Beim Bau einer Brücke greifen Ingenieure normalerweise auf Beton, Stahl und Holz zurück. Darmstädter Bauingenieure haben dieses Spektrum nun mit einer völlig neuen Idee erweitert: Dort ist jetzt die weltweit erste Brücke mit Plexiglas als tragendem Element gebaut worden.<% image name="Plexiglasbruecke" %><p>
<small> Die weltweit erste Brücke aus Plexiglas: Am Gesamtgewicht von rund 28 t beträgt der Anteil des Plexiglas rund 11 t. </small>
Die 26 m lange und 4,1 m breite Fußgängerbrücke über einen ehemaligen Wassergraben am Darmstädter Schloss verwendet als Haupttragelement erstmals Verbundträger aus Plexiglas und Brettschichtholz. Die Idee zu dem neuartigen transparenten Tragsystem stammt von Johann-Dietrich Wörner, an dessen Lehrstuhl auch die F&E dazu in Kooperation mit der <a href=http://www.roehm.de>Evonik Röhm GmbH</a> stattfand. Die komplett vorgefertigte Brücke wurde in einem Stück eingehoben.
2 im Schlossgraben angeordnete Stützenpaare aus Stahl bilden die Auflager für die Brückenträger, die als Einfeldträger mit 2 Kragarmen ausgeführt werden. Dadurch ist es möglich, die neue Brücke komplett von der denkmalgeschützten Bausubstanz zu trennen und keinerlei Lasten in den Bestand einzuleiten.
Im Querschnitt ähneln die beiden Hauptträger einem I-Profil. Die Ober- und Untergurte aus Holz übernehmen dabei die auftretenden Druck- und Zugkräfte, während die Plexiglas-Scheibe als Steg die beiden Gurte auf Abstand hält und miteinander verbindet. Die jeweils zweiteiligen Holzgurte werden mit dem dazwischen liegenden Kunststoff verschraubt. Aufgrund der Transparenz wirkt der Hauptträger sehr filigran und leicht.
Die 1,6 m breite Lauffläche liegt zwischen den beiden bis zu 3 m hohen Verbundträgern. Die Verkehrslasten von 5 kN/m² (entspricht 500 kg/m²) werden über quer zur Laufrichtung angeordnete Stahlprofile seitlich in die Untergurte eingeleitet. Die Stahlunterkonstruktion des Gehweges ist nicht mit den Stützen verbunden und dient in horizontaler Richtung als Windaussteifung. Auch die U-förmig verschweißten Stahlprofile über den Stützen dienen zur Aussteifung gegen die Windbelastung. Dadurch wird es möglich, die Forderungen des Denkmalschutzes nach bautechnischer Trennung der neuen Brücke vom Schloss einzuhalten.Erste Brücke aus Plexiglas entstand in Darmstadt
Forscher am Karlsruher Institut für Technologie (<a href=http://www.kit.edu>KIT</a>) nutzen Ionische Flüssigkeiten und Mikrowellen zur Herstellung von Nanopartikeln.<% image name="KIT_Nanokristalle" %><p>
Man nehme Zinn- und Indiumchlorid, gebe es in einen Topf mit Ionischer Flüssigkeit und erhitze das Ganze in der Mikrowelle - so die Kurzform eines neuen Verfahrens, um elektrisch leitende Nanopartikel aus Indium-Zinn-Oxid (ITO; Indium Tin Oxide) schnell und einfach zu synthetisieren. Ohne aufwändige Zwischenschritte produziert KIT-Forscher Claus Feldmann damit gleichförmige und regelmäßige, 10-15 Nanometer große Kristalle, die nicht verklumpen und sich leicht in wässrigen Medien dispergieren lassen.
Diese Nanokristalle können mit konventionellen Techniken als unsichtbare Elektroden auf transparente, flexible oder hitzeempfindliche Materialien aufgedruckt werden. Mit der inzwischen patentierten "Ein-Topf-Mikrowellen-Synthese" in Ionischen Flüssigkeiten stellt Feldmann aber auch andere nanoskalige Partikel wie etwa lumineszierende Materialien her, die im sichtbaren Licht transparent sind, unter UV-Licht aber farbig leuchten. Sie können in Leuchtdioden und Solarzellen, zur Sicherheitsmarkierung oder für dekorative Zwecke eingesetzt werden.
Um besonders gleichmäßige Kristalle ohne Defekte in ihrer Gitterstruktur zu gewinnen, sind üblicherweise hohe Temperaturen (bis 600 °C) erforderlich. Zusätzlich beigemischte Substanzen, welche die neu gebildeten Partikel wie eine Nussschale umschließen, können verhindern, dass diese sich zu größeren Aggregaten zusammenballen. "Allerdings ist die Synthese aufwändig und einige Zusatzstoffe sind toxisch. Nanopartikel für Anwendungen in der Medizin kann man so nur schwer synthetisieren", so Feldmann.
Um diese Nachteile zu umgehen, nutzt der Chemiker Ionische Flüssigkeiten als Lösungsmittel. Sie bestehen ausschließlich aus großen Kationen und Anionen, sind also ein wasserfreies, nicht-kristallines Salz. Sie sind zwischen -50 und +400 °C flüssig und chemisch stabil. Da sie kaum mit den gelösten Partikeln in Wechselwirkung treten, lassen sie sich bei der Aufreinigung der Produkte leicht entfernen.
Diese Eigenschaft hat allerdings einen Nachteil: Neu gebildete Partikel werden nicht von einem Mantel aus Lösungsmittel-Molekülen umhüllt, der den Kontakt untereinander verhindert. Erhitzt man das Gemisch auf konventionelle Art, bilden sich daher wegen des Temperaturgefälles innerhalb der Lösung größere Komplexe, die sich anschließend nicht mehr trennen lassen. Hier kommt die "schnelle Welle" ins Spiel: Im Mikrowellenofen wird die Probe in Sekunden gleichmäßig im ganzen Gefäß erhitzt und so die Aggregation der Partikel verhindert.
Bis zur industriellen Nutzung seines Syntheseverfahrens ist es allerdings noch ein langer Weg. Denn noch sind Ionische Flüssigkeiten, die bisher kaum technisch angewendet werden, relativ teuer.
<small> Literatur: One-pot Synthesis of Highly Conductive ITO Nanocrystals. G. Bühler, D. Thölmann, C. Feldmann, Adv. Mater. 19, 2224 (2007).
Mikrowellen-unterstützte Synthese lumineszierender LaPO4:Ce,Tb-Nanokristalle in Ionischen Flüssigkeiten. G. Bühler, C. Feldmann, Angew. Chem. 118, 4982 (2006). </small>Nano-Kristalle aus der "Schnellen Welle"
Das DNA TraceBack System der irischen <a href=http://www.identigen.com>IdentiGEN</a>, das weltweit erste auf DNS-Analyse basierende System zur Identifizierung und Bestimmung der Herkunft von Fleisch, wurde vom Agricultural Marketing Service des United States Department of Agriculture (USDA) als ein Process Verified Program (PVP) zugelassen.<% image name="DNA_Traceback" %><p><p>
Das DNA TraceBack System gestattet es Einzelhändlern, Fleischproduzenten, Fleisch verarbeitenden Betrieben und Geschäften des Nahrungsmitteleinzelhandels, auf die wachsenden Verbrauchernachfragen aus dem In- und Ausland nach mehr Informationen, wo und wie ihr Fleisch produziert wurde, zu reagieren.
Das DNA TraceBack System verwendet IdentiGENs ID-GENerator-Technologie, mit der eine große Anzahl einzigartiger DNS-Profile für nur wenige Cent pro Pfund erstellt werden kann. Seine Implementierung erfordert nur einige wenige Modifizierungen an derzeit üblichen Verfahren zur Handhabung und Verarbeitung von frischem Rind- und Schweinefleisch.
<% image name="Kuh" %><p>
Obwohl der Prozess bereits von führenden internationalen Einzelhändlern, einschließlich Tesco und Superquinn in Irland, übernommen wurde, ist IdentiGEN erst ein Neuling in Nordamerika.<small>Herkunftsbestimmung von Fleisch:</small><br>IdentiGEN erhält US-Zulassung für DNS-Analyse
Die kalifornische <a href=http://www.amirapharm.com>Amira Pharmaceuticals</a> hat Phase I mit AM103 - dem von Amira entdeckten, oral verabreichten Kandidaten gegen entzündliche Erkrankungen im Zusammenhang mit dem Leukotrien-Signalweg - abgeschlossen. Amira startete zudem eine Phase-I-Studie für AM803, einem zweiten oralen Arzneimittelkandidaten, der auf die gleiche Entzündungsreaktion abzielt.Amira: Positive Phase-I-Ergebnisse mit AM103 <table>
<td> AM103 und AM803 sind neuartige Inhibitoren des 5-Lipoxygenase-aktivierenden Proteins (FLAP), die dank der Unterdrückung der Synthese von Leukotrienen das Potenzial für die Behandlung von Asthma und kardiovaskulärer Erkrankungen haben. </td>
<td><% image name="Amira_Logo" %></td>
</table>
Die kürzlich abgeschlossene AM103-Studie wurde aufgelegt, um die Sicherheit und Verträglichkeit einer steigenden Einzeldosierung und steigender Mehrfachdosierungen des Präparats bei gesunden Freiwilligen zu untersuchen, denen bis zu 11 Tage lang AM103 oder ein Placebo verabreicht wurde. Darin wurden zudem die pharmakodynamischen Eigenschaften von AM103, insbesondere ihre Fähigkeit, die Leukotrienproduktion zu hemmen, ausgewertet.
Die Ergebnisse zeigen, dass AM103 bei Dosen bis zu 1.000 mg/Tag sicher und gut verträglich ist. Die systemische Exposition von AM103 wurde linear von 50 auf 1.000 mg erhöht. Die Daten demonstrierten eine stabile und signifikante Reduktion von LTB4 und LTE4 auf dosisabhängige Weise. Die Halbwertszeit von bis zu 10 h biete zudem die Möglichkeit, die 1 x tägliche Dosis in einer Phase-II-Studie zu untersuchen, die 2008 starten soll.
Darüber hinaus hat Amira eine Phase-I-Studie mit dem zweiten FLAP-Inhibitor AM803 eingeleitet, die im Rahmen einer ähnlich aufgebauten Studie wie für AM103 durchgeführt werden wird.
<small> <b>FLAP</b> ist eine frühe Schlüsselkomponente des komplexen Leukotrien-Signalweges, der Entzündungs- und Immunitätsreaktionen steuert. AM103 wird an FLAP gebunden und hemmt dadurch die Synthese der Leukotriene. Ein FLAP-Inhibitor wird an einer früheren Stelle des Leukotrien-Signalweges aktiv als CysLT1-Rezeptorantagonisten und hemmt damit potenziell alle Leukotriene. Leukotriene, Prostaglandine und andere von der Arachidonsäure abgeleitete Lipide bilden die entzündungsvermittelnde Gruppe der Eikosanoide. </small>
Forscher rund um Josef Penninger am Wiener <a href=http://www.imba.oeaw.ac.at>IMBA</a> untersuchten die molekularen Vorgänge bei der Entstehung von Typ 2 Diabetes. Die Ergebnisse stellen die Vorstellungen von Ursache und Auswirkung auf den Kopf. <% image name="Penninger" %><p>
<small> Josef Penninger: "Wir wollten eigentlich am Mausmodell den Beweis liefern, dass defekte Mitochondrien zu Typ 2 Diabetes führen können. Unsere Arbeiten ergaben jedoch Gegenteiliges. Natürlich kann man von Mausdaten nicht direkt auf Menschen schließen. Die Beziehungen zwischen Energiehaushalt, Mitochondrien, Fettsucht und Diabetes sind aber vermutlich viel komplexer als angenommen." </small>
Sowohl Diabetes vom Typ 2 als auch bestimmte Formen der Fettsucht beruhen auf einer Unempfindlichkeit des Muskelgewebes gegenüber dem Hormon Insulin. Wiederholt haben Studien ergeben, dass ein Zusammenhang zwischen Insulinresistenz und der Leistungsfähigkeit der Mitochondrien - den "Kraftwerken der Zellen" - besteht. Diese Strukturen produzieren aus Fettsäuren und Zuckern der Nahrung ATP, die universelle "Energiewährung" des Lebens.
<b>Matte Mitochondrien bei Diabetes.</b> Via Magnetresonanz-Spektroskopie lässt sich die von den Mitochondrien produzierte Menge ATP im lebenden Gewebe messen. Bei Patienten mit Insulinresistenz zeigt sich, dass die Mitochondrien der Muskelzellen äußerst ineffizient arbeiten. Sie benötigen wesentlich mehr "Kraftstoff" als gesundes Muskelgewebe, um dieselbe Energiemenge bereitzustellen. Untersuchungen haben dieses Phänomen wieder und wieder bestätigt. In der Stoffwechselforschung festigte sich daher die Ansicht, leistungsschwache Mitochondrien seien die Ursache von Insulinresistenz und damit von Diabetes und Fettsucht. Dieser kausale Zusammenhang wurde jedoch nie experimentell bestätigt.
Am IMBA ging man der Frage nach Ursache und Wirkung auf den Grund und fand Erstaunliches. Andrew Pospisilik gelang es, Mäuse genetisch so zu verändern, dass die Mitochondrien der Muskelzellen ihre Leistung drosselten. Dies gelang durch gewebespezifische Ausschaltung des Proteins AIF, eines mitochondrialen Regulators. Die dadurch hervorgerufene Störung in den Zellkraftwerken glich exakt dem beschriebenen Defekt bei Menschen vor der Manifestation von Diabetes. Damit hatten die Forscher ein Tiermodell entwickelt, an dem sie das zentrale Paradigma - nämlich ob ein primärer Defekt bei der mitochondrialen Energieproduktion zu Fettsucht und Diabetes führt - experimentell überprüfen konnten.
<b>Schlank trotz Fast Food.</b> Als diese Mäuse auf Anzeichen von Diabetes oder Fettsucht getestet wurden, erlebten die Forscher eine Überraschung: Die Tiere waren schlank und äußerst Insulin-empfindlich. Wurden sie auf eine Fast Food-ähnliche Diät mit hohem Fettanteil gesetzt, so waren sie sogar vor Diabetes und Dickleibigkeit geschützt.
Pospisilik erklärt das scheinbare Paradoxon damit, dass ineffiziente Mitochondrien eben mehr "Kraftstoff" verbrennen müssen als funktionstüchtige. "Die Unterfunktion der Mitochondrien, die wir bei Diabetes und Fettsucht beobachten, scheint nicht die Ursache, sondern ein Kompensations-Mechanismus des Körpers zu sein."Diabetes: "Störfall im Kraftwerk der Zellen"
Sylvia Cremer und Line Ugelvig von der Uni Regensburg konnten zeigen, dass mit Pilzsporen infizierte Ameisen in engem Kontakt mit gesunden Tieren bleiben, obwohl diese den veränderten Gesundheitszustand ihrer Nestgenossen wahrnehmen.<table>
<td><% image name="Pilzinfizierte_Gartenameise" %>
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<td><% image name="Pilzinfizierte_Gartenameise2" %>
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<small> Pilzinfizierte Gartenameise: Pilzsporen von Metarhizium anisopliae bohren sich durch die Körperoberfläche befallener Insekten und töten diese. Nach eingen Tagen wachsen - vor allem an dünnhäutigen Stellen wie den Gelenken - weiße Hyphen aus dem Tier, an deren Enden sich die grünen Sporenpakete ausbilden. </small>
Wurden die gesunden Ameisen später selbst mit Pilzsporen infiziert, erkrankten - im Vergleich zu Ameisen ohne vorherigen immunisierenden Kontakt - deutlich weniger Tiere. Sie hatten also eine gewisse Resistenz erworben. Staatenbildende Insekten haben eine Vielzahl von Strategien entwickelt, die als solche "soziale Immunität" der Kolonie, nicht notwendigerweise aber den betroffenen Individuen zugute kommen. Das "soziale Fieber" bei Bienen etwa ist besonders anschaulich: Dabei erhöhen viele Nestgenossen gleichzeitig ihre Körpertemperatur, um Bakterien im Bienenstock zu töten.
<small> <b>Ein besonders hohes Risiko</b> geht von Nestgenossen aus, die an einer Infektion leiden oder daran gestorben sind. Verenden die Tiere im Nest, werden ihre Körper schnell entfernt und oft zu nur dafür genutzten "Friedhöfen" gebracht. Manchmal werden die toten Körper auch dem Sonnenlicht ausgesetzt, vermutlich weil die UV-Strahlung Pilzsporen abtötet. Bestimmte Termiten wiederum beißen die Beine toter Nestgenossen ab, wohl um durch Austrocknung des Kadavers darin enthaltene Pilzsporen zu vernichten. Vereinzelt werden kranke Tiere auch aus der Kolonie ausgeschlossen oder sogar getötet - infizierte Termiten etwa werden mitunter eingemauert. </small>
Meist aber werden kranke Nestangehörige intensiv gepflegt, wobei ein hohes Ansteckungsrisiko für die gesunden Tiere vermutet wurde. Die Studie von Cremer bewies das Gegenteil - darin wurden Gruppen aus mehreren Individuen der invasiven Gartenameise (Lasius neglectus) gebildet: Je 3 Larven, 5 gesunde Arbeiterinnen sowie eine Arbeiterin, die einem Pilzparasiten ausgesetzt worden war. Dafür wurden Sporen des für Insekten tödlichen Pilzes Metarhizium anisopliae auf die Körperoberfläche dieser Tiere aufgebracht.
Diese Sporen müssen für eine Infektion erst in das Körperinnere eindringen, was mindestens 24 h dauert. "Auffällig war, dass die exponierten Ameisen und auch ihre gesunden Nestgenossen sofort und über Tage hinweg eine Verhaltensänderung zeigten", so Cremer. "Das galt allerdings nur für Tiere, die lebenden Sporen ausgesetzt waren. Durch UV-Licht abgetötete Sporen hatten keine Wirkung. Die Ameisen können also Sporen am Körper erkennen, bevor diese eine Immunantwort auslösen - und zudem noch unterscheiden, ob die Sporen gefährlich sind."
<b>Kontaktimmunität.</b> Der soziale Kontakt zwischen gesunden und exponierten Ameisen blieb unverändert, bis hin zum intensiven gegenseitigen Putzen. Dabei werden auch Pilzsporen vom Körper einer anderen Ameise abgeknabbert. Diese wandern dann in Backentaschen und werden dort durch den Speichel abgetötet. Die befallenen Ameisen blieben allerdings der Brut fern, während sich die gesunden Tiere intensiver um den Nachwuchs kümmerten.
Nach 5 Tagen wurden die gesunden Arbeiterinnen ebenfalls lebenden Pilzsporen ausgesetzt. "Tiere in sozialem Kontakt mit den zuerst exponierten und mittlerweile erkrankten Ameisen hatten dabei einen klaren Überlebensvorteil", so Cremer. Das ist der erste Nachweis von Kontaktimmunität bei sozialen Insekten. Mit einer Ausnahme: Termiten zeigen ein ähnliches Verhalten. Da Termiten aber keine nahen Verwandten der Ameisen sind, muss diese Strategie im Lauf der Evolution also mindestens 2 x unabhängig entwickelt worden sein.Wie kranke Ameisen soziale Immunität vermitteln
Die Frankfurter <a href=http://www.iongate.de>IonGate Biosciences</a> vermarktet erstmals ihre „SURFE2R-Technologie“ in Nordamerika: Das <a href=http://www.ucalgary.ca/bmb>Department of Biochemistry & Molecular Biology</a> der Uni Calgary erwarb vor kurzem einen SURFE²R One für die Grundlagenforschung an Transportproteinen. In wenigen Wochen gelang es Jonathan Lytton damit, erste zuverlässige Experimente zu etablieren.IonGate verkauft SURFE²R erstmals nach Übersee<% image name="Iongate_Logo" %><p>
Lyttons Forschung beschäftigt sich mit der Untersuchung der Kalzium-Homeostase und deren Regulation. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf den Natrium/Kalzium-Austauschern, die entscheidend für die Fähigkeit der Zelle, den Kalziumhaushalt zu regulieren, sind. Der Transport von Kalzium in den Zellen steuert zahlreiche vitale Funktionen wie die Muskelkontraktion, die Reizweiterleitung in den Nerven oder den Herzschlag.
Mit der SURFE²R-Technologie kann Lytton nun erstmals die Funktionen seiner Zielproteine einfach, robust, zuverlässig und reproduzierbar messen. Dadurch können neue und tiefergehende Erkenntnisse über die Charakteristika der Natrium/Kalzium-Austauscher gewonnen werden.
<% image name="SURFE2R_Iongate" %><p>
<small> Die für die Forschung an Membranproteinen mit niedrigen Transportraten entwickelte SURFE²R-Technologie (SURFace Electrogenic Event Reader) unterscheidet sich von herkömmlichen Methoden durch eine viel höhere Empfindlichkeit. Sie erlaubt zudem eine direkte Untersuchung von Transportproteinen, ohne den Umweg über Fluoreszenz-Farbstoffe oder radioaktive Markierungen. Mit der SURFE²R-Gerätefamilie können Forscher die funktionelle Analyse von Transportproteinen in einem zweiten Schritt auf eine automatisierte Plattform übertragen, die dann ein Screening im höheren Durchsatz erlaubt. </small>
Die Arzneimittelhersteller justieren ihre Distributionskanäle neu - in Form des Free-Pricing-Modells in Spanien oder der Direct-to-Pharmacy-Strategie (DTP) in Großbritannien etwa. Dadurch gerät der Arzneimittelgroßhandel zunehmend unter Druck, sein Geschäftsmodell anzupassen, so eine Analyse von <a href=http://www.boozallen.de>Booz Allen Hamilton</a>. <% image name="Tablette_Messzange" %><p>
Die Berater schätzen, dass mehr als die Hälfte der heute über den Großhandel vertriebenen Pharmazeutika mittel- bis langfristig direkt von den Herstellern an die Apotheken vertrieben wird. Vom europäischen Umsatzvolumen von 136 Mrd € (2006) werden aktuell knapp 75 % über den Großhandel an Apotheken, Krankenhäuser und dispensierende Ärzte vertrieben. Dieser Anteil könnte sich auf weniger als 40 % reduzieren. Schon heute ist DTP ein bewährtes Vertriebsprinzip, insbesondere für Biotechprodukte mit speziellen Anforderungen an die Logistikkette.
Die Consulter haben für ihre Analyse Führungskräfte der größten europäischen Pharmakonzerne befragt. Hier sprach sich mehr als jeder Dritte für eine starke Ausweitung von DTP aus, insbesondere für Massenarzneimittel und Generika. Einige der Befragten seien schon in konkreten Vorbereitungen, ihre direkten Vertriebskanäle zu stärken.
"Großhändler sind auch beim Wechsel zu DTP weiterhin involviert. Allerdings ändert sich ihre Rolle im Vertriebsprozess grundlegend", sagt Booz Allen-Partner Peter Behner. Das Produkteigentum gehe vom Hersteller direkt auf die Apotheke über. Dabei agiert der Großhandel in erster Linie als "Distributionsdienstleister". Dieser werde nach erbrachter Leistung und nicht mehr proportional zum bewegten Umsatzvolumen entlohnt. Vor allem, weil es absehbar zu mehr Rabattverträgen mit Krankenkassen kommt, denken Pharmaunternehmen darüber nach, verstärkt DTP einzuführen.Pharmavertrieb in Europa steht vor einem Umbruch