Das Projekt "Mechanismen der Dynamik des pflanzlichen Blatt- und Wurzelwachstums" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Chemie und Dynamik der Geosphäre ICG-3: Phytosphäre durchgeführt. Wachstum ist ein zentraler Prozess pflanzlichen Lebens, der sich durch eine komplexe raumzeitliche Organisation auszeichnet. Neue methodische Entwicklungen ermöglichen die Verknüpfung mechanistischer Prozesse mit der makroskopischen Wachstumsdynamik. An Modellarten soll (1) die raum-zeitliche Dynamik des Expansionswachstum im Tagesgang und bei Änderungen von Umweltbedingungen charakterisiert werden. Kartierungen des Expansionswachstums dikotyler Blätter bei verschiedenen Lichtperioden untersuchen die Kontrolle der Tagesrhythmik durch endogene Rhythmen. Raum-zeitliche Analysen der Änderungen der Expansionsrate entlang der Wurzelspitze bei kurzfristig variierten Stickstoffversorgungen und Temperaturen studieren den Einfluss wichtiger Umweltfaktoren auf die Organisation der Wachstumszone. (2) Auf Gewebeebene wird die Rolle von Blattadern bei der Kontrolle der Expansion und die Biomechanik von durch Wachstum verursachten 3-D-Bewegungen analysiert. (3) Raum-zeitliche Kartierung der Verteilung von Zellexpansion immobilisierter und im Gewebeverband eingegebener Zellen soll den Einfluss des Gewebeverbands auf das Expansionswachstum von Zellen klären. Eine Methode zur raum-zeitlichen Analyse der Zellteilung in intakten Wurzelspitzen sollen durch Untersuchungen transgener Pflanzen mit digitaler Bildsequenzanalyse entwickelt werden. (4) Die Relevanz biochemischer und molekularer Prozesse für die Blattexpansion wird durch raum-zeitliche Korrelation von Osmotika und Turgor sowie von Eigenschaften der Zellwand - insbesondere im Zusammenhang mit Expansin - mit dynamischen Karten der Expansion identifiziert.
Das Projekt "Entwicklung von Mikrosensoren zur impedanzspektroskopischen Untersuchung der Kambialaktivität von Fichte (Picea abies)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Waldwachstum, Abteilung Waldwachstum durchgeführt. Im beantragten Forschungsprojekt werden Mikrosensoren entwickelt, die geeignet sind, die Wachstumsaktivität in der Kambialregion lebender Bäume auf dem Niveau wenige Zellen umfassender Gewebeverbände direkt, zeitnah und zerstörungsarm zu erfassen. Das Sensorkonzept basiert auf Methoden der Impedanzspektroskopie, einem in der Biologie etablierten Analyseverfahren, mit dem der frequenzabhängige komplexe Wechselstromwiderstand des Gewebes bestimmt wird. Die charakteristischen elektrischen Parameter gehen in die Modellierung eines Ersatzschaltbildes en, womit sich der aktuelle Zustand des Gewebes mit seinen resistiven und kapazitiven Eigenschaften darstellen und beschreiben lässt. Die Elektroden werden so dimensioniert, dass die aktive Kambialregion (Kambium mit lebendem Phloem und Xylem) möglichst exakt erfasst wird und charakteristische, gewebespezifische Zeitkonstanten bestimmt werden können. Damit können die Zellteilungs- und Ausdifferenzierungsvorgänge während der Wachstumsphase kontinuierlich und zeitlich hochaufgelöst beobachtet werden. Die Entwicklung dieser Messmethodik ist die Grundlage für die später angestrebte Anwendung im Umweltmonitoring und wird die Kenntnisse über die Steuerung der Wuchsreaktionen von Waldbäumen auf Umwelteinflüsse deutlich erweitern.
Das Projekt "Teilvorhaben: Charakterisierung von Schindelzellen mit hohem Durchsatz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Wavelabs Solar Metrology Systems GmbH durchgeführt. Für die zukünftige Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Photovoltaik (PV) Industrie müssen eine fortschreitende Reduzierung der Produktions- und Investkosten erzielt werden, sowie Investitionen in neuartige industrielle Fertigungsprozesse für hocheffiziente Solarzellen und -module getätigt werden, um gegenüber der starken Konkurrenz aus Asien bestehen zu können. Parallel gibt es eine verstärkte Entwicklung im Bereich building-integrated-PV (BIPV) und vehicle-integrated-PV (VIPV), die besondere Anforderungen an die Module hinsichtlich des Formfaktors, des Designs oder auch der Funktionalität stellt. Daraus ergeben sich Ansätze und Möglichkeiten für eine Weiterentwicklung der Photovoltaikindustrie in Deutschland. Der Fokus dieses Forschungsvorhabens liegt auf der Entwicklung einer neuen Generation hochproduktiver Prozesse und Prozessanlagen sowie entsprechender Messtechnik zur Herstellung von PV-Modulen mit Solarzellstrings aus geschindelten Zellstreifen. Als innovativer Produktionsprozess ist beabsichtigt, die Zellteilung (aus dem Standardzellformat) zu schmalen Zellstreifen direkt mit dem Klebeprozess in einem Prozessschritt zur Zellstringherstellung zu verbinden. Hierfür sollen kostengünstige Hochdurchsatzprozesse, d.h. die Kombination des Klebe- mit dem Trennprozess, erforscht werden. Durch die Schindel-Modultechnologie kann insgesamt mehr Leistung je PV-Modul-Fläche erzeugt werden, was z.B. bei Aufdachanwendungen sehr wichtig ist. Ein weiterer Projektschwerpunkt besteht darin, Sondermodulkonzepte und -formate mit einer Zellstreifen-Technologie umzusetzen, welche im Bereich BIPV und VIPV, Retro-Fitting und Hochspannungsmodule relevant werden. Dabei kann auch ein ästhetischeres Erscheinungsbild durch eine einheitlichere Farbgebung gewährleistet werden, was den Weg für Anwendungen in der BIPV oder VIPV öffnet und durch konventionelle Module nicht erzielbar ist.
Das Projekt "Teilvorhaben: Anlagenentwicklung für kombinierte Klebe- und Verbindungsprozesse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von teamtechnik Maschinen und Anlagen GmbH durchgeführt. Entwicklung einer neuen Generation von Prozessen und Prozessanlagen zur Herstellung von Solarzellstrings aus geschindelten Zellstreifen. Hierfür sollen kostengünstige Hochdurchsatzprozesse erforscht werden. Als innovativer Produktionsprozess ist beabsichtigt, die Zellteilung (aus dem Standardzellformat) zu schmalen Zellstreifen direkt mit dem Klebeprozess in einem Prozessschritt zur Zellstringherstellung zu verbinden. Hierfür sollen kostengünstige Hochdurchsatzprozesse, d.h. die Kombination des Klebe- mit dem Trennprozess, erforscht werden. Weiterhin sollen im Bereich der Modultechnologie klassische Verschaltungstechnologien durch Anwendung flexibler Zellformate in unmittelbarer Kombination mit Klebeprozessen ersetzt werden. Dadurch soll eine konsequente Weiterentwicklung des etablierten Halbzellkonzeptes erreicht werden. Durch die Schindel-Modultechnologie kann insgesamt mehr Leistung je PV-Modul-Fläche erzeugt werden, was z.B. bei Aufdachanwendungen sehr wichtig ist.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung einer Maschinenplattform für die Matrix-Schindelverschaltung." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von M10 Industries AG durchgeführt. Im Projekt Shirkan wird eine innovative, hoch effiziente Matrix-Schindel-Verschaltung für Silizium-Solarzellen entwickelt, die keine Zellverbinder benötigt, inaktive Flächen im Modul eliminiert, und die Realisierung eines ästhetisch wertvollen, besonders verschattungsresistenten PV-Moduls ohne Wirkungsgradverluste von Zelle zu Modul ermöglicht. Die Firma M10 wird ihre bereits existierende Industriemaschine für die Verschaltung von Solarzellen mit Zellverbindern zu einer Maschinenplattform weiterentwickeln, die die Kleberapplikation und den Pick and Place Vorgang sowie das Aushärten des Klebers und das Verschalten der Randverbinder realisiert. Die geteilten Solarzellen werden dabei direkt auf der Modulfläche positioniert. Für die Klebstoffapplikation wird ein Druckprozess in die Maschinenplattform und ein schädigungsarmer Laserprozesses für die Zellteilung direkt in der Anlage integriert.
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.
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.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Würzburg, Theodor-Boveri-Institut für Biowissenschaften, Lehrstuhl für Bioinformatik 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.
Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH durchgeführt. In diesem Projekt soll die strahlen- und neurobiologische Expertise des Darmstädter Kompetenz-Zentrums Strahlenforschung in Zusammenarbeit mit der Uni Erlangen und der GSI Darmstadt zur Untersuchung der biologischen Wirkung geringer Dosen ionisierender Strahlung auf das sich entwickelnde Gehirn eingesetzt werden. Das langfristige Ziel des beantragten Projekts ist einerseits die Verbesserung der Risikoabschätzung für strahleninduzierte neurologische Spätfolgen und zum anderen ein erweitertes Verständnis der molekularen Mechanismen der biologischen Strahlenantwort von neuronalen Stammzellen. Dies ist besonders im Hinblick auf die steigende Anzahl diagnostischer Untersuchungen von Kleinkindern von großer gesellschaftlicher Bedeutung, aber auch notwendige diagnostische Untersuchungen an Schwangeren bedürfen einer kritischen Überprüfung. Es soll untersucht werden, inwieweit dicht und dünn ionisierende Strahlung die Fähigkeit neuronaler Stammzellen zur Selbsterneuerung und Differenzierung beeinflussten. Weiterhin sollen zytogenetische Untersuchungen durchgeführt werden, um nähere Informationen über die Genauigkeit der DNA-Reparaturprozesse nach einer Strahlenexposition zu erhalten. Als Manifestation einer fehlerhaften Reparatur werden strukturelle Chromosomenaberrationen mit Hilfe der mFISH-Technik gemessen. Da auch die Migration ein wichtiger Vorgang bei der Bildung des Nervensystems ist, soll die Fähigkeit der NSZ zu wandern in einem,,Migrationstest gemessen werden.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Radiation Biology and DNA Repair, AG Löbrich durchgeführt. In diesem Projekt soll die strahlen- und neurobiologische Expertise des Darmstädter Kompetenz-Zentrums Strahlenforschung in Zusammenarbeit mit der Uni Erlangen und der GSI Darmstadt zur Untersuchung der biologischen Wirkung geringer Dosen ionisierender Strahlung auf das sich entwickelnde Gehirn eingesetzt werden. Das langfristige Ziel des beantragten Projekts ist einerseits die Verbesserung der Risikoabschätzung für strahleninduzierte neurologische Spätfolgen und zum anderen ein erweitertes Verständnis der molekularen Mechanismen der biologischen Strahlenantwort von neuronalen Stammzellen. Dies ist besonders im Hinblick auf die steigende Anzahl diagnostischer Untersuchungen von Kleinkindern von großer gesellschaftlicher Bedeutung, aber auch notwendige diagnostische Untersuchungen an Schwangeren bedürfen einer kritischen Überprüfung. C57/BL6-Mäuse werden zu unterschiedlichen Entwicklungszeiten (embryonal und juvenil) mit niedrigen Dosen Röntgenstrahlen bestrahlt und dessen Gehirne nach unterschiedlichen Rekonvaleszenzzeiten entnommen und die DNA Schadensreparatur, Teilungsfähigkeit, Apoptoserate und Differenzierungskapazität von neuronalen Stammzellen, Astrozyten und Gliazellen untersucht. Neben den kurzzeitigen zellulären Strahleneffekten werden langfristige Folgen auf die kognitiven Fähigkeiten der bestrahlten Mäuse untersucht, unter anderem mit modernsten bildgebenden Verfahren wie fMRT.
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