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Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Lebensmittelchemie durchgeführt. Aim: Valorisation of side-streams of the Citrus industry using the genetic diversity of monokarya from the basidiomycete Pleurotus sapidus. The genetic diversity of the basidiospores of Pleurotus sapidus (MKs) obtained from two dikaryotic strains of P. sapidus (Dk421 and Dk3174) will be exploited. Mks with high growth rate on milled Citrus peel, pulp and seed of orange, tangerine, lemon will be selected and grown as solid state and submerged fermentation (SF). Metabolites will be extracted and evaluated for biological activities. Samples before and after the fungal transformation taken from SSF and SF cultures will be analysed. Rapid product analyses using TLC and established coupled HPLC-DAD-ELSD will focus on the most promising strains. Specific targets are flavonoids with an increased number of hydroxyl groups on the B-ring, unsaturated carbonyls and terpenoids from the oxo-functionalisation of limonene, citronellal and farnesene isomers. High resolution and multi-dimensional GC-MS and multireaction monitoring (varying MS collision energies) will be used. Extracts from various strain/culture combinations (SSF or SF) will be lyophilized. One fraction of each sample will be tested for its biopesticide action, and another one for its quality as a feed supplement. SSF will be carried out in a rotary drum solid-substrate fermentation system. The project is comprised of seven major work packages: 1. Generation and selection of the monokaryons (CITER) 2. Growth of the monokaryons (CITER) 3. Selection of the optimal culture conditions to obtain bioactive compounds using the selected Mk form step 2. (CITER, LUH, JLU, JUB) 4. Analytical evaluation of the biotransformation/conversion products (LUH, JLU) 5. Automated screening of Mks by chiral GC-GC (JLU) 6. Bioactivity test of crude extracts obtained from SSF and SF (IMBIV, IIB) 7. Bioprocess design and scale-up (JLU, JUB).

Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Jacobs University Bremen GmbH, School of Engineering and Science durchgeführt. Valorisation of side-streams of the Citrus industry using the genetic diversity of monokarya from the basidiomycete Pleurotus sapidus. The genetic diversity of the basidiospores of Pleurotus sapidus (MKs) obtained from two dikaryotic strains of P. sapidus (Dk421 and Dk3174) will be exploited. Mks with high growth rate on milled Citrus peel, pulp and seed of orange, tangerine, lemon will be selected and grown as solid state and submerged fermentation (SF). Metabolites will be extracted and evaluated for biological activities. Samples before and after the fungal transformation taken from SSF and SF cultures will be analysed. Rapid product analyses using TLC and established coupled HPLC-DAD-ELSD will focus on the most promising strains. Specific targets are flavonoids with an increased number of hydroxyl groups on the B-ring, -- or -- unsaturated carbonyls, and terpenoids from the oxo-functionalisation of limonene, citronellal and farnesene isomers. High resolution and multi-dimensional GC-MS and multireaction monitoring (varying MS collision energies) will be used. Extracts from various strain/culture combinations (SSF or SF) will be lyophilized and milled. One fraction of each sample will be tested for its biopesticide action, and another one for its quality as feed supplement. Five and 150 L fermenters will be operated to scale-up the results. SSF will be carried out in a rotary drum solid-substrate fermentation system. The project is comprised of seven major work packages: 1. Generation and selection of the monokaryons (CITER) 2. Growth of the monokaryons (CITER) 3. Selection of the optimal culture conditions to obtain bioactive compounds using the selected Mk form step 2. (CITER, LUH, JLU, JUB) 4. Analytical evaluation of the biotransformation/conversion products (LUH, JLU) 5. Automated screening of Mks by chiral GC-GC (JLU) 6. Bioactivity test of crude extracts obtained from SSF and SF (IMBIV, IIB) 7. Bioprocess design and scale-up (JLU, JUB)

Entwicklung eines Dioxin-Screening Verfahrens fuer den Vor-Ort-Einsatz bei Grossbraenden

Das Projekt "Entwicklung eines Dioxin-Screening Verfahrens fuer den Vor-Ort-Einsatz bei Grossbraenden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Münster, Institut für Chemo- und Biosensorik durchgeführt. Die Bestimmung von Dioxinen und Furanen, die moeglicherweise bei Braenden von Quellen unterschiedlicher Zusammensetzung entstehen, ist derzeit nur mit Hilfe eines fuenfstuendigen Prozesses moeglich. Nach der Probenahme erfolgt der Transport in ein entsprechend ausgeruestetes Labor, in dem die Fest-Fluessig-Extraktion, die saeulenchromatographische Aufreinigung (Clean Up) und die Gehaltsbestimmung durch Gaschromatographie-Massenspektrometrie durchgefuehrt werden. Der Zeitbedarf fuer die Bestimmung betraegt ca. 24-48 h. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, ein Gesamtverfahren zu entwickeln, das nach maximal 6 Stunden definierte Aussagen ueber die Dioxin-Belastung in der Umgebung des Brandherdes zulaesst. Die Forschungsschwerpunkte sind dabei: 1. Automatisierte Probenahme von Schwebstoffen und niedergeschlagenen Brandrussen, 2. Extraktion unter Verwendung ueberkritischer Fluide (SFE) und 3. Vollautomatisiertes Clean Up der Extrakte. Die einzelnen Schritte werden dabei aufeinander abgestimmt, so dass die Anzahl der manuellen Eingriffe in den Analyseprozess minimiert wird. Forschungs- und Entwicklungsarbeiten werden sowohl im Bereich Methodenoptimierung als auch im Bereich Geraeteentwicklung und -Anpassung durchgefuehrt. Das Verfahren soll derart konzipiert werden, dass es hinsichlich Robustheit und Nachweisstaerke allen Anforderungen der modernen Notfall-Analytik gerecht werden kann und problemlos in einen Messwagen zu integrieren ist.

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Charles River Discovery Research Services Germany GmbH durchgeführt. In der Onkologie scheitern über 90 % aller in der Präklinik wirksamen Substanzen in der Klinik. Am Lehrstuhl für Tissue Engineering und Regen. Med. (Uni-Klinikum Würzburg) werden humane dreidimensionale (3D) -Tumormodelle (OncoVaSc™) auf einer dezellularisierten Schweinedarm-Matrix (BioVaSc™) entwickelt. Diese spiegeln histologisch und durch eine geringere Teilungsrate die Tumor-Situation im Patienten besser wider. So zeigt unser 3D Lungentumormodell ein verbessertes Ansprechen auf die in der Klinik gebräuchliche anti-EGFR Therapie bei EGFR-Mutation. Weiterhin konnten wir auch eine erhöhte Chemoresistenz bei KRAS-Mutation zeigen, die klinischen Studien entspricht. Vorhabensziel: Durch eine in vitro/in silico fokussierte Vorauswahl von Substanzen und ihrer Kombinationen für die in vivo Testung sollen hier Tierversuche erheblich reduziert werden (50-90%; Refine und Reduce). Weiterhin soll unser Modell durch Vergleiche mit der Klinik und dem Tiermodell soweit validiert werden, dass das Modell für die Vorklinik durch die Firma Oncotest (Freiburg) implementiert werden kann und dadurch Tierversuche in der Wirksamkeitstestung ersetzt werden können (Replace). Parameter wie Apoptose, Proliferation und Signalwegs-Aktivierung beschreiben Ursachen für ein Therapie-Ansprechen oder Versagen. Diese werden in bioinformatische Modelle integriert (Uni Würzburg) und für Wirksamkeitsvorhersagen von Testsubstanzen und Kombinationen genutzt, die über die in vitro Testung zur Verfeinerung des in silico Modells führen. Zur Validierung werden die Ergebnisse aus dem in vitro und in silico Modell mit Ergebnissen aus Tiermodellen bei Oncotest und aus der Klinik verglichen. Neben der Testung von in silico Vorhersagen bei Resistenz von Tumoren mit EGFR- oder KRAS-Mutation, wird auch der klinisch relevante Biomarker ALK-EML untersucht und Gewebemodelle mit aus PDX-Modellen (patient derived xenografts) hergeleiteten Primärzellen aufgebaut und getestet.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von KWS SAAT AG, Institut für Pflanzenzüchtung durchgeführt. Im vorliegenden Vorhaben kooperiert die KWS SAAT AG mit führenden Partnern aus Akademie und Wirtschaft, um ein breites Energiepflanzen-Portfolio auf Eignung als Substrat für 'innovative Biokraftstoffe aus der Bioraffinerie der Zukunft' abzutesten. In einem iterativen Prozess mit den Projektpartnern sollen die Anforderungen an die optimale Energiepflanze als Zielstellung für die angewandte Pflanzenzüchtung definiert werden. Die KWS wird aus laufenden Energiepflanzen-Zuchtprogrammen für Zuckerrübe, Mais und Sorghum vorgescreentes Elitematerial mit hohem TM-Ertrag für das Projekt verfügbar machen. Proben aus Parzellen- versuchen werden bei KWS auf stoffliche Zusammensetzung voruntersucht. Hochdivergentes Material wird dann bei einem Dienstleister genauer auf Eignung für die Umsetzung in der Bioraffinerie untersucht. Ausgewählte Proben werden dann an Süd-Chemie abgegeben und dort prozessiert und fermentiert. Durch enge Verzahnung von Substrat- und Prozessentwicklung soll die Effizienz des Gesamtprozesses optimiert werden. Nach Wertprüfungen und Zulassung unterliegen neue Sorten dem Sortenschutz. Da es sich bei den Zielsorten um Hybridsorten handelt, ist eine exklusive Nutzung durch KWS zunächst gesichert. Vor dem Hintergrund des Züchterprivilegs ist dieser Schutz aber nur kurzfristig gewährleistet. Die KWS strebt daher an, für Sorten mit einer neuen stofflichen Zusammensetzung, die vorzüglich sind für die nachgelagerte Konversion, Stoffschutz zu erhalten. Zusätzlich/alternativ sollen Verwendungsansprüche schutzrechtlich gesichert werden.

Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Sondervermögen Großforschung, Institut für Nukleare Entsorgung (INE) durchgeführt. Untersucht wird die Rückhaltung von Actiniden(III-VI) und Lanthaniden unter den Bedingungen, wie sie sich in Zementsystemen bei Wasserkontakt einstellen. Die Zusammensetzung und Charakteristik der verwendeten Zemente ist hierbei einer starken Variabilität ausgesetzt (z.B. hinsichtlich der verwendeten organischen Zusatzstoffe im Zement), wobei jedoch verschiedene generelle Tendenzen festgemacht werden können. Beim Kontakt der Zementmaterialien mit Porenwasser bzw. Salzlaugen, wird der Zement mit der Zeit zersetzt, wobei stark alkalische Lösungen entstehen. Diese alkalischen Lösungen enthalten potentiell eine Vielzahl organischer Verbindungen, insbesondere sogenannte Plastifizierer oder Superplastifizierer. Diese organischen Komponenten können mit den vorhandenen Radionukliden reagieren und durch Komplexierung Löslichkeit bzw. Speziation stark beeinflussen. Inwieweit die verschiedenen o.g. Zement-Festphasen, Tonminerale und organische Zusatzstoffe unter den untersuchten Bedingungen zur Radionuklidrückhaltung bzw. -mobilisierung beitragen, wird im Rahmen dieses Vorhabens gezielt untersucht. Dabei werden experimentelle bzw. konzeptionelle Synergien mit den international vorhandenen Aktivitäten, die solche Systeme bei niedriger Ionenstärke untersuchen, genutzt. AP1: Radionuklidrückhaltung im System Zement-, Zementkorrosionsprodukten bei mittleren bis hohen Ionenstärken (I = 0.1 - 4 M), pH 9 - 12.5; Screening-Löslichkeitsexperimente für An( IV, V, VI); Einflusses organischer Liganden auf die RN-Sorption (An(III, IV)) an Zementphasen. AP2: Radionuklid-Rückhaltung durch Sorption an Tonmineralien (Illit), bei mittleren bis hohen Ionenstärken (I = 0.1 - 4 M), pH 7 bis 12.5; Einfluss von pH-Wert und die Bildung von ternären Komplexen mit Carbonat, Silikat und organischen Liganden (Plasticizer) AP3: Thermodynamische Modellierung experimenteller Löslichkeits-, Komplexierungs- und Sorptionsdaten AP4: Methodenentwicklung: Analytik, Spektroskopie, Quantenchemie.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universitätsklinikum Würzburg, Lehrstuhl für Tissue Engineering und Regenerative Medizin durchgeführt. In der Onkologie scheitern über 90 % aller in der Präklinik wirksamen Substanzen in der Klinik. Am Lehrstuhl für Tissue Engineering und Regen. Med. (Uni-Klinikum Würzburg) werden humane dreidimensionale (3D) -Tumormodelle (OncoVaSc™) auf einer dezellularisierten Schweinedarm-Matrix (BioVaSc™) entwickelt. Diese spiegeln histologisch und durch eine geringere Teilungsrate die Tumor-Situation im Patienten besser wider. So zeigt unser 3D Lungentumormodell ein verbessertes Ansprechen auf die in der Klinik gebräuchliche anti-EGFR Therapie bei EGFR-Mutation. Weiterhin konnten wir auch eine erhöhte Chemoresistenz bei KRAS-Mutation zeigen, die klinischen Studien entspricht. Vorhabensziel: Durch eine in vitro/in silico fokussierte Vorauswahl von Substanzen und ihrer Kombinationen für die in vivo Testung sollen hier Tierversuche erheblich reduziert werden (50-90%; Refine und Reduce). Weiterhin soll unser Modell durch Vergleiche mit der Klinik und dem Tiermodell soweit validiert werden, dass das Modell für die Vorklinik durch die Firma Oncotest (Charles River, Freiburg) implementiert werden kann und dadurch Tierversuche in der Wirksamkeitstestung ersetzt werden können (Replace). Bei uns gemessene Parameter wie Apoptose, Proliferation und Signalwegs-Aktivierung beschreiben Ursachen für ein Therapie-Ansprechen oder Versagen. Diese werden in bioinformatische Modelle integriert (Uni Würzburg) und für Wirksamkeitsvorhersagen von Testsubstanzen und Kombinationen genutzt, die über die in vitro Testung zur Verfeinerung des in silico Modells führen. Zur Validierung werden die Ergebnisse aus dem in vitro und in silico Modell mit Ergebnissen aus Tiermodellen bei Oncotest und aus der Klinik verglichen. Neben der Testung von in silico Vorhersagen bei Resistenz von Tumoren mit EGFR- oder KRAS-Mutation, wird auch der klinisch relevante Biomarker ALK-EML untersucht und Gewebemodelle mit aus PDX-Modellen (patient derived xenografts) hergeleiteten Primärzellen aufgebaut und getestet.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Münster, Institut für Pharmazeutische und Medizinische Chemie durchgeführt. Palmöl ist das weltweit wichtigste Pflanzenöl. Die Produktion ist jedoch mit der Entstehung enormer Mengen flüssiger und solider Abfälle assoziiert. Ein Abfallprodukt sind so genannte Empty Fruit Bunches (EFB).Pathway-EFB entwickelt als interdisziplinäres, transnationales Verbundprojekt einen Prozess zur Herstellung monomerer Zucker aus dem Cellulose-Bestandteil der EFB. Vorhaben dieses Teilprojektes von Pathway-EFB ist es, die enzymatische Aktivität der drei Enzyme die an der Umsetzung von der EFB Cellulose in monomere Zucker beteiligt sind, zu verbessern damit es zu einer höheren Ausbeute insgesamt und in kürzerer Zeit kommt. Ziel ist die effizientere enzymatische und damit umweltschonende Umwandlung von EFB Cellulose in Zucker. 1. Auswahl geeigneter Ausgangsenzyme für das evolutive und rationale Design auf Basis der einschlägigen Literatur und eigenen Stammbaumanalysen. 2. Proof-of-Principle für das zu entwickelnde Horchdurchsatzscreening Verfahren für Endo- und Exozellulase sowie beta-Glukosidasen. 3. Entwicklung von Enzymbibliotheken 4. Selektion von Varianten mit verbesserter Enzymaktivität. 5. Struktureller Vergleich der gesammelten Varianten mit den Ausgangsenzymen. 6. Kombinatorischer Ansatz zur Verknüpfung der Eigenschaften der besten erhaltenen Varianten.

MeLuBatt: Frischer Wind für Metall/Luftsauerstoff-Batterien - Was man von Lithium-Ionen Batterien lernen kann

Das Projekt "MeLuBatt: Frischer Wind für Metall/Luftsauerstoff-Batterien - Was man von Lithium-Ionen Batterien lernen kann" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK), IEK-9: Grundlagen der Elektrochemie durchgeführt. Die Umsetzung der Energiewende in Deutschland erfordert den Einsatz von Energiespeichern mit hoher Kapazität. Metall-Luftsauerstoff-Batterien (MLB) zeigen dabei ein hohes Potential in Bezug auf die Energiedichten. Zielsetzung des APs ist die Entwicklung von Al-Si-Zn Anoden für Metall-Luft Batterien, die in Verbindung mit Additiven verringerte Korrosion, reduzierte Wasserstoffentwicklung und weniger Verluste bei der Transformation der Anoden in elektrische Energie aufweisen. Eine zentrale wissenschaftliche Fragestellung ist dabei in wie weit elektrochemische Wechselwirkungen zwischen den Komponenten in den Anoden bestehen. Ein zweites Gebiet für die Forschungsarbeiten ist das Zusammenwirken zwischen Anode und Elektrolyt in Abhängigkeit von der Legierungszusammensetzung der Anode und deren Oberflächenmorphologie. Aus den Analysen werden Kombinationen von Anodenlegierung, Elektrolyt und Additiv identifiziert, und damit effizientere MLBs hergestellt und getestet. Ansätze zur Verringerung der Korrosion in Anoden von MLBs werden in vier Arbeitspaketen untersucht. In AP 2.2.1 werden ausgewählte Legierungen im System Al-Si-Zn mit Schmelzverfahren hergestellt, zu Anoden präpariert und deren elektrochemische Eigenschaften und Korrosionsneigung charakterisiert. Aus diesen Basislegierungen werden die für einen Batteriebetrieb mit geringer Korrosion geeigneten Materialien identifiziert. In AP 2.2.2. werden an diesen Legierungen weitere korrosionsmindernde Modifikationen durch Zulegierung weiterer Komponenten oder Beschichtungen vorgenommen. Dabei werden in AP 2.2.3 der Zustand der Grenzflächen zwischen Anode und Elektrolyt sowie die Auswirkungen der Oberflächenmorphologie auf das elektrochemische Verhalten und die Korrosion en-detail analysiert. Parallel zu den Arbeiten an den Anodenlegierungen wird in AP 2.2.4 an der Identifikation von Additiven zum Elektrolyten, die sich für eine Verminderung der Korrosion in den MLBs eignen gearbeitet.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Frankfurt am Main, Buchmann Institute for Molecular Life Sciences (BMLS), Physical Biology Group durchgeführt. Das wissenschaftliche Hauptziel ist, ein humanes HCC Organoid Modell für die personalisierte Krebstherapie und der Wirkstoffentwicklung zu etablieren. Die phänotypische Bewertung erfolgt mit Lichtscheibenmikroskopie (LSFM). Das LSFM bietet die besten Voraussetzungen im Vergleich zu anderen bildgebenden Verfahren. Eine Weiterentwicklung von LSFM für die industrielle Hochdurchsatzanalyse wird im Projekt angewendet. Die 3D-Bildanalyse erfolgt über einen automatischen Bildanalysestrang. Dadurch werden phänotypische Änderungen in Organoiden quantitativ bestimmt. Weiterhin wird ein systembiologischer Ansatz für therapierte HCC Organoide entwickelt. Dies wird in Form eines angepassten mathematischen Modells für Zellwachstum, Zellmorphologie und Zellkinetik realisiert. Phase 1: Etablierung eines HCC Organoid Modells. Die Entwicklung der Organoide erfolgt aus Lebergewebebiopsien von ca. 10-15 Patienten. Die entwickelten Organoide werden am BMLS mit Lichtscheibenmikroskopie (LSFM) analysiert und validiert. Es wird überprüft, ob alle pathologischen Merkmale einer HCC Erkrankung in den Proben vorliegen. Phase 2: Modellierung der Wirkung von getesteten hepatotoxischen Wirkstoffen. Der Antragsteller entwickelt ein geeignetes mathematisches Modell zur quantitativen Bewertung von bekannten Wirkstoffen in HCC Organoiden. Dadurch wird ein prädiktives Verfahren zur Optimierung neuer Chemotherapeutika erarbeitet. Phase 3: Hochdurchsatzanalyse neuer Wirkstoffe in HCC Organoiden. Basierend auf den Ergebnissen an bekannten Wirkstoffen aus der zweiten Projektphase werden die Organoide in diesem Abschnitt auf unbekannte Wirkstoffbibliotheken getestet.

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