<a href=http://www.allweiler.de>Allweiler</a> hat die neue Kreiselpumpe ALLHEAT 1000 vorgestellt. Sie st speziell dafür konstruiert, Thermalöle zu fördern und erweitert das Leistungsspektrum der Produktfamilie ALLHEAT für unterschiedliche Wärmeträger wie Öle, Wasser, Glykole und Salzschmelzen. <% image name="Allweiler_Allheat1000" %><p>
<small> Die ALLHEAT-Produktfamilie der Wärmeträgerpumpen umfasst 14 unterschiedliche Kreiselpumpen-Modelle. </small>
Wie alle ALLHEAT-Pumpen benötigt auch ALLHEAT 1000 keine externe Kühlung. Die Pumpe fördert Thermalöle bis 350 °C und ist ideal, um größere Mengen Thermalöl zuverlässig über große Entfernungen zu fördern. So wird etwa bei 50 Hz und 2.900 l/min eine Fördermenge von 1.000 m³/h auf 80 m erreicht. Die max. Förderhöhe beträgt 100 m, die max. Fördermenge 1.450 m³/h.
<small> Mit mehreren Hunderttausend verkauften Pumpen seit Beginn der Fertigung von Wärmeträgerpumpen zählt Allweiler heute international zu den führenden Herstellern von Wärmeträgerpumpen. Der Hersteller garantiert weltweit einen 24-h-Reaktions-Service für seine Pumpen. Dies umfasst u.a. Ersatzteile, Wartung und Service vor Ort sowie Laufzeitgarantien gemäß VDMA. </small>Neue Hochleistungspumpe für Wärmeträger
Flavobacterium und Pedobacter: Neue Arten entdeckt
Wurden früher die meisten Analysen in zentralen Labors durchgeführt, werden heute vermehrt Point-of-Care-Analysen mit mikrofluidischen Einmalchips durchgeführt. Deren Strukturen werden derzeit durch einen hohen F&E-Aufwand realisiert. Dieser Aufwand lässt sich durch den am <a href=http://www.ipa.fraunhofer.de>Fraunhofer IPA</a> entwickelten modular aufgebauten mikrofluidischen Baukasten deutlich reduzieren. <% image name="Mikrofluidischer_Baukasten" %><p>
<small> Bild 1: Bausteine des mikrofluidischen Baukastens. Fraunhofer IPA </small>
Die Umsetzung mikrofluidischer Prozesse auf Einmalchips wird realisiert bei Analysen, die massenhaft durchgeführt werden. Voraussetzung dafür ist die erfolgreiche Abbildung und Testung verschiedener aufeinander folgender mikrofluidischer Strukturen auf Modulen des modularen Baukastens. Die Analysechips können nach erfolgreicher Testung der zusammenhängenden Strukturen auf der Plattform als monolithisches System günstig und in hohen Stückzahlen hergestellt werden. Der Chip kommt dann bei Point-of-Care-Analysen zum Einsatz. Die Probe wird dabei direkt in den Chip eingeführt und kommt zur Auswertung in ein speziell dafür entwickeltes Gerät.
Mit dem mikrofluidischen Baukasten ist es auch möglich, Prozesse in mikroverfahrenstechnischen Produktionen zu realisieren. Ein Beispiel ist die Entwicklung einer Mikropharmafertigung, die patientengerechte, flüssige Medikamente vor Ort herstellt. Das ermöglicht die individuell angepasste Dosierung einzelner Wirkstoffe, was eine verbesserte Therapie zur Folge hat. Darüber hinaus werden unwirksame Zusatzstoffe wie Konservierungsstoffe und eine Überproduktion vermieden.
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<small> Bild 2: Durchführung eines immunologischen Prozesses mit mikrofluidischen Bausteinen auf mehreren Ebenen. </small>
Die Entwicklung der mikrofluidischen Strukturen erfolgt, indem zunächst die Funktionen eines Prozessablaufs (z.B. Fördern, Mischen, Temperieren, Separieren) einzeln und anschließend auf unterschiedlichen Modulen abgebildet werden (Bild 1). Die Module werden dann auf einer Plattform zunächst separat, später als zusammengesetzter Prozess getestet. So können beliebige Prozesse innerhalb kürzester Zeit entwickelt werden.
Auch Prozesse aus der Lebensmittel- und Umweltanalytik sowie der Mikrosystemtechnik können aufgebaut, getestet und realisiert werden. Voraussetzung für das Funktionieren des Baukastens ist das Vorhandensein definierter Schnittstellen. Dies betrifft nicht nur die Schnittstellen der Module untereinander, sondern ganz besonders die Schnittstellen des Baukastensystems zur Makrowelt. Bild 2 zeigt eine Plattform, auf der verschiedene mikrofluidische Module für einen immunologischen Prozess verknüpft sind.Mikrofluidischer Baukasten vom Fraunhofer IPA
Das Wiener Ingenieurbüro Production Engineering & Consulting (<a href=http://www.pec.co.at>PEC</a>) lud zum alljährlichen Reinraumtechniktag. Die Reinraum-Profis sehen insbesondere bei Krankenhausapotheken sowie der µ-Elektronik anhaltend hohen Bedarf an GMP-konformen Produktionsumgebungen.<% image name="Isolator" %><p>
<small> Reinraumexperten betonen den vermehrten Einsatz von Isolatoren in der Reinraumfertigung. </small>
Mehr als 2,5 Mio m² Reinraumfläche sind weltweit installiert. Und Friedrich Bleicher sieht weiterhin Zuwachs bei hochreinen Produktionsumgebungen: „Reinraumtechnologien werden in zahlreichen Industrien benötigt. Derzeit bekommen wir insbesondere vom Druck auf die Krankenhausapotheken sowie den Miniaturisierungstendenzen im Rahmen der Nanotechnologien Rückenwind.“
Für entsprechende Produktivitätssteigerungen sollen Reinräume aber auch in der Mikromechanik, bei optischen und chemischen Anwendungen sorgen; ein Mehr an Sicherheit lässt sich damit in der Medizin, der kosmetischen Industrie sowie der Raumfahrt erzielen. Als Faustregel lässt sich dabei sagen: Ab der Reinraumklasse ISO 4 wird es wirklich teuer (ISO 4 stellt bereits höchste Ansprüche an Reinräume und ist in Österreich kaum realisiert); 60 % der Kosten entfallen auf das Equipment, 30 % auf die Technik, 10 % auf bauliche Maßnahmen.
<b>Trend zu Isolatoren.</b> Hohe Einsparpotenziale versprechen in der technischen Umsetzung derzeit insbesondere automatisierte Lösungen mit Isolatoren bzw. Restricted Access Barrier Systems (RABS): „Bei den Investitionen schneiden diese Systeme um 4-8 % günstiger als herkömmliche Reinraumkonzepte ab. Bei den Betriebskosten lässt sich sogar mehr als die Hälfte der Kosten einsparen.“
Diesen Trend bestätigt auch der Schweizer Consulter Hans Schicht: „Derzeit sind weltweit bereits mehr als 300 RABS realisiert, Isolatoren vermutlich noch mehr.“ Er gibt allerdings zu bedenken: „Trotz Handschutz- und Ärmelsystemen sowie stabileren Vorhängen bleibt bei RABS die Reinraumklasse – ISO 5 bzw. ISO 7 – dieselbe.“ Zwar würde sich insbesondere bei kleineren Stückzahlen der Einsatz von Isolatoren – sie verfügen über eine interne Luftzirkulation – kaum rechnen, als Ersatz der klassischen aseptischen Abfüllung sei er jedoch „stark im Kommen“.
Als weiteren Trend in der Reinraumtechnik betont Schicht zudem die Fan Filter Unit (FFU), die sich bereits in der Halbleiterfertigung sehr gut bewährt habe. Im Rahmen der ISO-Normenreihe 14644 stehe nach der Luftbehandlung nunmehr die Klassifizierung der Oberflächenreinheit an. Und: „Jetzt gilt es, das Qualitätsmanagement-Denken auch in das Krankenhaus zu bringen.“ Denn dort, ergänzt Bleicher, werde mitunter noch mit „hanebüchenen Methoden“ agiert.
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<small> Im Krankenhausapotheken für den Vertrieb hergestellte Infusionen unterliegen künftig den strengen GMP-Anforderungen. </small>
<b>GMP für Apotheker.</b> Gemäß der 434. Verordnung betreffend die Betriebe von öffentlichen und Spitalsapotheken sind solche, die über eine Herstellungsbewilligung nach § 63 des Arzneimittelgesetzes (AMG) verfügen und nicht ausschließlich magistrale Zubereitungen produzieren, verpflichtet, Medikamente gemäß GMP-Bedingungen herzustellen. In Österreich sind davon rund 2 Dutzend Apotheken betroffen. Große Bedeutung hat die neue gesetzliche Regelung vor allem bei „normalen“ Zubereitungen für die parenterale Verwendung sowie für Zytostatika, für deren Zubereitung und Endfertigung den Richtlinien entsprechende Reinräume vorhanden sein müssen.
In diesem Bereich produzierende Apotheken müssen also – wenn notwendig – für entsprechende Raumkonzepte sorgen, diese inklusive relevanter Geräte und IT validieren und in Folge für eine entsprechende Dokumentation sorgen (u. a Site Master File, Monitoringplan usw.).
Weiters hat jede gemäß 434. Verordnung herstellende (Krankenhaus)apotheke bis spätestens Ende 2008 zumindest eine „Sachkundigen Person“ (Qualified Person) zu benennen – Herstellungsleiter, Kontrollleiter sowie Vertriebsleiter sind laut AMBO vorgesehen. Unter "Sachkundig" ist die erfolgreiche Beendigung eines einschlägigen Studiums und eine zweijährige Erfahrungsaneignung in einem §63 AMG-Betrieb zu verstehen. Hier machen sich die Apotheker nun dafür stark, dass sich ihre Mitarbeiter entsprechendes Praxiswissen auch in berufsbegleitenden Universitätskursen aneignen können.
Bis dato haben aber weder öffentliche Apotheken – sie müssen technikseitig zumindest für eine unidirektionale Verdrängungsströmung („Laminar Flows“) sorgen – noch Krankenhausapotheken allzu große Ambitionen gesetzt, um ihrem Gesetzesauftrag nachzukommen und GMP-konforme Produktionsbereiche zu etablieren, meint Bleicher. „Stimmt nicht“, kontert Wolfgang Jassek von der Apothekerkammer, „die Einführung des Laminar Flows ist aus unserer Sicht nahezu abgeschlossen.“ Anhand größerer Sammelbestellungen durch den Großhandel ließe sich ablesen, dass der Großteil der 1.200 heimischen Apotheken ihren Laborbereich bereits umgerüstet hat. „Und das ist ein Meilenstein“, betont Jassek, „kaum ein anderes Land in Europa hat vorgesehen, für die Zubereitung von Schmerzmittel oder Augentropfen diesen Aufwand auf sich zu nehmen.“
Bleicher schätzt den gesamten bei den Apotheken anstehenden Investitionsbedarf jedenfalls auf 2-4 Mio € für die öffentlichen Apotheken, auf rund 100 Mio € für die Krankenhausapotheken; weitere rund 20-25 Mio € kommen hinzu, wenn die Apotheken den GMP-Gedanken auch auf für ihre Zytostatika-Abteilungen anwenden werden.
Am effektivsten, so Bleicher, wäre es, sich österreichweit auf nur 4 Verteilzentren für die Blutplasma- und Zytostatika-Produkte zu konzentrieren – als gelernte Österreicher wissen wir freilich, dass es mit hoher Wahrscheinlichkeit mindestens 9 sein werden. Bei der Apothekerkammer geht man freilich den umgekehrten Weg – dort wünscht man sich, dass die Endfertigung der Zytostatika sogar in den extramuralen Raum vordringt und möglichst viele Apotheken entsprechende Reinräume einrichten.
<b>Zentrale Verteilung gefordert.</b> Während die Apotheken also nur noch wenig Handlungsbedarf sehen, um den neuen gesetzlichen Bestimmungen zu genügen, sieht Bleicher eine Schwerpunktsetzung auf wenige Zentren mit „tatsächlich höchsten Reinraumklassen“ dringend nötig: „Warum sollten beispielsweise endgefertigte Medikamente aus dem Wiener AKH nicht auch in der Rudolfstiftung verwendet werden? Hier liegen nur wenige Autominuten dazwischen. Ähnliches gilt für den ländlichen Raum, wo innerhalb von 2 h aus wenigen zentralen Verteilstellen das gesamte Bundesgebiet abgedeckt werden könnte.“
Elfriede Dolinar, die Chefin der Apotheke im Wiener AKH, kann diesem „Zentren-Gedanken“ allerdings nur wenig abgewinnen und betont: „Da Zytostatika ausschließlich patientenbezogen, also individuell hergestellt werden, sehe ich bei einer Lösung, wo nur mehr 4 Reinraumzentren die Präparate verteilen, die Versorgungssicherheit nicht mehr gegeben. Hinzu kommt, dass Krebspatienten, die auf ihr individuelles Präparat im Spitalsbett oder ambulant warten, auch Geld kosten.“ Zwar sei es durchaus sinnvoll, dass insbesondere kleinere Krankenhäuser diese Infusionsprodukte von größeren Krankenhausapotheken beziehen, jedoch: „Jeder Transportweg bedeutet Zeit sowie erhöhtes Ausfallsrisiko und kann somit lebensbedrohlich sein.“
Ein sehr „genaues Abwägen zwischen Wirtschaftlichkeit und Versorgungssicherheit“ sei daher vonnöten, eine überambitionierte „Zentren-Lösung“ sei mit Sicherheit kontraproduktiv, am Ende sogar „gefährlich“. Generell sieht Dolinar den Großteil der heimischen Apotheken bereits „am letzten Stand“, Handlungsbedarf gebe es nur bei der Chargenproduktion: „Und auch hier sind es weniger räumliche Probleme, die es zu lösen gilt, sondern vielmehr Fragen der Dokumentation und Validierung, die noch zu beantworten sind.“ Bleicher fügt jedenfalls hinzu: „Die Kosten für den laufenden Betrieb der Reinräume ist den allerwenigsten bewusst.“
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<small> <b>Jeweils 30 %</b> der 2,5 Mio m² Reinraumflächen befinden sich in den USA, der EU und in Asien. 35 % davon entfallen auf die Pharma- und Biotechindustrie, 30 % auf die µ-Mechanik, 20 % auf die optische Industrie und 15 % auf die Nahrungs- und Kosmetikindustrie. Als größte Kontaminationsquelle gilt für Reinraumbereiche mit 35 % aller Verunreinigungen das jeweilige Personal, jeweils 25 % der Kontaminationen verursacht das Equipment und der Prozess, der Rest stammt aus der Luft. Alleine durch langsames Gehen werden rund 5 Mio. Partikel pro Mitarbeiter und Minute abgegeben, zudem gibt der Mensch als Träger von 500 verschiedenen Keimen rund 20.000 Keime/min ab. </small>
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<small> <b>Für den behördengerechten Betrieb</b> von GMP-Anlagen betont Gregor Dirr, Betriebsingenieur bei Boehringer Ingelheim: „Beim behördengerechten Betrieb von GMP-Anlagen entscheidet das PROZESSVERSTÄNDNIS. Es gilt, die WESENTLICHEN Risikofaktoren zu fokussieren – die dafür aber in vollem Umfang und ohne Abstriche.“ Soll heißen: Hinterlegung enger Intervalle und Prozessgrenzen. Für die Dokumentation sei eine klar geregelte ,doppelte Buchhaltung’ unabdingbar: Eine Zentraldokustelle und korrespondierend dazu dezentrale Dokuschränke. Bei der Instandhaltung gelte es, insbesondere auf die Oberflächenbeschaffenheit, die Zugänglichkeit, die strikte Trennung zwischen Werkstatt und Produktion sowie die Reinigbarkeit der Anlagen zu achten. Auch bei der Wartung durch Dritte ist dabei der Anlagenbetreiber verantwortlich. Die relevanten Guidelines sind die AMBO, der EU-GMP-Guide, ICH Q7, PICS sowie 21 CFR Part 211.xxx. </small>Good Manufacturing Practice im Vormarsch
Am Campus der Veterinärmedizinuni Wien wurde das bereits siebente Spin-off der VUW-Forschungsholding <a href=http://www.vetwidi.at>VetWIDI</a> gegründet: Novelix Therapeutics wird hier Forschung und klinische Entwicklung neuartiger Medikamente durchführen.<% image name="Novelix_Logo" %><p>
Novelix Therapeutics ist eine Schwesterfirma des kalifornischen Biotechs <a href=http://www.novelix.com>Novelix Pharmaceuticals</a> und hat sich auf die Entwicklung neuartiger Medikamente spezialisiert, die gezielt in molekulare Funktionskreisläufe eingreifen. Novelix Pharmaceuticals selbst verfügt über ein breites Spektrum neuartiger Substanzen, die primär in der Onkologie zum Einsatz kommen sollen.
"Das Ziel des neugegründeten österreichischen Biotechs ist die Verwertung und eigenständige Weiterentwicklung dieses Potenzials im Bereich von entzündlichen, neuro-degenerativen und Stoffwechselerkrankungen. Ungewöhnlich für eine eben gegründete Firma sind nicht nur die Vielzahl neuester Technologien, sondern auch ausgedehnte Netzwerke aus engen Beziehungen, die von der Medizinuni Wien bis zu Institutionen in den USA, Kanada, Deutschland und Israel reichen", so Edgar Selzer, der wissenschaftliche Leiter des neuen Spin-offs.Novelix errichtet Europaniederlassung in Wien
Eine neue Generation des Reinstwassersystems ORION von <a href=http://www.veoliawaterst.at>Veolia Water Systems</a> produziert pro Stunde bis zu 10.000 l Aqua Purificata und erfüllt aufgrund ihres modularen Aufbaus – angepasst an jeden Anwendungsfall – höchste Anforderungen.<% image name="Orion_Reinstwassersystem" %><p>
<small> Die modulare ORION erfüllt die Qualitätsstandards der USP 30, Ph Eur Purified Water und Ph Eur Highly Purified Water und entspricht den Vorschriften von FDA, cGMP und GAMP. </small>
Die neue ORION verfügt über eine verbesserte Umkehrosmoseeinheit, die in der einstraßigen Ausführung eine weiter erhöhte Wasserausbeute von bis zu 90 % erzielt und bis zu 75 % in der zweistraßigen Variante. "Durch das neue Design können Investitions- und Betriebskosten erheblich reduziert werden", betont Peter Wolf, der Geschäftsführer von Veolia Water Systems Austria.
<u>Die Anlagen sind modular aufgebaut:</u> Kernkomponente ist eine Umkehrosmoseeinheit mit integriertem Speichertank. Dazu kommen je nach Anwendungsfall optionale Bestandteile: Vorbehandlung durch heißwasser- oder kaltwassersanitisierbare Enthärter für Wasser jeden Härtegrads, Umkehrosmoseeinheiten für hohe Salzgehalte von mehr als 1.000 mg/l sowie Membranentgasung bei CO2-Gehalten von mehr als 20 mg/l.
Als alternative Nachbehandlungen sind kontinuierliche Elektro-Deionisierung, UV-Desinfektion, Mikro- und Ultrafiltration verfügbar. Eine optimierte Steuerung regelt nicht nur die Wasseraufbereitung, sondern neben der Vorbehandlung auch das Lagerungs- und Verteilungssystem. Die SPS kommuniziert mit übergeordneten SCADA-Systemen, die Einhaltung von 21 CFR Teil 11 ist optional verfügbar.
<small> Veolia Water Systems Austria gehört zusammen mit ELGA Berkefeld, ELGA Lab-Water, RWO und Krüger WABAG zu Veolia Water Solutions & Technologies. In Wien, Celle, Zwenkau bei Leipzig, Bremen, Ratingen, Bayreuth und Basel planen, entwickeln und betreuen mehr als 400 Mitarbeiter Projekte in Wasseraufbereitung und Abwasserrecycling. Veolia Water Solutions & Technologies beschäftigt weltweit rund 7.000 Mitarbeiter und erzielte 2006 einen Umsatz von 2,9 Mrd €. </small>Neue Pharmawasseranlage von Veolia Water Systems
Spastik: Tolperison/Viveo in Deutschland eingeführt
<a href=http://www.sanochemia.at>Sanochemia</a> meldet den erfolgreichen Marktstart für ihre Tolperison-Formulierung, die unter dem Markennamen Viveo von Orion Pharma in Deutschland eingeführt wurde. <% image name="Sanochemia_Logo"%><p>
<small> Die <a href=http://www.orion.fi/english>Orion Corporation</a> mit ihrem stark wachsenden Vertriebsnetzwerk in Europa erwarb von Sanochemia die Vertriebslizenzen für Deutschland, Schweiz, Skandinavien und die baltischen Staaten und wird eine erfolgreiche Vermarktung vorantreiben. </small>
Deutschland ist das erste Land, in dem das Muskelrelaxans Viveo zur Behandlung der Spastik infolge von neurologischen Erkrankungen zugelassen wurde. Der Wirkstoff Tolperison wird seit längerer Zeit therapeutisch eingesetzt, sein gutes Wirksamkeits- und Sicherheitsprofil ist in zahlreichen Studien nachgewiesen worden. Mit Viveo liegt Tolperison nun in einer höher dosierten Tablette vor, die den Bedürfnissen der Patienten entgegenkommt.
Eine Tablette enthält 150 mg Tolperison, für die empfohlene Dosierung von 300-450 mg pro Tag ist damit nur eine 2-3 x tägliche Einnahme von jeweils nur 1 Tablette - statt bisher 3 Tabletten - notwendig.
Spastik ist ein chronisches und oft schmerzhaftes Symptom, das die Mobilität und Lebensqualität der Betroffenen erheblich beeinträchtigt. Sie wird durch Erkrankungen ausgelöst, die mit einer Schädigung des Zentralen Nervensystems einhergehen, wie etwa MS oder Schlaganfall. Bei der Therapie mit Viveo bringt insbesondere die fehlende Sedierung dem Patienten einen deutlichen Nutzen im Alltag. In Deutschland leiden schätzungsweise 150.000 bis 200.000 Patienten unter spastischen Symptomen als Folge von neurologischen Erkrankungen.
<small> <b>Tolperison</b> nimmt im Konzept der Sanochemia eine zentrale Stellung ein. Für diesen Wirkstoff hat Sanochemia ein neuartiges Herstellungsverfahren entwickelt und wird dieses für die gesamte Fertigung in ihrem Pharmawerk in Neufeld nützen. Das europäische Patent wurde bereits erteilt, Patentschutz besteht bis Ende 2022 und weitere nationale Erteilungsverfahren sind anhängig. 2006 hat Sanochemia mit Avigen eine exklusive Vermarktungs- und Vertriebsvereinbarung für Nordamerika, Kanada und Mexiko getroffen. </small>Spastik: Tolperison/Viveo in Deutschland eingeführt
Krebs- und Schmerzforschung, schlaflose Zebrafische, Biomoleküle im Weltraum, Computersimulationen, Nanopartikel – molekulare Biowissenschaften sind am <a href=http://www.uibk.ac.at/forschung/zentren/cmbi.html>CMBI</a> der Leopold-Franzens-Uni Innsbruck vielfältig vertreten. Dies wurde Ende September deutlich, als sich das CMBI zum viertenmal mit einer Tagung der Öffentlichkeit vorstellte. Carola Hanisch berichtet über 2 der spannendsten Vorträge. <hr><big> Mensch und Seeanemone haben mehr gemeinsam<br>als es scheint </big><p><p>
Einer der faszinierendsten Vorgänge des Lebens ist die Gestaltbildung: Zellen organisieren sich selbständig zu Geweben, Organen und letztlich zu hochkomplexen Organismen. Sie alle haben denselben genetischen Grundbauplan, und doch weiß jede einzelne, welche Aufgabe ihr zukommt und was die anderen tun. Wie dieses Zusammenspiel funktioniert, will Thomas Holstein von der Uni Heidelberg an Polypen und Seeanemonen herausfinden. Ihn interessieren die Gene und Moleküle, welche die Vermehrung und Regeneration dieser Nesseltiere dirigieren.
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<small> Die Signalwege der Seeanemone Nematosella finden sich auch in höheren Organismen wieder. </small><p>
Dabei blickt er quasi zurück in die Frühzeit der Evolution, denn Nesseltiere bevölkern die Erde bereits seit rund 650 Mio Jahren. Sie gehören zu den ältesten heute noch lebenden vielzelligen Tieren. Wenn also heutzutage ein Polyp heranwächst, laufen vermutlich ganz ähnliche Vorgänge ab wie damals, als sich zum erstenmal in der Geschichte des Lebens einzelne Zellen zu einem Organismus zusammentaten.
Auf das ihnen innewohnende Gestaltbildungs-Programm können die Tiere ein Leben lang zurückgreifen: Verlorengegangene Körperteile bilden sich problemlos neu. Schneidet man dem Polypen Hydra den mit Nesselfäden bestückten Kopf ab, so wächst dieser umgehend nach, wenn auch nicht in doppelter Ausführung wie bei dem gleichnamigen Seeungeheuer der Antike. Man kann den Polypen sogar in 100 Teile schneiden und aus jedem entsteht ein neues Tier.
<b>Gleiche Signalwege.</b> Im Jahr 2000 machte Bert Hobmayer, der damals in Holsteins Gruppe arbeitete und heute an der Uni Innsbruck ist, eine entscheidende Entdeckung. Er fand heraus, dass es den vom Menschen bekannten Wnt-Signalweg (gesprochen „wint“) auch beim Polypen Hydra gibt. Ein Signalweg ist eine Art Kettenmechanismus, der über sich gegenseitig aktivierende Moleküle Informationen weiterleitet. Beim Menschen trägt der Wnt-Signalweg zur Gestaltbildung des Embryos bei. Hobmayer entdeckte damals, dass der Signalweg bei Hydra eine ganz ähnliche Aufgabe erfüllt. Das bedeutet, dass es sich um einen uralten Steuermechanismus handelt, der vom Nesseltier bis zum Menschen erhalten geblieben ist.
Holstein und seine Mitarbeiter, damals noch in Darmstadt, machten sich im Erbgut der Nesseltiere auf die Suche nach weiteren Wnt-Genen. Der Mensch besitzt insgesamt 12, Insekten und Würmer haben deutlich weniger. Für die „lebenden Fossilien“ wäre ein Minimal-Satz an Wnt-Genen angemessen erschienen. Doch die Wissenschaftler machten 12 Wnt-Gene ausfindig, nicht nur genauso viele, sondern auch fast dieselben wie beim Menschen.
Der Stammbaum der Wnt-Gene hat sich demnach im Laufe der Evolution nicht zunehmend verästelt. Vielmehr gehörte der heute beim Menschen vorhandene Satz an Wnt-Genen gewissermaßen von Anfang an zur Grundausstattung vielzelliger Tiere. Vielleicht war er sogar nötig, um den wichtigen Meilenstein in der Geschichte des Lebens vom Einzeller zum Organismus überhaupt erst zu ermöglichen. Warum später einige Tiere auf Teile dieses Basis-Sets verzichten konnten, bleibt vorerst unklar.
Doch damit nicht genug der Gemeinsamkeiten zwischen Mensch und Nesseltier: Wie Holstein am CMBI-Meeting berichtete, sind mittlerweile zahlreiche weitere wichtige Signalwege höherer Organismen auch bei Polypen und Seeanemonen gefunden worden. In allerjüngster Zeit ist die Sequenzierung ihrer Genome nahezu abgeschlossen. Das Ergebnis bestätigt den Trend: Nesseltiere haben fast dieselbe Anzahl von Genen wie der Mensch, und mehr als die beliebten Modelltiere Fadenwurm und Fliege. Daher lässt sich die im Laufe der Evolution zunehmende Komplexität der Lebewesen nicht, so glaubt Holstein, mit einer Vergrößerung des Erbguts erklären. Sie muss eine andere Ursache haben, möglicherweise die immer ausgefeilteren Regulationsmechanismen der Gene.
Für die angewandte Forschung sind all diese Erkenntnisse von großer Wichtigkeit. So ist der Wnt-Signalweg, wenn er außer Kontrolle gerät, an der Krebsentstehung beteiligt. Seine Erforschung hat daher hohe Priorität. Polypen und Seeanemonen sind zudem als Modelltiere für die Gestaltbildung interessant, da sie über dieselben Gene und Signalwege verfügen wie der Mensch. Interessant ist vor allem jenen Vorgang zu erforschen, den die Nesseltiere meisterhaft beherrschen: die Regeneration. Vielleicht lassen sich daraus auch Erkenntnisse für Heilungsprozesse beim Menschen gewinnen.
<hr><big> Antibiotika-Target unter die Lupe genommen </big><p><p>
Bakterien sind – wie alle Zellen – hochkomplexe Fabriken für die verschiedensten Biomoleküle. Sie benutzen ausgefeilte Rückkoppelungsmechanismen, um ihre Produktionsmaschinerie jederzeit an den aktuellen Bedarf anzupassen. Ein erst kürzlich entdecktes Steuerprinzip bedient sich so genannter Riboschalter. Sie sind gleichzeitig Sensoren und Schalter, weil sie das Vorhandensein eines Biomoleküls aufspüren und seine Herstellung steigern oder drosseln können.
Die Funktionsweise ist verblüffend einfach: Der Riboschalter sitzt am Ende einer Boten-RNA, welche die Anweisung zum Zusammensetzen eines Biomoleküls transportiert. Er verfügt über eine Bindungsstelle für eben jenes Biomolekül. Bekommt er eines zu fassen, faltet er sich blitzschnell um. Diese Strukturänderung der RNA verhindert, dass die auf ihr gespeicherte Bauanleitung weitergegeben wird.
<b>Stopptaste für Biomoleküle.</b> Riboschalter gelten als interessante Ziele der Antibiotikaforschung. Die Strategie ist naheliegend: Man versucht ein Molekül zu designen, das statt des eigentlichen Liganden an den Riboschalter bindet. Somit wird dem Bakterium vorgegaukelt, es habe bereits eine ausreichende Menge des Liganden hergestellt, und es stellt die weitere Produktion ein.
Wenn dieses Molekül aber für das Bakterium lebenswichtig ist, geht es an dem Mangel zugrunde. Dass diese Strategie prinzipiell erfolgreich sein kann, zeigt das Beispiel des seit Jahrzehnten bekannten antimikrobiellen Wirkstoffs Pyrithiamin. Wie erst kürzlich entdeckt wurde, blockiert er den Thiaminpyrophophat(TPP)-Riboschalter. TPP ist die biologisch aktive Form des Vitamins B1 und als Coenzym an vielen wichtigen Stoffwechselprozessen beteiligt. Der TPP-Riboschalter kommt in zahlreichen Bakterien und Pilzen vor, darunter auch Krankheitserreger.
Um derartige Wirkstoffe in Zukunft maßschneidern zu können, ist es wichtig, den Umfaltungsprozess der Riboschalter-RNA genau zu verstehen. Das Problem ist, dass die Kristallstruktur der Riboschalter bisher nur im „Endzustand“ bekannt ist, wenn der Ligand bereits fest angekoppelt ist. Der Ausgangszustand lässt sich nicht kristallisieren – wahrscheinlich ist er zu beweglich. Kathrin Lang vom Institut für Organische Chemie der Universität Innsbruck hat nun eine indirekte Methode angewandt, um die Strukturänderung herzuleiten.
Anhand der bekannten Kristallstruktur des gebundenen Schalters suchte sie sich Nukleotide heraus, die sich möglichst störungsfrei ersetzen lassen. Dann stellte sie in einem sehr zeitaufwändigen Verfahren künstliche RNA-Schalter her, die genau an den vorgegebenen Stellen ein fluoreszierendes 2-Aminopurin trugen. Die Fluoreszenz dieser Sonden ändert sich in Abhängigkeit von ihrer unmittelbaren Umgebung. Man kann daher die Bewegung einzelner Nukleotide beim Umschalten mitverfolgen und ihre Geschwindigkeit bestimmen. Kathrin Lang hat dieses Verfahren an verschiedenen Stellen des Riboschalters angewandt und konnte aus der Gesamtheit der Daten ein Faltungsmodell entwickeln. Danach wirkt TPP wie eine rasch zuschnappende Klammer, die zwei Enden des Riboschalters zusammenzwingt. Diese plötzliche Nähe wiederum ermöglicht weitere, langsamere Verknüpfungen der Schalter-Teilstrukturen. Nun gilt es Moleküle zu finden, die gewissermaßen eine Dauerklammer bilden und dadurch antibiotische Wirkung zeigen.
<small> K. Lang, R. Rieder, R. Micura; 'Ligand-induced folding of the thiM TPP riboswitch investigated by a structure-based fluorescence spectroscopic approach'; Nucl. Acids Res. 2007, 35, 5370-5378. </small>Wie aus einzelnen Zellen ein Organismus wird
Menschen der Chemie: Karl Zojer im Gespräch mit Frank Kubel, dem Leiter des Fachbereiches Strukturchemie am Institut für Chemische Technologien und Analytik an der TU Wien.Struktur-Chemiker mit Leucht-Kraft<% image name="kubel" %><p>
<small> Frank Kubel: Bringt Kristalle zum Leuchten und kann sich einen Europaschwerpunkt Energieforschung in Österreich gut vorstellen. </small>
<i>Sie sind vor neun Jahren von Genf nach Wien berufen worden. Der Bereich Strukturchemie hat unter Ihrer Führung eine Imagekorrektur vollzogen – was haben Sie verändert?</i>
Hinter mir liegt eine spannende Zeit, die durch den Aufbau einer "Leuchtstoffgruppe", aber auch durch starke Veränderungen in der Universitätspolitik geprägt wurde. Mein erstes Ziel war es, junge Menschen von meiner Leidenschaft zur Chemie zu überzeugen und sie in die Ausbildung und die wissenschaftliche Forschung einzubinden. Das habe ich erreicht, inzwischen kommen sogar Schüler als gern gesehene Forschungsgäste zu uns. Es ist wesentlich, die Begeisterung für Naturwissenschaft und Technik möglichst früh zu wecken; nur dann werden wir ausreichend Nachwuchs an Studierenden – und damit auch an ausgebildeten Fachkräften – bekommen.
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<small> Dotierte Kristalle können via UV-Licht zu intensivem Leuchten angeregt werden – als Leuchtstoffe der nächsten Generation sind sie Glühlampen meilenweit überlegen. </small>
<i>Als Fachkraft der Strukturchemie – womit haben Sie hier zu tun?</i>
Die Strukturchemie ist per Definition ein Teilbereich der Physikalischen Chemie mit Schwerpunkt auf der Strukturbildung in Molekülen und Festkörpern. Wir fügen durch unsere spezielle Forschung an dotierten Kristallen und festen Lösungen, die durch UV-Licht zum intensiven Leuchten angeregt werden, einen Technologieaspekt hinzu.
Als Bereich ist die Strukturchemie im Institut für Chemische Technologien und Analytik eingebettet. Durch die Zusammenführung ehemals kleiner Forschungseinheiten ist nun eine viel bessere Ausnützung von Ressourcen möglich: Alle Festkörpersynthesen bei 1.000 bis 1.500 °C können vor Ort durchgeführt werden und das Ergebnis der Synthese kann im darauffolgenden Schritt in atomarer Auflösung analysiert werden. Darin liegt die Stärke eines interdisziplinären Bereiches.
Aus dieser Vielseitigkeit ergibt sich auch die Motivation für meine Arbeit: Ich versuche, die Mechanismen der Umwandlung von UV-Licht in sichtbares Licht zu verstehen. Ähnlich wie ein farbloser Korundkristall durch den Einbau von wenig Chrom zum roten Rubin wird, oder durch Einbau von wenig Eisen und Titan zum blauen Saphir mutiert, zeigen unsere Kristalle durch Einbau von wenig Europium (einem Seltenerdelement) intensive Leuchteigenschaften, je nachdem in welchen Kristall sie eingebaut werden.
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<i>Sie haben gerade bei der Erforschung von Leuchtmitteln einen beachtlichen Erfolg erzielt. Wo sind Sie dran?</i>
Als Forscher bin ich eingebunden in nahezu alle Bereiche der Chemie – der theoretischen Chemie, der Synthesechemie, der analytischen Chemie und der angewandten technologisch orientierten Chemie. In der Grundlagenforschung suchen wir unbekannte Verbindungen als Wirtgitter für Leuchtelemente. Die Idee, Fluoride in die Leuchtstoffforschung einzuführen, hat sich als Erfolgsmodell herausgestellt, denn wir haben zusammen mit den Genfer Kollegen einen sehr hellen, weißen Leuchtstoff aus einer reinen Verbindung mit nur einem Leuchtelement hergestellt.
In der Angewandten Forschung stellen wir Verbindungen und Gemische gezielt als Leuchtstoffe für die nächste Generation an Leuchtmitteln, also Leucht- oder UV-Dioden bzw. quecksilberfreie Leuchtröhren, her. Dabei spielen eben Energieeffizienz und Umweltaspekte eine entscheidende Rolle. Es bedarf dabei der präzisen Kenntnis der Kristallstruktur ebenso wie der Intuition des Chemikers, welches Leuchtelement in welcher Menge (meist weniger als 1 %) chemisch eingebaut werden muss, um als Pulver ein im UV-Licht hell leuchtendes Material herzustellen. Wenn dann eine Verbindung ihren Weg in die technische Anwendung findet – und das haben wir nun erreicht – dann ist einem der Durchbruch gelungen.
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<i>Die EU hat kürzlich bei den Glühlampen eine neue Richtlinie herausgegeben. Beflügelt das Ihre Arbeit?</i>
Licht ist gleich Zivilisation, wir wollen auf Licht nicht verzichten. Bei einer Energieeffizienz von 5 % Licht und 95 % Wärme gehen traditionelle Glühbirnen nicht gerade sparsam mit der Energie um. Eine mit modernen Leuchtstoffen durchgeführte effiziente Beleuchtung kann den Stromverbrauch weltweit um 10 % drosseln. Die Politik hat dieses Thema nun aufgegriffen und sorgt vernünftigerweise dafür, dass "Energiefresser" weltweit vom Markt verschwinden. Unsere Forschung hat im engen Sinne mit dem verantwortungsvollen Umgang mit Energieressourcen zu tun und daher hat die Industrie bereits mehrere Forschungsprojekte gefördert. Die meiste Unterstützung kam bisher aus der Schweiz, derzeit bemühe ich mich um Forschungsförderung in Österreich. Neue Richtlinien machen allerdings nur dann Sinn, wenn naturwissenschaftliche Forschung mit dem Ziel der Energieoptimierung gefördert wird.
Der Grenzbereich "Energieforschung", der meinem Verständnis nach zukünftig vor allem eine Energiesparforschung sein sollte, wird weder zur Grundlagenforschung noch zur reinen angewandten Forschung gerechnet. Verantwortung und Finanzierung dafür wird also weder von der Industrie noch von der Politik übernommen. Ein konkretes Bekenntnis zur Energiesparforschung wäre wohl der nächstfolgende Schritt für die EU.
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<i>Ihr Institut ist im Fachbereich Chemie ein gesuchter Kooperationspartner. Wo liegen die Schwerpunkte in der Zusammenarbeit mit anderen Institutionen?</i>
Die Naturwissenschaft und angewandte Forschung benötigt genaues Wissen über atomare Strukturen, um Eigenschaften zu verstehen und zu verbessern. Daher tragen wir unsere Kenntnisse auch in andere Institute und kleinere Firmen hinein, die diesen Service nicht von sich aus haben. Dort bieten wir dann die Analyse von Röntgenfeinstrukturen und Pulverproben an und haben dabei Kontakt mit der Pharmazeutischen Großindustrie bis zu Mittelständischen Betrieben.
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<i>Wie sehen Sie Ihre Forschungen im internationalen Konnex?</i>
Untersuchung von Leuchtstoffen wird zur Zeit hauptsächlich im asiatischen Raum betrieben, da dort die dazu nötige Zahl an Forschern und vor allem der politische Wille zur Energiesparforschung steht. In Österreich kann man nur mit ausgezeichneter Grundlagenforschung konkurrieren. Einen Europaschwerpunkt "Energieforschung" könnte ich mir in unserem Land gut vorstellen. Die dazu ausgebildeten Forscher und immer mehr hochmotivierte junge Leute sind vorhanden.
<i>Sie haben als Ordinarius schon einige Änderungen im universitären Bereich mitgemacht. Wie kommen Sie damit zu Rande?</i>
Die neuen Gesetze und Regelungen entlasten von der Verwaltungsarbeit, aber um mitzugestalten, muss man jetzt andere Wege gehen. Dabei spielt ein gutes Arbeitsklima in der Fakultät für Technische Chemie und eine hervorragende Gesprächsbasis zu unserem sehr engagierten und dynamischen Dekan – seit 2004 hat sich vieles in die richtige Richtung bewegt, – eine große Rolle. Die Autonomie der Universitäten in Österreich ist allerdings noch nicht ganz so weitgehend, wie es wünschenswert wäre. Wesentliche Entscheidungen, wie der dringend notwendige Bau eines neuen Gebäudes für die Chemie, des sogenannten Lehartraktes, werden nach wie vor primär an anderer Stelle entschieden, nicht an der Universität.
<i>Ihr Institut hat einen Modernisierungsschub angekündigt. Wo wird investiert?</i>
Wir haben unsere Analysegräte mit Hilfe des Instituts auf den neuesten Stand bringen können und erwarten mit Ungeduld ein Einkristalldiffraktometer, das als Beispiel für institutsübergreifende Aktionen – auf Initiative des Instituts für Materialchemie aus Mitteln der Universität – angeschafft und bei uns betrieben wird. Damit wären wir wieder auf einem zeitgemäßen Stand der Forschung angelangt.
