend erweitert werden. Diese Methode soll vorzugsweise fuer die Bestimmung des Jodidgehaltes im Urin ausgearbeitet werden, weil diese Bestimmung als Screening-Test fuer die Versorgung der Bevoelkerung mit Jod von diagnostischer Bedeutung ist. Ein geeignetes Bestimmungsverfahren steht derzeit aber noch aus. Eine direkte Bestimmung des Jodidgehaltes im Urin mittels ISE ist aufgrund der zu geringen Jodidkonzentration bzw. des Vorhandenseins von stoerenden Begleitsubstanzen nicht moeglich. In weiterer Folge soll diese Verbundmethode auch fuer andere Anionenbestimmungen, wie z.B. Fluorid oder Cyanid, angewendet werden. Im zweiten Teil des Projektes soll das computergesteuerte Continuous-Flow-System dazu benutzt werden, die Halogene aus fluessigen Proben in die Gasphase zu ueberfuehren und mit Hilfe des in dem vorangegangenen Forschungsprojekt entwickelten elementspezifischen Detektors zu bestimmen. Auf diese Weise soll es ermoeglicht werden, den Halogengehalt mittels Plasmaemissionsspektrometrie zu messen. Die beiden Verbundmethoden unterscheiden sich dadurch, dass mit dem System aus Continuous-Flow-Probenvorbereitung und ionenselektiver Elektrode nur die Halogenide gemessen werden, waehrend mit dem Verbundsystem aus Continuous-Flow-Probenvorbereitung und Atomemissionsspektroskopie alle Halogenspezies simultan erfasst werden koennen.
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