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Indukation der Hydroxylasen der Lebermikrosomen durch Inhalation von D,L-Campher und Cyclohexan

Maeuse inhalieren 0,5-3 tg lang Campher oder Cyclohexan. Es wird die Zunahme an cyt. P-450, der nadph-Cyt. p-450-Reduktase sowie der Aethylumbelliferon-Desalkylase bestimmt. Es soll vor allem die untere Grenze der Wirksamkeit der Induktoren und ihre Konzentration in Blut und Leber bestimmt werden. Weiter soll der Stoffwechsel der Induktoren in Abhaengigkeit von der Induktionszeit in vivo und in vitro untersucht werden. Campher wird in der Medizin als Einreibungsmittel benutzt und kommt in Konservierungs- und Desinfektionsmitteln sowie in Mottenkugeln vor. Cyclohexan ist Bestandteil bestimmter Benzinarten.

Induktion des Umsatzes von Aethanol in Mikrosomen und Cytosol der Maeuseleber durch chronische orale Verabreichung von Aethanol und Inhalation von Cyclohexan oder D,L-Campher

Bei einem 3-methylcholanthrenempfindlichen Maeusestamm (C57BL/6N) soll geprueft werden, ob chronische orale Verabreichung von Aethanol in der Leber sowohl die mikrosomale Aethanoloxidation als auch die Dehydrierung von Aethanol durch die Alkohol-Dehydrogenase des Lebercytosols induziert. Die induzierende Wirkung des Aethanols soll mit derjenigen von D,L-Campher und Cyclohexan verglichen werden. Es soll versucht werden, die Induktionen durch Induktionshemmer zu verhindern. Inzwischen ist nachgewiesen worden: In den Lebermikrosomen induziert orale chronische Verabreichung von Aethanol MEOS bei maennlichen C57-Maeusen in 4 Monaten, um den Faktor 2-3. Die Induktion ist bereits nach 14 Tagen nachweisbar und durchlaeuft ein Minimum nach 1,5 Monaten. Alkohol-Dehydrogenase wird im Cytosol anscheinend nicht induziert, wohl aber andere Proteine, denen moeglicherweise Acetaldehyd-Dehydrogenaseaktivitaet zukommt. Diese induzierbaren Nicht-Haem-Proteine erscheinen auch vermehrt nach Vorbehandlung der Maeuse mit anderen Induktoren. Es soll 1982 geprueft werden, wie weit die Dehydrierung von Acetaldehyd durch Aethanol induziert werden kann, und ob andere Induktoren diese nicht wirksamer induzieren.

Schwerpunktprogramm (SPP) 2451: Lebende Materialien mit adaptiven Funktionen, Teilprojekt: Kombination stimuli-responsiver Hydrogele und Scaffold-unterstützter mikrobieller Biofilme für die selbstkontrollierte katalytische Aktivität eines mikrobiellen Blatts

Die pflanzliche Photosynthese ist der zentrale Mechanismus in der Natur, Sonnenenergie in chemische Energie umzuwandeln. Darum wird die mikrobielle Photokatalyse als effiziente und nachhaltige Alternative für derzeitige chemische Prozesse angesehen. Während herkömmliche Photobioreaktoren mit Suspensionkulturen durch geringe Zelldichten begrenzt sind, könnten Biofilme als selbstimmobilisierte Mikroben mit hohe Zelldichte dieses Problem überwinden. Jedoch stellen hohe Zelldichte und Stabilität gegenüber variierenden Umweltbedingungen, wie Strahlung und Temperatur, eine Herausforderung für stabile katalytische Produktionsprozesse dar. Das Projekt zielt darauf, das Prinzip von Pflanzenblättern mit Selbstregulation und stabiler Unterhaltung der Photosynthesemaschinerie zu adaptieren. Mit Hilfe gentechnisch modifizierter phototropher Biofilme, die in einem porösen Zellkulturträger mit hoher Zelldichte wachsen, wobei dieses Material mit einer responsiven Hydrogelschicht an der Gas-Flüssig-Grenzfläche ausgestattet ist, soll eine stabile biokatalytische Aktivität für die chemische Produktion realisiert werden. Die pH- oder Temperatur (T)-responsiven Hydrogelschichten werden auf den Aktivitätszustand der mikrobiellen Konsortien innerhalb des porösen Materials reagieren und so eine Selbstkontrolle der katalytischen Aktivität durch Steuerung der Gaspermeation ermöglichen, ähnlich wie Pflanzenblattoberflächen. Das Konzept eines "mikrobiellen Blatts" wird umgesetzt auf Basis unserer Expertise zu mikrobiellen Konsortien für die chemische Produktion (z.B. Synechocystis, Pseudomonas) und der Entwicklung von Zellkulturträgern, einschließlich der Synthese von pH- und T-responsiven Hydrogelen, um eine selbstkontrollierte Aktivität eines lebenden katalytischen Materials (LCM) zu zeigen. In unserer Fallstudie werden wir die Leistungsfähigkeit von mikrobiellen Biofilmen in porösen Polymermaterialien für die katalytische Umwandlung von Cyclohexan in ?-Caprolacton oder Adipinsäure als Vorstufen der industriellen Polymersynthese untersuchen. Es soll gezeigt werden, dass Schwach- und Starklichtzustände, ähnlich dem Tag-Nacht-Zyklus, die Mikroumgebung der LCM so beeinflussen, dass dies zu gequollenen und kollabierten Zuständen der pH-responsiven Hydrogelschicht führt. Diese responsive Hydrogelschicht wird durch elektronenstrahlinitiierte Polymerisation von N-Isopropylamid- und Acrylsäuremonomeren mit einer Anpassung der Phasenübergangsbereichen synthetisiert. Die unterschiedlichen Quellungszustände und physikochemischen Eigenschaften der Hydrogelschicht, die durch die Aktivität der Biofilme ausgelöst werden, steuern den Zufluss von Cyclohexan für die katalytische Reaktion der adaptiven LCM, wodurch eine optimale Leistungsfähigkeit bei variierenden Lichtverhältnissen ermöglicht wird. In Zukunft werden unsere Erkenntnisse das Potential des Mikrobiellen-Blatt-Konzepts ausschöpfen lassen und selbststabilisierte biotechnologische Prozesse mit breiter Anwendbarkeit ermöglichen.

Toxikologische Bewertung von Innenraumluftschadstoffen, Teilprojekt 3: Toxikologische Bewertung von C4-C8 Alkane als Grundlage für die Ableitung von Innenraumluftrichtwerten

Aufgabenbeschreibung: Der Mensch atmet pro Tag 10 bis 20 m3 Luft ein, was einer Masse von 12 bis 24 kg Luft pro Tag entspricht. Davon entfällt etwa 90 % auf die Innenraumluft. Damit kann kontaminierte Innenraumluft zu einer relevanten Aufnahme von Chemikalien führen. Es ist deswegen äußerst wichtig, die Vorkehrungen zu treffen, die eine gute Innenraumluftqualität sicherstellen. Für diesen Zweck setzt der Ausschuss für Innenraumrichtwerte (AIR) bundeseinheitliche, gesundheitsbezogene Richtwerte für die Innenraumluft fest. Der AIR hat bereits über 100 Stoffe in der Innenraumluft bewertet und für eine Vielzahl von Stoffen Richtwerte abgeleitet, die als Maßstab für die Bewertung der Innenraumluftqualität öffentlicher und privater Gebäude in Deutschland angewandt werden. Wegen der Entwicklung der Bautechnik, kultureller Veränderungen und neuer wissenschaftlicher Erkenntnisse werden stets neue Stoffe in der Innenraumluft identifiziert. Die Liste der Stoffe für die eine toxikologische Bewertung dringend notwendig ist, wurde durch den Ausschuss für Innenraumrichtwerte im Jahr 2016 aktualisiert. Gemäß der Angaben der beteiligten Länder besteht ein akuter Bedarf nach Richtwerten für Pentan, Methylpentan, Hexan, Cyclohexan und Summenrichtwerten für C4-C8 Alkane. Ziel des Projekts ist die Bereitstellung eines geeigneten Stoffdossiers als Bewertungsgrundlage für Ableitung der Richtwerte durch den AIR.

Verteilungskoeffizienten chlorierter Kohlenwasserstoffe zwischen Muskulatur und Leber bei Fischen

Schramm, Karl-Werner; Marth, Petra; Wolf, Alexander; Hahn, Klaus; Oxynos, Konstantin; Schmitzer, Johannes; Kettrup, Antonius Umweltwissenschaften und Schadstoff-Forschung, Zeitschrift für Umweltchemie und Ökotoxikologie 11 (1999), 5, 277 - 280 Lipidbezogene Verteilungskoeffizienten (KL M/L ) zwischen Muskelkonzentrationen-(C ML ) und Leberkonzentrationen (C LL ) zweier Friedfischarten Brassen (Abramis brama) und Aalmutter (Zoarces viviparus) ergeben theoriekonform (KL M/L =C ML /C LL =1) nominale Werte um 1 für persistente (hochchlorierte PCB ) und Werte über 1 für metabolisierbare lipophile Umweltchemikalien wie chlorierte Cyclohexane oder DDT. doi:10.1007/BF03038000

In-Situ Remediation Technologies, Feasibility Study of Co-Solvent Flushing for a DNAPL-Remediation of a Dump Site

The feasibility of an in-situ contaminant phase extraction of highly-chlorinated hydrocarbons below the dump site of production residues using co-solvent flooding (ternary solvent-mixtures) was investigated under contract of an international chemical company. Both cyclohexane and diethyl ether were selected as co-solvents because of their high partitioning capacity into the contaminant mixture and their ability to transform the contaminant mixture (DNAPL) into a single-phase LNAPL. Additionally, the selected co-solvents were able to dissolve the precipitated tar oil phase. The water-miscible solvents were acetone and 2-propanol. Four different ternary phase diagrams (TPD) for the solvent-co-solvent-water system were determined in order to define the optimal co-solvent flushing (CSF)-mixture. No significant differences were observed between the selected CSF-cocktails for a composition of 90/10 %v/v. Therefore, after considering the costs and safety and ecological aspects, the solvent 2-propanol and the co-solvent cyclohexane were selected. Solids and/or highly viscous tar oil precipitated during the determination of the ETPDs. The hydraulic control of the remediation process may be compromised by a clogging of the aquifer during CSF. The cost of the chemicals and the recycling of the CSF-cocktail were estimated after the recycling process was designed. Due to the physical and chemical properties of the chemicals, a thermal recycling of the CSF-cocktail by vacuum evaporation was proposed. The costs for the recycling process and the overall costs for the CSF-cocktail needed for the removal of the contaminants were estimated based on the results of previous research work. The costs are roughly estimated to be 800 - 900 €/m3 treated soil for the chemicals and the recycling of the CSF-cocktail. A more accurate cost estimate must be based on further lab experiments to determine the mass fluxes, the effectiveness and the functionality of the process.

Kopplung von Reaktion und integrierter Stofftrennung im Membranreaktor

Im Rahmen des Projekts werden experimentelle und theoretische Untersuchungen zur Kopplung der gleichgewichtslimitierten Dehydrierung von Cyclohexanol mit der exothermen Hydrierung von Cyclohexen in einem katalytischen Membranreaktor durchgefuehrt. In dem am Institut konzipierten Laborreaktor werden die im Membranreaktor simultan ablaufenden Prozesse zuerst separat voneinander charakterisiert. Dieses sind u a die chemische Reaktion und der Stofftransport durch Membranen. Anschliessend werden beide Prozesse gekoppelt. Die Untersuchungen zeigen, dass die Reaktions- und Permeationskinetik hinreichend gut mit entsprechenden Modellen beschrieben werden koennen. Weiterhin hat die Kopplung beider Prozesse ergeben, dass in Membranreaktoren hoehere Umsaetze erzielt werden, als in konventionellen Reaktoren.

Nassoxydation von Abwaessern

Planung der Modellanlage zur Reinigung der Abwaesser der Cyclohexanoxydation weitgehend abgeschlossen. Auf den Bau der urspruenglich geplanten kleinen Pilotanlage wird verzichtet, stattdessen soll sofort eine Modellanlage im kleinen Betriebsmassstab erstellt werden. Schwerpunkt: Untersuchungen zur Anwendbarkeit der Nassoxidation bei den verschiedenen chemischen Stoffklassen bzw. Industrieabwaessern mit unterschiedlichen organischen Belastungen.

Trennsysteme mit nichtporoesen Membranen - der Einsatz der Pervaporation und Dampfpermeation fuer die Stofftrennung bei chemischen Prozessen und im Umweltschutz

Die Einsatzmoeglichkeiten der Pervaporation und Dampfpermeation sollen fuer folgende Bereiche untersucht werden: - Entfernung und Rueckgewinnung von Mindermengen aus Prozessstroemen Anilin/Wasser, -Steigerung des Umsatzgrades von Veresterungsreaktionen am Beispiel der Systeme Essigsaeure/Ethanol/Ethylacetat/Wasser und Essigsaeure/Butanol/Butylacetat/Wasser, -Azeotropspaltung in grosstechnischen Produktionen am Beispiel von Benzol/Cyclohexan. Pervaporation und Dampfpermeation sollen gemeinsam untersucht und entwickelt werden, da sie hinsichtlich der Grundlagen (Stofftranport in der Membran, Aufpraegung der Triebkraft) eng verwandt sind. Technisch sind beide Varianten aber stark unterschiedlich, je nach Einsatzfall ist daher zu entscheiden, welche Variante am vorteilhaftesten einzusetzen ist.

Entwicklung eines konzentrierenden Solar-Photoreaktors zur photochemischen Synthese von Cyclohexanonoxim

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