Archive - 2008

September 16th

Shiga Toxin B: Chemotherapie ohne Nebenwirkungen

Heutige Chemotherapien haben den Nachteil, dass sie auch auf normales Gewebe wirken. Forscher um Klaus-Peter Janssen am Klinikum rechts der Isar arbeiten daher an der Entwicklung eines Vektors, der sich bei Dickdarmkrebs ausschließlich in den Krebszellen anreichert. <% image name="Shiga_Toxin_B" %><p> <small> 400-fach vergrößerte Krebszellen aus einem Dickdarmtumor, die Shiga Toxin B (rot) aufgenommen haben. Das Shiga Toxin B befindet sich innerhalb der Tumorzellen im Golgi-Apparat. Zellkerne sind blau angefärbt. &copy; Klinikum rechts der Isar </small> Die Strategie, welche die Arbeitsgruppe zusammen mit Forschern des Instituts Curie in Frankreich verfolgt, basiert auf einem Vektor, der diese Vorgaben auf natürlichem Weg ideal erfüllt: dem Shiga Toxin B. Dieses aus einem Darmbakterium stammende Protein verursacht für sich genommen keine nennenswerten physiologischen Störungen im Darmtrakt. Durch die Kopplung an radioaktive oder chemotherapeutische Substanzen lässt es sich jedoch in ein effektives Werkzeug zur diagnostischen Tumordarstellung verwandeln und möglicherweise auch zur Therapie einsetzen. <% image name="Shiga_Toxin_B2" %><p> <small> 630-fach vergrößerte Krebszellen aus einem Dickdarmtumor, die Shiga Toxin B (rot) aufgenommen haben. Zellkerne sind blau, das Endoplasmatische Retikulum in grün. Das Shiga Toxin B befindet sich hier innerhalb der Tumorzellen. </small> Die Gruppe konnte im Tiermodell bereits 2006 zeigen, dass Shiga Toxin B zur Darstellung von Darmtumoren mit bildgebenden Verfahren hervorragend geeignet ist (Cancer Research, 2006; 66:7230-7236). Jetzt wurden die vorklinischen Befunde auf den Menschen übertragen. Die Forscher stellten fest, dass der Rezeptor für Shiga Toxin B (Gb3 oder CD77) nicht nur auf Tumoren des Darmtraktes, sondern vor allem auch auf Lebermetastasen im Vergleich zum Normalgewebe stark angereichert ist. Sie überprüften daraufhin die Aufnahme von Shiga Toxin B in Primärkulturen von Tumorzellen. Das Ergebnis ist vielversprechend: Fluoreszenzmarkiertes Shiga Toxin B wird von Krebszellen gezielt aufgenommen, nicht aber von Zellen aus gutartigen Adenomen oder von normalen Darmzellen. Damit eignet sich Shiga Toxin B gut als neuartiges Werkzeug zur zielgerichteten Therapie von Darmkrebs. <small> Human colorectal tumors and metastases express Gb3 and can be targeted by an intestinal pathogen-based delivery tool. Molecular Cancer Therapeutics, August 2008, 7:2498-2508. </small> Shiga Toxin B: Chemotherapie ohne Nebenwirkungen

LEDs von LightWild inszenieren Berliner O2 World Arena

<a href=http://www.lightwild.com>LightWild</a> hat das Beleuchtungsraster an der Fassade der O2 World Arena in Berlin fertig gestellt. Es ist eines der weltgrößten architektonischen Beleuchtungsraster und deckt die gesamte gläserne Südfassade der neuen Mehrzweckhalle ab. LEDs von LightWild inszenieren Berliner O2 World Arena <% image name="LightWild_World_Arena" %><p> <small> Eines der weltgrößten architektonischen LED-Raster beleuchtet die East Side Gallery auf der Berliner Mauer. &copy; Moritz Wade </small> Die rund 1.400 m² umfassende Installation gibt bewegte Grafik- und Video-Inhalte enormer Dimensionen wieder, wobei über 7.000 angesteuerte Pixel und insgesamt 280.000 Einzel-LEDs zum Einsatz kommen. Die Pixel befinden sich im Inneren von 117 maßgeschneiderten Aluminiumstreben mit gewölbten optischen Linsen, die gleichmäßig über die ganze Breite der Glasfassade verteilt sind. Die von LightWild Project Engineering gemeinsam mit den Architekten und Eigentümern der Arena entwickelten LED-Streben ermöglichen eine nahtlos in die gebogene Konstruktion der Hallenfassade integrierte, dynamische Beleuchtung. Bei dem Projekt kommt LightWilds zum Patent angemeldete Fassadenbeleuchtung für ebene und gewölbte Oberflächen zum Einsatz. Aufgrund der Dimension des Rasters ist die Lightshow aus einer Entfernung von mehr als 1,5 km noch deutlich zu erkennen. Die LEDs werden vom Kontrollraum der Arena aus über ein von LightWild entworfenes Netzwerk angesteuert.

Compounds für neue Beleuchtungsanwendungen

Mit den Systemcompounds ALCOM LD (Light Diffusion) und ALCOM LB (Light Blocking) sorgt <a href=http://www.albis.com>ALBIS Plastic</a> für eine nahezu verlustfreie Lichtstreuung bzw. lichtundurchlässige Flächen bei sehr geringer Materialstärke. Compounds für neue Beleuchtungsanwendungen <% image name="ALBIS_Lichtdesign" %><p> <small> ALBIS leitet Licht in die richtigen Bahnen - die Streuscheibe dieses Dachmoduls für BMW erhielt mit ALCOM LD ein spezielles Lichtdesign mit besonders hoher Transparenz und optimaler Lichtstreuung. </small> <table> <td width="110"></td><td><small> <b>Beleuchtungstechnik</b> ist für Innenraum-Designer im Automobilbau eines der wichtigsten Gestaltungselemente. Unabhängig von der Größe der beleuchteten Fläche sollen Lichtquellen dabei nicht als Hot Spot sichtbar sein. Das bringt üblicherweise Probleme wie schlechte Lichtausbeute und schon bei kleinen Abweichungen vom optimalen Betrachtungswinkel starken Lichtabfall. </small></td> </table> In Compounds der Serie ALCOM LD sorgen spezielle Rezepturen für besonders wirksame und homogene, jedoch nahezu verlustfreie Lichtstreuung. Selbst bei einem Betrachtungswinkel von 45 ° werden noch mehr als 50 % der Lichtstärke wahrgenommen. Das erhöht den Komfort der Bedienung und die Sicherheit der Autofahrer. Andererseits sind in Lichtführungen und Reflektoren exakt begrenzte, lichtundurchlässige Flächen gefragt. Das verlangt üblicherweise eine Materialdicke, die aus Festigkeitsgründen nicht notwendig ist. Die Compounds ALCOM LB (Light Blocking) sind bereits ab einer Dicke von 0,5 mm lichtdicht und verhindern so überströmendes Licht zwischen unterschiedlichen Kontroll- und Warnleuchten. Gleichzeitig ermöglicht der Werkstoff mit dem Reflektionsgrad von bis zu 94 % eine effiziente und gleichmäßige Ausleuchtung. Polymere wie ABS, PC, PC/ABS, PBT und PP lassen sich mit den geforderten Eigenschaften ausrüsten und somit bleiben die Vorzüge verschiedener Werkstoffe für die jeweilige Applikation nutzbar. Hohe Ansprüche an Maßtoleranzen und Wärmeformbeständigkeit werden erfüllt.

Bayer HealthCare erwirbt DIREVO Biotech

<a href=http://www.bayerhealthcare.com>Bayer HealthCare</a> übernimmt für 210 Mio € die Kölner <a href=http://www.direvo.com>DIREVO Biotech</a>. Mit der Akquisition des auf Protein-Engineering spezialisierten Biotechs verstärkt Bayer die Biologika-Forschungskompetenz in seiner pharmazeutischen Division Bayer Schering Pharma. <% image name="Direvo_Logo" %><p> <table> <td width="110"></td><td><small> Der Geschäftsbereich Industrielle Biotechnologie von DIREVO ist nicht Gegenstand des Kaufvertrags. Die DIREVO Industrial Biotechnology GmbH wurde separat an eine Investorengruppe veräußert und hat kürzlich als neues Unternehmen eine Serie A Finanzierung über 8 Mio € abgeschlossen. </small></td> </table> Bayer HealthCare plant, das in F&E beschäftigte Personal von DIREVO in den Bereich Global Drug Discovery von Bayer Schering Pharma zu integrieren. Der DIREVO-Standort in Köln wird beibehalten und als Kompetenz-Zentrum für Biologika innerhalb von Bayer Schering Pharma neben den globalen F&E-Zentren in Berlin, Wuppertal und in Berkeley eingebunden. Die Protein-Engineering-Plattform von DIREVO Biotech setzt High-Throughput-Technologien für die schnelle Auffindung und Optimierung von biologisch-pharmazeutischen Wirkstoffen ein. Sie kam bereits bei einer Vielzahl von Proteinen erfolgreich zum Einsatz, so bei therapeutischen Antikörpern und Proteasen, die in die präklinische Pipeline von Bayer Schering Pharma übernommen werden. "Bayer Schering Pharma gehört bereits zu den zehn führenden Biologika-Unternehmen der Welt. Die führende Position von DIREVO im Bereich Protein-Engineering bietet vielversprechende Chancen für weiteres geschäftliches Wachstum", kommentiert Arthur Higgins, CEO von Bayer HealthCare. Bayer HealthCare erwirbt DIREVO Biotech

September 15th

Insekten-Bestäubung ist weltweit 150 Mrd € wert

Wissenschaftler haben erstmals berechnet, welche Werte Insekten wie Bienen durch die Bestäubung von Agrarpflanzen schaffen. Der Studie zufolge hat der ökonomische Nutzen durch diese Bestäuber 2005 etwa 153 Mrd € betragen. Das entspricht etwa 9,5 % des Gesamtwertes der Weltnahrungsmittelproduktion. <% image name="UFZ_Fruechte_Gemuese" %><p> <small> Sollte es zum kompletten Rückgang der Insektenbestäuber kommen, würde sich die Weltagrarproduktion stark verändern. Besonders Importeure wie die EU wären betroffen. Global betrachtet sind die Länder der Nordhemisphäre verwundbarer. Ein Rückgang der bestäubenden Insekten könnte also starke Konsequenzen für den Lebensmittelhandel zwischen Nord und Süd haben. &copy; Künzelmann/UFZ </small> Die Wissenschaftler des Nationalen Institutes für Agrarforschung (INRA) und des Zentrums für Wissenschaftliche Forschung (CNRS) aus Frankreich sowie des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) schätzen zudem die Schäden, die durch das Fehlen bestäubender Insekten entstehen würden, auf 190 bis 310 Mrd € p.a. Die Studie hat dazu unter anderem Daten der FAO ausgewertet, um den Bestäubungs-Anteil an der Weltnahrungsproduktion zu bestimmen. Drei Kategorien agrarischer Produkte sind besonders betroffen: Früchte und Gemüse durch einen Verlust von jeweils 50 Mrd €, gefolgt von essbaren Ölfrüchten mit 39 Mrd €. Die Auswirkungen auf Genussmittel (Kaffee, Kakao usw.), Nüsse und Gewürze waren von geringerer ökonomischer Relevanz. Die Wissenschaftler fanden auch heraus, dass der &Oslash; Wert von Bestäubern abhängigen Feldfrüchten höher war als von Feldfrüchten, die nicht bestäubt werden wie Getreide oder Zuckerrohr (760 bzw. 150 €/t). Der errechnete Verwundbarkeitsindex wurde definiert als das Verhältnis des ökonomischen Wertes der Insektenbestäubung geteilt durch den Wert der gesamten Lebensmittelproduktion. Dieses Verhältnis variiert je nach Kategorie: 39 % für Genussmittel (Kaffee, Kakao), 31 % für Nüsse und 23 % für Früchte. Umso höher die Abhängigkeit von Bestäubern ist, desto höher ist der Preis pro Tonne. Der Komplettverlust an Insektenbestäubern wie vor allem der Honigbiene und vielen weiteren Bienenarten würde nicht zu einem Zusammenbrechen der Weltagrarproduktion führen. Aber es würde zu einschneidenden Verlusten kommen - selbst wenn die Studie nur Pflanzen berücksichtigt, die direkt für die menschliche Ernährung genutzt werden. In den Berechnungen sind jedoch die Auswirkungen, die ein Rückgang der Bestäuber auf die generelle Pflanzen- und damit auf die Tierproduktion hätte, nicht enthalten. Ebenso fehlen die Auswirkungen auf Wildblumen und sämtliche weitere Ökosystem-Dienstleistungen, die die natürliche Flora für Landwirtschaft und Gesellschaft erbringt. <small> Nicola Gallai, Jean-Michel Salles, Josef Settele, Bernard E. Vaissière: Economic valuation of the vulnerability of world agriculture confronted with pollinator decline. Ecological Economics (2008), doi:10.1016/j.ecolecon.2008.06.014. </small> Insekten-Bestäubung ist weltweit 150 Mrd € wert

Vielversprechend: Anti-EpCAM-Antikörper MT201

<a href=http://www.micromet.de>Micromet</a> hat die Zwischenauswertung einer Phase-Ib-Studie vorgestellt, die den Antikörper Adecatumumab (MT201) in Kombination mit Docetaxel in Patientinnen mit Brustkrebs untersucht. Die Behandlung war sicher und verträglich und ist möglicherweise bei hoher EpCAM-Expression besonders wirksam. <% image name="Phase_I" %><p> Adecatumumab ist gegen das Krebsantigen EpCAM gerichtet, der bei vielen soliden Tumoren auf eine schlechte Prognose hinweist. Eine vorausgegangene Phase-II-Studie, die Adecatumumab alleine bei metastasierendem Brustkrebs untersuchte, hatte ergeben, dass eine Behandlung mit Adecatumumab bei Patientinnen mit hoher EpCAM-Expression auf Krebszellen mit einem selteneren Auftreten neuer Metastasen korrelierte als bei Patientinnen mit niedriger EpCAM-Expression. Die jetzt vorgestellte laufende Studie untersucht die Sicherheit und Verträglichkeit steigender Dosen von Adecatumumab in Verbindung mit dem Standard-Chemotherapeutikum Docetaxel an rückfälligen Patientinnen mit metastasierendem Brustkrebs, die zuvor im &Oslash; 3 Chemotherapie-Behandlungen erhalten haben. Die Kombination von Adecatumumab mit Docetaxel erwies sich als gut durchführbar, es wurde kein Anstieg von Nebenwirkungen oder von auffälligen Laborwerten, die für Docetaxel typisch sind, beobachtet. Die Gesamtansprechrate nach RECIST betrug 43 % bei Patientinnen mit hoher EpCAM-Expression (3 von 7 Patientinnen), wohingegen keine Patientin mit niedriger EpCAM-Expression auf die Kombibehandlung ansprach (0 von 8). Diese Ergebnisse legen nahe, dass die Kombination von Adecatumumab mit Taxanen möglicherweise eine wertvolle Behandlungsoption für Patientinnen mit hoher EpCAM-Expression darstellt. <small> Zusätzlich zu der noch laufenden klinischen Entwicklung für Brustkrebs-Patientinnen bereitet Micromet derzeit eine randomisierte Phase-II-Studie an Darmkrebspatienten vor, denen erste Lebermetastasen komplett entfernt wurden. </small> Vielversprechend: Anti-EpCAM-Antikörper MT201

Wien eröffnet Müllverbrennung Pfaffenau

Wien hat die neue Müllverbrennungsanlage (MVA) <a href=http://www.umweltzentrum.at>Pfaffenau</a> in Simmering fertig gestellt. Die 220 Mio € teure Anlage stellt sicher, dass Wien auch mittelfristig seinen Restmüll zur Gänze energetisch nutzen kann. Die neue MVA Pfaffenau kann jährlich aus 250.000 t Müll 65 GWh Strom und 410 GWh Fernwärme erzeugen. Wien eröffnet Müllverbrennung Pfaffenau <% image name="MVA_Pfaffenau2" %><p> <small> Die neue Deponieverordnung - sie verbietet die Ablagerung von unbehandeltem Restmüll - machte zusätzliche Verbrennungskapazitäten in Wien nötig. Als angenehmer Nebeneffekt lassen sich mit der MVA Pfaffenau 50.000 Haushalte mit Wärme und 25.000 Haushalte mit Strom versorgen. </small> <table> <td><% image name="MVA_Pfaffenau3" %></td> <td align="right"> Durch eine vierstufige Rauchgasreinigungsanlage - bestehend aus einem Elektrofilter, einer zweistufigen Nasswäsche, einem Aktivkoksfilter und einer Entstickungsanlage - erreicht die MVA niedrigste Emissionswerte. Kessel- und Filterasche wird in Aschesilos zwischengelagert und schließlich mit der Schlacke auf der Deponie Rautenweg abgelagert. Die Abwässer aus der zweistufigen Nasswäsche werden in die nahe gelegene Hauptkläranlage geleitet. Der in der Schlamm-Entwässerung anfallende Filterkuchen wird in einer Untertage-Deponie endgelagert, anfallender Gips in der Baustoffindustrie verwertet. </td> </table> <% image name="MVA_Pfaffenau1" %><p> <small> Bis zu 200 Fahrzeuge täglich entleeren ihren Inhalt in den 18.000 m³ fassenden Müllbunker. Künftig werden in der MVA bei mindestens 850 °C rund 32 t Restmüll pro Stunde verbrannt. </small> In den Abhitzekesseln wird der Wärmeinhalt der bei der Verbrennung entstehenden Rauchgase zur Erzeugung von Dampf genutzt. Dieser Dampf mit 40 bar und 400 °C wird in eine Turbine geleitet. Die an den Turbinenläufer übertragene Energie wird im Generator in Strom umgewandelt. Der nach der Turbine noch zur Verfügung stehende Dampf wird in Fernwärmeumformern geleitet. Die bei der dort stattfindenden Kondensation frei werdende Wärme wird an das Fernwärmenetz abgegeben. Aus der bei der Verbrennung anfallenden Schlacke wird über Magnetabscheider Eisen-Schrott zur Verwertung in der Stahlindustrie abgetrennt. Errichtet wurde die MVA im Konsortium mit Alstom Power Austria. Integrale Bestandteile der Anlage wie Kesselanlage und Rauchgasreinigung lieferte AE&E. <small> Neben der neuen <a href=http://chemiereport.at/chemiereport/stories/6516>Biogasanlage</a> zählt auch die Hauptkläranlage Wien, die 2005 eröffnet wurde, zum Umweltzentrum Simmering. Dieses wird schließlich heuer mit der Eröffnung der MVA Pfaffenau komplettiert. Ab 20. September 2008 stehen drei der weltweit modernsten Anlagen für Abwasser- und Abfallbehandlung im Umweltzentrum Simmering in Vollbetrieb. </small>

Nanocomposites für flexible Solarzellen

An der TU Graz hat die Erforschung elektroaktiver Polymere ebenso wie von unterschiedlichen Methoden der Energiespeicherung und -gewinnung lange Tradition. Gemeinsam mit der NanoTecCenter Weiz Forschungsgesellschaft sollen nun im Rahmen des CD-Pilotlabors für Nanokomposit-Solarzellen Hybridmaterialien für neuartige Solarmodule entwickelt werden – <a href=http://www.isovolta.com>Isovolta</a> will sie in Folge großtechnisch produzieren. <% image name="Nanotec_Center_Glovebox" %><p> <small> Die neuen Bauelemente werden unter Reinraumbedingungen am NanoTecCenter Weiz untersucht. © NanoTecCenter Weiz </small> Bis dato kommen fast ausschließlich anorganische Materialien in der Solarzellen-Produktion zum Einsatz, allen voran Silizium. Gregor Trimmel, der Leiter des neuen CD-Pilotlabors, will die Grundlagen dafür schaffen, damit sich das ändert. Seine Mission lautet: "Leicht verarbeitbare, flexible Solarzellen entwickeln, die günstiger sind als aktuell verfügbare Produkte." Ausgegeben hat die Parole die Isovolta AG, die bereits seit den 1980er Jahren an Verbundstofffolien zur Einkapselung von Solarzellen arbeitet. Umsetzen will Trimmel den Auftrag durch eine Mischung von kristallinen und Polymer-Halbleiterphasen. "Solche Mischungen sind noch im Entwicklungsstadium", so Trimmel, der am Institut für Chemische Technologie von Materialien der TU Graz tätig ist. "Verwendet werden dabei leitfähige Polymere wie Poly(p-Phenylen-Vinylen) (PPV) oder Polythiophene im Verbund mit oxidischen oder sulfidischen anorganischen Halbleitern wie beispielsweise Zinksulfid." Ihr besonderer Vorteil: Sie lassen sich auf einem flexiblen Substrat aufbringen, das wiederum ein Polymer – wie etwa der Kunststoff PET – sein könnte. Aufbauen kann Trimmel im Rahmen des CD-Pilotlabors auch auf die langjährigen Vorarbeiten des Industriepartners Isovolta, der nicht zuletzt eine Lizenz für besonders geeignete Nanocomposites für Solarzellen und Leuchtdioden besitzt – eine Entwicklung, die von Dieter Meissner initiiert wurde. Mit Gregor Trimmel selbst unterhält Isovolta bereits seit 2003 eine enge Forschungskooperation. <b>Halbleiter-Mischungen.</b> Hergestellt werden die zu untersuchenden Mischungen aus organischem und anorganischem Halbleiter im Gramm-Maßstab im Labor. Diese Nanocomposites werden sodann auf ein Substrat mit einer transparenten Elektrode (Indium-Zinnoxid) aufgebracht und mit einer Metallelektrode beschichtet, sodass sie elektrisch vermessen werden können: "Dabei erstellen wir Strom-Spannungs-Kurven unter definierter Bestrahlung, messen also den maximalen Stromfluss sowie die Fotospannung", erklärt Trimmel. Um Verunreinigungen auszuschließen, werden Testsolarzellen in einem Reinraum an der NanoTecCenter Weiz Forschungsgesellschaft (Leitung: Prof. Emil List) hergestellt und vermessen. Dort werden die einzelnen Zellen auch zu Modulen zusammengebaut, also seriell verschaltet. Genau "unter die Lupe genommen" wird die Struktur der neuartigen Nanokomposit-Solarzellen am Institut für Elektronenmikroskopie und Feinstrukturanalyse der TU Graz (Vorstand: Prof. Ferdinand Hofer). "Wir arbeiten mit Elektronenmikroskopen, da eine Nanokomposit-Schicht nur rund 200 Nanometer dick ist – das ist etwa 500 Mal dünner als ein Blatt Papier", veranschaulicht Trimmel, "im Vergleich zu unseren Nanoschichten sind Staubpartikel riesig." Die Elektronenmikroskopie sei dabei für das gesamte Forschungsprojekt essenziell, das Grazer Institut österreichweit am besten dafür ausgestattet. <% image name="Solarzelle_druckbar" %><p> <small> Gedruckte Elektronik für Solarzellen, Hologramme oder OLEDs wird von mehreren Forschungsteams derzeit vorangetrieben, unter anderem von Ciba und der finnischen VTT. &copy; Ciba </small> Im Rahmen des Pilotlabors soll die Morphologie der Nanokomposit-Materialien und die Bildungsprozesse der dünnen Nanokomposit-Schichten exakt untersucht werden. Für die fotovoltaische Anwendung muss dabei ein Kompromiss zwischen einer möglichst großen Grenzfläche der beiden Komponenten, die eine effiziente Ladungstrennung ermöglichen soll, und einer gewissen Phasenseparation, die für einen wirksamen Ladungstransport zu den Elektroden notwendig ist, getroffen werden. In weiterer Folge ist das Erreichen einer anisotropen Verteilung und einer geordneten Morphologie in der fotovoltaischen Schicht erstrebenswert. Das Forschungsprojekt vereint derart Aspekte der Materialchemie sowie der Charakterisierung der Morphologie, der kinetischen Abläufe und der optischen und elektronischen Eigenschaften. Teil weise lassen sich dabei Synergien mit einem derzeit laufenden FFG-Forschungsprojekt sowie einem Projekt im Rahmen der Österreichischen Nanoinitiative nutzen. <b>Industrielles Upscaling.</b> In den nächsten Monaten will Trimmel jedenfalls "Hunderte Kombinationen" der Nanocomposites experimentell durchtesten. Spätestens in 1,5 Jahren soll sodann das am besten geeignete Nanokomposit-Material für die weitere Entwicklung ausgewählt werden. Danach geht es an die Prozessentwicklung: "Hier ist sodann ein Upscaling der Solarmodule vom Zentimeter- zum Meter-Maßstab gefordert." Die Implementierung der erforschten Materialien in die großtechnische Fertigung hält er innerhalb der nächsten "fünf bis zehn Jahre" für realistisch. Gefragt seien in Folge auch spezielle Beschichtungs-Fertigkeiten sowie Expertise im Rolle-zu-Rolle-Verfahren – ein Part, den sodann Isovolta in die Hand nehmen wird. Generell lasse sich derzeit noch nicht abschätzen, um wie viel billiger die angestrebten Entwicklungen sein könnten: "Die Nanokomposit-Solarzellen werden auf jeden Fall billiger als Silizium-Solarzellen sein. Der Preis ist aber stark abhängig von den gewählten Materialen – während Zinksulfid sehr billig zu haben ist, kommt Indiumsulfid, bedingt durch den weltweiten Indiumbedarf immens teuer." Weltweit gebe es derzeit unterschiedlichste Ansätze, die Fotovoltaik voranzutreiben. Den aktuellen Grazer Bemühungen seien jene Fulleren-Polymer-Solarzellen noch am ähnlichsten, welche Niyazi Sariciftci bereits vor der Jahrtausendwende in seinem Linzer CD-Labor für Plastiksolarzellen entwickelt hat. Nanocomposites für flexible Solarzellen

Dopingsündern auf der Spur

Menschen der Analytik: Im Gespräch mit Günter Gmeiner, dem Leiter des Doping-Kontrolllabors im ARC Forschungszentrum Seibersdorf. <% image name="Gmeiner1" %><p> <small> Günter Gmeiner: Schließt das Doping mit neuen, der offiziellen Wissenschaft noch gänzlich unbekannten Wirkstoffen durchaus für möglich. </small> <i>Das Dopinglabor in Seibersdorf gehört zu den weltweit 30 Dopinganalysestellen, die von der Welt Anti Doping Agentur (WADA) akkreditiert sind. Macht Sie das stolz?</i> Na klar. <i>Es waren auch Spezialisten Ihres Institutes bei den Olympischen Spielen in Peking vor Ort?</i> Wir konnten uns in den letzten Jahren einen international anerkannten Ruf auf dem Gebiet der Epo-Analytik erarbeiten. Daher werden wir bei nahezu allen Sportgroßveranstaltungen um Unterstützung bei der Epo-Analytik angefragt, das war bei den Olympischen Spielen in Athen, Turin und auch in Peking so. Konkret war in Peking Christian Reichel vier Wochen vor Ort, ein anerkannter Fachmann auf diesem gebiet und Mitglied der Epo-Expertengruppe der WADA <i>Es gab in Peking sehr wenige Dopingsünder. Woran lag das?</i> Es wurden bereits im Vorfeld der Spiele jede Menge Tests durchgeführt. Dies ist auch sinnvoll, weil die meisten Dopingsubstanzen in der Wettkampfvorbereitung verwendet werden. Unmittelbar vor und während der Wettkämpfe werden diese Wirkstoffe dann nicht mehr verwendet, aus dem Körper eliminiert und entziehen sich somit der analytischen Erfassbarkeit. <% image name="Gmeiner2" %><p> <small> Das Seibersdorfer Doping-Labor verspricht insbesondere Know-how auf dem Gebiet der Doping-Proteomik. </small> <i>Was sind nun die bekanntesten von Sportlern angewendeten Dopingmitteln?</i> Laut WADA-Statistik führen über die Jahre anabole Steroide die Hitliste der Dopingmittel mit rund 50 % aller positiven Proben an. Dies deswegen, weil sie wirken, günstig und leicht zu bekommen sind und der analytische Nachweis vergleichsweise einfach ist. Speziell die Detektion von exogenen Steroiden ist weit entwickelt und unproblematisch. Konzentrationen im Pikogramm-Bereich werden mit den heutigen Methoden erfasst. Danach folgen Stimulantien wie Ephedrin und Cannabis. Mein persönlicher Eindruck ist aber, dass sich Sportler vor allem im Ausdauerbereich das kurze diagnostische Fenster des Nachweises von rekombinantem Erythropoietin (Epo) zunutze machen. Ich vermute, dass der Doping-Missbrauch von Epo weit höher ist, als die Statistik – 2007 waren es etwa 1 % aller positiven Proben – ihn beschreibt. <i>Oft wird behauptet, die Sportler sind den Dopingfahndern immer einen Schritt voraus. Hat sich diese Situation geändert?</i> Das stimmt sicher im Allgemeinen. Dass Sportler, die dopen wollen, auf Substanzen oder Methoden ausweichen, die sich dem Nachweis im Moment entziehen, ist nachvollziehbar. Die Dopingkontrolle hat aber immer auch den Überraschungseffekt. Viele Beispiele, wie der Fall Mühlegg bei den Olympischen Spielen in Salt Lake City oder die jüngsten Fälle der Tour de France, wo das Epo-Derivat CERA erstmals nachgewiesen wurden, zeigen, dass sich Sportler nicht auf ihren Vorsprung verlassen können. Das Wissen um die Eigenschaften von Dopingsubstanzen und die Empfindlichkeit der Analysengeräte wird immer größer und besser. Ich sehe der Zukunft des Anti-Dopings dementsprechend positiv entgegen. <% image name="Gmeiner3" %><p> <i>Welche Methoden werden bei der Analyse von verbotenen Wirkstoffen von Ihnen angewendet?</i> Das Arsenal der Analysenmethoden hat sich in den letzten fünf Jahren enorm verbreitert. Haben wir bei der Akkreditierung des Seibersdorfer Labors – damals noch durch das Internationale Olympische Comité (IOC) – nahezu ausschließlich mit Gaschromatographie und Massenspektroskopie gearbeitet, so verwenden wir heute neben Flüssigchromatographie und Massenspektrometrie und Isotopenverhältnis-Massenspektrometrie auch die Isoelektrische Fokussierung, immunologische Methoden und die Flusszytometrie für Bluttransfusionen. Wir bestimmen sogar Blutparameter wie im Krankenhauslabor für die „Biological Passport“, eine longitudinale Verfolgung endogener Parameter, um hier bei sprunghaften Veränderungen auf mögliches Doping schließen zu können. <i>Ihr Institut ist mit hochwertigen analytischen Instrumenten ausgestattet. Welche sind das und stehen Ihnen ausreichend Geldmittel zur Verfügung, um immer am neuesten Stand zu sein?</i> Wir haben in den letzten Jahren viel investiert, um analytisch am neusten Stand zu sein. So waren wird das erste Labor in Österreich, dass ein Orbi-Trap Massenspektrometer betrieben hat, eine nicht unbescheidene Investition. Wir sind in der glücklichen Lage, durch unsere Ausstattung und durch unser spezielles Know-how auf dem Gebiet der Doping-Proteomik einen Wettbewerbsvorteil bei Projektanträgen zu haben. Ausreichend Geld, denke ich, hat man auf diesem Gebiet nie zur Verfügung, denn es gibt noch sehr viele Bereiche in der Anti-Dopingforschung, die mit entsprechenden finanziellen Mitteln einer befriedigenden Lösung zugeführt werden könnten. Generell kann man hier auch sagen, dass Dopingmethoden immer komplexer und teurer werden – denken wir nur an ein mögliches Gen-Doping –, aber auch der eindeutige Nachweis dieser Trends wird immer komplexer und dadurch auch teurer. Um rekombinantes Epo nachzuweisen, bedarf es eines Verfahrens, das allein schon drei Tage dauert. Vom Material und den Gerätekosten ganz zu schweigen. <i>Welche Rolle spielt das Qualitätsmanagement für ihr Labor?</i> Ich kenne kein Gebiet der analytischen Chemie, dass eine so intensive Qualitätskontrolle hat wie die Dopinganalytik. Wir müssen vier Mal im Jahr verpflichtend Ringversuchsproben analysieren und richtig berichten, ansonsten verlieren wir die Akkreditierung zumindest für 6 Monate. Es werden uns weiters verdeckte Proben zugeschickt – wie viele, wissen wir natürlich nicht. Wenn wir eine falsch berichtet haben, bedeutet dies auch Probleme bis zum Verlust der Akkreditierung. Dazu gibt es noch etwa fünf "Educational Proficiency Tests". Zudem setzt die WADA-Akkreditierung die ISO 17025 Akkreditierung voraus. Somit haben wir neben den regelmäßigen Audits durch die nationale Akkreditierungsstelle auch Audits von WADA-Auditoren. Durch die Regel, dass Sportler das Recht haben, mit von ihnen ausgewählten Experten bei der Öffnung und Analyse der B-Probe anwesend zu sein sowie eine komplette Dokumentation des gesamten Analysenganges zu bekommen, spielen QM-Elemente wie „Chain-of-Custody“ eine entscheidende Rolle im Ablauf einer Analyse. Formalfehler können zum Kippen eines positiven Analysenergebnisses führen. Hier legen wir sehr großen Wert auf die Nachvollziehbarkeit und lückenlose Dokumentation der Analysen. <i>Da sich die Anzahl der verwendeten Dopingmittel laufend verändert müssen Sie sicherlich oft auch die Analysenmethoden ändern. Betreiben Sie damit auch Forschung?</i> Wir haben mehrere Forschungsschwerpunkte, beispielsweise den Metabolismus von Dopingsubstanzen oder den Nachweis von Peptidhormonen wie Epo oder Wachstumshormon. Auch neue Techniken aus anderen Disziplinen versuchen wir in die Dopinganalytik einzuschleusen. Momentan bearbeiten wir ein von der WADA finanziertes Projekt zum Nachweis von Gen-Expressionen nach Verabreichung von Wachstumshormon bei Sportlern. Dies ist eine Kooperation mit dem Institut für Sportwissenschaften der Uni Wien. <i>Und halten Sie es für möglich, dass Sportler bereits mit neuen, gänzlich unbekannte Wirkstoffe dopen?</i> Selbstverständlich halte ich das für möglich. Dopingsündern auf der Spur

Pionierarbeit für neue Dünnschichtsolarzellen

Eine völlig neue Klasse von Halbleitermaterialien erforscht Herbert Dittrich an der Universität Salzburg. Sein CD-Labor für "Anwendungen der Sulfosalze in der Energiekonversion" soll die Grundlagen für – womöglich revolutionäre – fotoelektrische Halbleiterdünnschichten liefern. <% image name="Herbert_Dittrich" %><p> <small> Herbert Dittrich bei der Sputteranlage zur Herstellung der Sulfosalz-Solarzellen. </small> Herbert Dittrich ist Mineraloge und promovierter Physiker und widmet sich seit mehr als einem Jahrzehnt der Fotovoltaik-Forschung. Am Stuttgarter Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung war er daran beteiligt, die Grundlagen der heute in Dünnschichtsolarzellen eingesetzten Verbindungshalbleitermaterialien mit Chalkopyrit-Struktur, insbesondere Kupfer-Indium-Diselenid-Materialien (CuInSe<small>2</small>, kurz CIS), zu erforschen. Im Rahmen eines CD-Labors an der Universität Salzburg versucht er nun, die Dünnschicht-Technologie mit völlig neuen Materialien zu optimieren. Sein Ziel: Ein Material herstellen, das im Vergleich zu Silizium das Licht wesentlich effizienter in Strom umwandelt, und darüber hinaus gegenüber CIS wesentlich preiswerter als Absorberschicht in Dünnschichtsolarzellen verwendet werden kann. Die Absorberschicht ist jene Schicht einer Dünnschichtsolarzelle, die auf einem Glassubstrat und Molybdän aufsetzt, das einfallende Licht in elektrische Energie umwandelt und an einen transparenten Leiter (Aluminium-dotiertes Zinkoxid) weiterleitet. <b>Sulfosalze als billige Halbleiter.</b> Mit neuen Materialien also die Stromgewinnung durch die Fotovoltaik revolutionieren. Dittrich schildert die ersten Schritte, die er in diese Richtung noch in Stuttgart unternommen hat: "Begonnen haben die Untersuchungen damit, in Museen und Sammlungen unterschiedlichste Mineralstufen auszuleihen und sie dann auf ihre Anwendbarkeit als mögliche Halbleiter zu untersuchen." Eine "äußerst komplexe, aber überaus interessante Nanostruktur" der Sulfosalze ist in der Mineral-Systematik bekannt: Rund 200 verschiedene Varianten umfasst diese Familie natürlich vorkommender Chalkogenide, deren Halbleitereigenschaften noch keine Berücksichtigung in der Bauelemententwicklung gefunden haben. In Folge wurde die weltweit erste Dünnschichtsolarzelle auf Sulfosalz-Basis entwickelt. <table> <td width="110"></td><td><small> <b>Sulfosalze</b> besitzen interessante Halbleitereigenschaften: Bandlückenenergien zwischen 0,3 und 2,0 eV, sehr hohe Absorptionskoeffizienten für den sichtbaren Spektralbereich, sowohl p- als auch n-Dotierung sowie sehr hohe Seebeck-Koeffizienten. Daher eignen sie sich neben der fotovoltaischen auch für die thermoelektrische Energieumwandlung (Peltier-Elemente), Röntgendetektoren sowie wiederbeschreibbare CDs und PCRAM. </small></td> </table> <b>Experimentelles Neuland.</b> Mit dem Anfang 2007 gestarteten CD-Labor ging es nun an die Feinarbeit. Denn mit dem noch in Stuttgart entwickelten Prototyp wurde zwar der Nachweis der prinzipiellen Funktionsfähigkeit einer Sulfosalz-Dünnschichtsolarzelle erbracht, der Wirkungsgrad kommt derzeit aber noch nicht über die Marke von 1 % hinaus. Dittrich erklärt: "Während bei der CIS-Technologie die Grenzflächen aller Einzelkomponenten perfekt aufeinander abgestimmt sind, haben wir unser Sulfosalz-Material noch nicht im Griff. Wir müssen es erst in unzähligen Experimenten untersuchen." Auf vorhandene Literatur kann er dabei nicht rekurrieren: "Wir betreten dabei ganz und gar Neuland. Teilweise nutzen wir gute Kontakte zur TU Wien, wo entsprechende Ab-initio-Berechnungen für uns durchgeführt werden. Die Ergebnisse sind noch nicht abschätzbar, aber wenn es funktioniert, wäre es revolutionär." <small> Sulfosalz-Dünnschicht auf Molybdän. </small> Verwendet wird in den Tests ein Snx(Sb,Bi)y(S,Se)z-Verbindungshalbleitermaterial, wobei sich der Anteil von Zinn, Antimon und/oder Wismut bzw. Schwefel und/oder Selen variieren lässt. Dessen Elementbestandteile oder Verbindungen hiervon werden dabei entweder thermisch oder durch Plasmaabscheidung auf ein Substrat aufgebracht. Der besondere Vorteil dabei: Im Vergleich zur CIS-Technologie kann das Verfahren bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen von etwa 250 bis 300 °C erfolgen, was den Realisierungsaufwand entsprechend verringert. Auf Sulfosalzen basierende Dünnschichtsolarzellen könnten daher künftig um rund die Hälfte billiger als auf Silizium basierende Solarzellen sein. Theoretisch, so Dittrich, könne in Solarzellen ein Wirkungsgrad von mehr als 30 % erzielt werden. Die Voraussetzung dafür ist aber ein optimaler Bandabstand von 1,4 Elektronenvolt (eV). "Silizium kann diesen Bandabstand niemals erreichen, hier sind nur exakt 1,2 eV möglich. Komplexe Sulfosalze lassen sich indessen auf genau dieses Optimum einstellen." Dieses Feintuning erfolgt nun per Abscheidung verschiedener Sulfosalz-Systeme in weniger als 5 &#956;m dünnen Schichten mittels verschiedener Ionenzerstäubungsmethoden. <b>Österreichische Produktion denkbar.</b> Industriepartner des CD-Labors ist die auf Anlagenbau für die Halbleiterindustrie spezialisierte SEZ aus Villach, die im Idealfall von den eingereichten Patenten profitieren kann. In einem Erweiterungsmodul nimmt seit Kurzem auch die Kärntner Chemetall als Partner teil, die sich auf die Herstellung binärer Sulfide – Antimonsulfid oder Zinnsulfid etwa – spezialisiert hat und diese als Füllmaterial für Trenn- oder Bremsscheiben anbietet. Chemetall erhofft sich vom CD-Labor insbesondere Verbesserungen im Herstellungsverfahren der Sulfide. Dittrich kann sich à la longue durchaus eine österreichische Produktion von auf Sulfosalzen basierenden Dünnschichtsolarzellen vorstellen: "Großtechnisch ließe es sich ähnlich der ,CISfab’ von Würth Solar in Schwäbisch-Hall umsetzen, nur mit einem anderen Abscheideverfahren." Ein Investment von rund 100 Mio € wäre für eine mittelgroße Produktion vonnöten. Die Voraussetzungen wären gut: "Der Fotovoltaik-Markt wächst derzeit um 30 bis 40 % jährlich. Und wenn Österreich seine gesteckten Ziele bis 2050 erreichen will, dann haben wir bis zu diesem Zeitpunkt einen Wachstumsmarkt", so Dittrich. In Süditalien soll die Stromerzeugung mit Solarzellen bereits 2010 die Netzparität erreichen – also gleich günstig sein wie nicht-subventionierter Strom. Weiter nördlich soll das spätestens 2015 erreicht werden. Pionierarbeit für neue Dünnschichtsolarzellen

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