Laborscope 12 2014

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Laborscope 12 2014

LABORTECHNIK • VERFAHRENSTECHNIK • CHEMIE • MEDIZIN • BIOTECHNOLOGIE
12/14
Wunsch erfüllt:
Ein System,
das alles kann!
ThermoDesorption und
Pyrolyse im Einklang.
U-Boot-Labor für die Medizin
Genetische Schnappschüsse
Kühlen mit der kältesten Materie der Welt
Seite
Seite
Seite
Offizielles Organ
4
14
18
LABORSCOPE
Inhalt
3
Editorial
Laborscope präsentiert
4Laborverfahren
8 Laborscope Farbe
14 Biotechnologie
20 Aus der Praxis
24 Aus der Forschung
26 Laborscope aktuell
29 Agenda
30 Einkaufsführer
32 Impressum
Grüezi mitenand
Computerisierung und Miniaturisierung prägen die Entwicklung von Laborverfahren.
Dabei wird das Rad meist nicht neu erfunden,
sondern man baut auf bewährten Technologien
wie der Magnetresonanztomografie (MRI) auf.
Mit herkömmlichen MRI-Geräten lassen sich
Details bis zu einem Zehntel Millimeter sichtbar machen. Nun ist es gelungen, ein einzelnes
Wasserstoffatom nachzuweisen. Damit wird
die räumliche Auflösung dieser MikroskopieTechnik massiv gesteigert. Künftig könnte sie
auch für die Aufklärung von Proteinstrukturen
verwendet werden.
Doch nützen hoch aufgelöste Bilder wenig,
wenn sie falsch interpretiert werden. Um
menschliche Fehler zu vermeiden, kommen daher Software-Tools zum Einsatz. Das Computer-Programm BraTumIA zur Erkennung bös-
artiger Hirntumore macht zurzeit international
Furore. Die Software gleicht die MRI-Bilder
eines Patienten mit allen bereits erfassten Daten ab und bestimmt die Gewebestrukturen des
bösartigen Tumors bis ins Detail. Dank «Data
Mining» verbessert sich das Verfahren fortlaufend von selbst.
Noch ins Reich der Science Fiction gehören medizinische Mikro-Labore, die als Mini-U-Boote
durch den Körper des Patienten navigieren und
vor Ort Ausbesserungen vornehmen. Doch bereits wird intensiv an Verfahren geforscht, um
die schwimmenden Labore dereinst anzutreiben. Nun ist es gelungen, Mikroantriebe zu
konstruieren, die klein genug für den Einsatz
in Körperflüssigkeiten sind.
Elias Kopf
Zum Titelbild
Mit dem GERSTEL-PYRO-Modul lässt sich
die ThermalDesorptionUnit (TDU) flexibel
zu einem vollwertigen Pyrolysator ausbauen.
In Verbindung mit dem MultiPurposeSampler (MPS) können bis zu 196 Proben in einem
GC-Lauf automatisiert pyrolysiert und analysiert werden. Das GERSTEL-PYRO-Modul
arbeitet mit Pyrolysetemperaturen von 350 bis
1000 °C und erlaubt unterschiedliche Pyrolyse-Techniken wie die «Pulsed Pyrolyse», bei
der die Maximaltemperatur schnellstmöglich
erreicht wird, oder eine temperaturprogrammierte Vorgehensweise mit Heizraten von 0,02
bis 100 °C/s. Darüber hinaus ist das PYROModul für die «sequenzielle Pyrolyse» und die
«fraktionierte Pyrolyse» sowie die «Evolved
Gas Analysis» (EGA) ausgelegt. Störende
flüchtige Verbindungen lassen sich durch eine
vorgeschaltete Thermodesorption mit Lösemittelausblendung entfernen.
Wunsch erfüllt:
Ein System,
das alles kann!
ThermoDesorption und
Pyrolyse im Einklang.
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Laborscope
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Laborscope 7–8/12
1
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LABORSCOPE PRÄSENTIERT
ESCON Module 24/2 Servokontroller
Aussen winzig – innen ganz gross.
Als Erweiterung der erfolgreichen
Inbetriebnahme im Handumdrehen
ESCON-Servokontroller-Familie prä-
Höchstleistung sollte sich nicht erst nach langem Üben einstellen. Daher ist der Servokontroller ganz auf einfache Inbetriebnahme und
komfortable Bedienbarkeit ausgelegt, ohne dass
dazu vertieftes Wissen über Antriebstechnik
nötig ist. Über die USB-Schnittstelle mit dem
PC verbunden wird der Servokontroller mittels
der graphischen Benutzeroberfläche «ESCON
Studio» auf einfache Weise parametriert. Eine
Vielzahl von Funktionen und bedienerfreundlichen Assistenten sowie ein ausgeklügeltes automatisches Verfahren zur Regler-Abstimmung
helfen während der Inbetriebnahme und bei
der Konfiguration von Ein- und Ausgängen,
Überwachung, Datenaufzeichnung und Diagnose.
sentiert maxon motor ein miniaturisiertes OEM-Einsteckmodul in Briefmarkengrösse. Der leistungsstarke
4-Quadranten PWM-Servokontroller
ist für die effiziente Ansteuerung von
permanentmagneterregten bürstenbehafteten DC-Motoren und BLDCMotoren (bürstenlose DC-Motoren,
sogenannte EC-Motoren) mit HallSensoren bis 48 Watt Dauerleistung
ESCON Module 24/2
(35.6 x 26.7 x 12.7 mm) Digitaler OEM-Servokontroller für bürstenbehaftete DC-Motoren und BLDC-Motoren (bürstenlose DCMotoren) mit Hall-Sensoren bis 144 Watt
© 2014 maxon motor
und 144 Watt Spitzenleistung ausgelegt. Als Teil der ESCON-Familie
besticht es durch hohe Benutzerfreundlichkeit, ausserordentliches
Leistungsspektrum und unübertroffene Leistungsdichte in der Servokontroller-Technologie. Mehr an
Komfort, Funktionalität, Schutz und
Leistung sind heute kaum erreichbar.
Zusätzliche neue Funktionalitäten,
wie die Auswertung von RC Servo
Signalen für Drehzahl- oder Stromsollwert, Offset und Strombegrenzung, sowie die Möglichkeit zur Vorgabe von analogen Drehzahlrampen
bereichern die gesamte ESCONServokontroller-Familie
Das innovative OEM-Einsteckmodul besitzt
ausgezeichnete Reglereigenschaften. Das driftfreie, gleichzeitig aber extrem dynamische
Drehzahlverhalten erlaubt einen grossen Drehzahlbereich bis 150‘000 min-1. Es verfügt über
umfangreiche Funktionalitäten mit frei konfigurierbaren digitalen und analogen Ein- und
Ausgängen und kann in diversen Betriebsmodi
(Drehzahlregler, Drehzahlsteller, Stromregler)
betrieben werden. Perfekt auf maxon Motoren
abgestimmt, macht das ESCON Module 24/2
miniaturisierte, dynamische Antriebslösungen
möglich, welche höchsten Ansprüchen genügen.
Dabei lässt es sich mit minimalem Aufwand
nahtlos in komplexe Applikationen integrieren. Unverkennbarer Vorteil: Der Kunde kann
sich ganz seiner eigentlichen Aufgabe widmen
– der Entwicklung seines Gerätes. Um die
Ansteuerung der Motoren muss er sich hingegen nur in zweiter Linie kümmern, denn dazu
kann er auf das ins ESCON Modul gepackte
Antriebs-Know-how von maxon motor zurückgreifen. Zur Integration auf OEM-seitige
Platinen steht ein ausführlicher Motherboard
Design Guide und für die Erstinbetriebnahme
ein Motherboard zur Verfügung.
Der kompakte Servokontroller wird über einen
analogen Sollwert kommandiert. Dieser kann
mittels analoger Spannung, externem Potentiometer, einem Fixwert sowie mittels PWM-Signal oder RC Servo-Signal mit variablem Tastverhältnis vorgegeben werden. Weitere
interessante Funktionalitäten sind beispielsweise die drehrichtungsabhängige Freigabe
(Enable) oder Sperrung (Disable) der Endstufe
oder das Beschleunigen und Abbremsen mit
definierter Drehzahlrampe. Die Drehzahl
kann mittels digitalem Inkremental-Encoder
(2 Kanal mit/ohne Line Driver), DC-Tacho
oder Hall-Sensoren geregelt werden.
Schutzeinrichtungen vom Feinsten
Das ESCON Module 24/2 besitzt Schutzbeschaltungen gegen Überstrom, Übertemperatur, Unter- und Überspannung, Spannungstransienten und Kurzschluss der Motorleitung.
Ebenso verfügt es über geschützte digitale Einund Ausgänge und eine einstellbare Strombegrenzung zum Schutz von Motor und Last.
Motorstrom und Ist-Drehzahl der Motorwelle
können mittels analoger Ausgangsspannung
überwacht werden.
Flexibilität und Effizienz pur
Der grosszügige Bereich von Eingangsspannung und Einsatztemperatur bis +60°C bei
Nennleistung und darüber hinaus mit Derating erlaubt einen flexiblen Betrieb in vielen
Antriebsapplikationen, beispielsweise im Kleingeräte- und Gerätebau oder in der Robotik. Für
mobile, hocheffiziente und verbrauchsoptimierte Anwendungen ist das ESCON Module
24/2 mit seinem hohen Wirkungsgrad von
92% und den winzigen Abmessungen eine
Wahl erster Güte.
maxon motor ag
Brünigstrasse 220
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Laborscope
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Laborscope 7–8/12
3
Laborverfahren: Mikroantriebe
U-Boot-Labor für die Medizin
Mikro-Labore oder Nano-Roboter
könnten im menschlichen Organismus künftig einmal medizinische
Dienste verrichten. Diesem Ziel sind
Forscher einen wichtigen Schritt näher gekommen. Es ist ihnen erstmals
gelungen, Mikroantriebe zu konstruieren, die zweierlei erfüllen: Sie sind
klein genug für einen Einsatz in Körperflüssigkeiten oder sogar in einzelnen Körperzellen. Und sie sind so
gebaut, dass sie sich in Flüssigkeiten
durch ihre eigene Bewegung selbstständig fortbewegen können.
1966 erschien der Film «Die phantastische
Reise». Ein U-Boot wird darin samt Personal
so sehr verkleinert, dass es sich durch einen
menschlichen Körper bewegen und die Besatzung im Gehirn eine Operation durchführen
kann. Bis heute ist das reine Sciencefiction,
und der Transport eines OP-Teams zu einem
Krankheitsherd wird es sicher auch bleiben. UBoote, die sich durch den Körper manövrieren
lassen, könnten dennoch von grossem Nutzen
sein: Sie könnten einen pharmazeutischen
Wirkstoff gezielt an einen bestimmten Punkt
etwa in der Netzhaut bringen. Oder ein medizinisches Minilabor punktgenau im Organismus platzieren. Und sie könnten es ermöglichen, eine Gentherapie gezielt an einer
bestimmten Zelle vorzunehmen.
Wenn es nach Peer Fischer, Leiter der Arbeitsgruppe «Mikro-, Nano- und Molekulare Systeme» am Max-Planck-Institut für Intelligente
Systeme in Stuttgart, geht, können Mediziner
in absehbarer Zukunft auf Mikro-Labore oder
sogar Nano-Roboter zurückgreifen, um solche
Aufgaben zu erfüllen. Die kleinen Helfer sollen die gewünschten Ziele im Körper akkurat
ansteuern, ohne dass ein grösserer operativer
Eingriff nötig wäre.
Antrieb als Herausforderung
Bei diesem Vorhaben gibt es allerdings zwei
grundlegende Herausforderungen. Natürlich
müssen solche Vehikel ausreichend klein sein,
Mikroschwimmer in Muschelform: Nach dem Vorbild der Schalentiere hat ein Team um Stuttgarter Max-Planck-Forscher ein winziges U-Boot konstruiert, das rechts schematisch gezeigt ist. Mithilfe kleiner Magnete, die hier als rot-blaue Zylinder dargestellt sind, lassen sich die beiden Hälften des Schwimmkörpers öffnen und schliessen. Bild: MPG
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Die Mikromuschel schwimmt – und das ist
nicht selbstverständlich. In Flüssigkeiten wie
Wasser käme sie mit symmetrischen Bewegungen nicht vorwärts, in Medien, deren Viskosität sich bei Bewegungen ändert, dagegen
schon. In einer solchen haben die Stuttgarter
Forscher sie getestet und sie dabei im Mikroskop beobachtet. Bild: MPG
um zum Beispiel per Spritze in den Augapfel
injiziert werden zu können. Zum anderen müssen sie sich, einmal in den Körper gebracht,
dort auch in der gewünschten Weise und Richtung fortbewegen können. In beiderlei Hinsicht melden Forschergruppen um Peer Fischer
nun Fortschritte.
Gemeinsam mit Forschern am Technion in Israel und an der TU Dortmund hat die Stuttgarter Gruppe in einer aktuellen Arbeit eine
Art künstliche Muschel entwickelt, die nur wenige Hundert Mikrometer gross ist. Diese haben die Wissenschaftler so konstruiert, dass sie
sich in Testflüssigkeiten durch einfaches Öffnen und Schliessen der Muschelschalen fortbewegt. Das ist nicht so selbstverständlich, wie
es zunächst klingt. «Die Muschel ist ja nur wenige Male grösser, als ein menschliches Haar
dick ist», erklärt Fischer. «Für diesen Schwimmkörper ist eine Flüssigkeit wie Wasser also etwa
so zäh wie für uns Honig oder gar Teer.» Und
bei so hoher Reibung in Flüssigkeiten gilt eigentlich, dass symmetrische Bewegungen, wie
eben das gleichförmige Öffnen und Schliessen
einer Muschelschale, unter dem Strich kein
Fortkommen bewirken. Das Vor und Zurück
durch die jeweils gegensätzlichen Bewegungen
heben sich schlicht auf.
In Wasser wäre die Mikromuschel aus diesem
Grund in der Tat nicht vom Fleck gekommen.
Doch weil die Forscher langfristig den Einsatz
in biologischen Medien im Auge haben, testeten sie ihren Schwimmer direkt auch in dafür
Laborverfahren: Mikroantriebe
geeigneten Modellflüssigkeiten. Und die weisen im Gegensatz zu Wasser Besonderheiten
auf. «Die meisten Körperflüssigkeiten haben
die Eigenschaft, dass sich ihre Viskosität je
nach Bewegungsgeschwindigkeit ändert», sagt
Fischer. «In Gelenkflüssigkeit zum Beispiel
ordnen sich Hyaluronsäure-Moleküle im Ruhezustand zu netzwerkartigen Strukturen an,
die für eine hohe Viskosität sorgen. Doch sobald sich etwas durch diese Flüssigkeit bewegt,
bricht das Netzwerk auf – und das Fluid wird
dünnflüssiger.»
Eine magnetische Steuerung öffnet und
schliesst die Muschel
Genau dieses Verhalten machten sich die Wissenschaftler bei ihrer Muschel zunutze. Konkret steuerten sie die Muschelschalen so, dass
sie sich sehr viel schneller öffnen als schliessen.
«Dieses zeitlich asymmetrische Bewegungsmuster führt dazu, dass die Flüssigkeit während des Öffnens dünnflüssiger ist als beim anschliessenden Schliessen», sagt Doktorand
Tian Qiu vom Stuttgarter Team. Damit ist die
Distanz, welche die Muschel beim Öffnen zurücklegt, auch eine andere als die, um die sie
sich beim Schliessen wieder zurückbewegt.
Netto kommt sie also voran. Es sei das erste
Mal überhaupt, dass sich ein künstliches Gebilde dieser Grössenordnung mit symmetrischen Bewegungszyklen in Flüssigkeiten fortbewegte, so Tian Qiu.
Um ihren Mikroschwimmer überhaupt derart
kontrollieren zu können, arbeiteten sie in der
Achse, die das Gelenk zwischen beiden Muschelschalen bildet, magnetische Seltenerdmetalle ein. Über ein von aussen angelegtes Magnetfeld regulierten sie dann, wie sich die
Muschelschalen öffnen und schliessen – letztlich also, wie sie sich fortbewegen. Die Erkenntnis der Stuttgarter Forscher, dass mikroskopische Vehikel durch manche Flüssigkeiten
auch mit symmetrischen Bewegungen schwimmen, gilt aber nicht nur für magnetisch angetriebene Tauchfahrzeuge. Vielmehr lässt sich
ein Miniatur-U-Boot in Muschelform auch
durch andere Aktuatoren bewegen, etwa einen,
der auf eine Temperaturveränderung reagiert.
Die eigentliche Muschel bestand aus einem relativ harten Kunststoff. Hier lag die besondere
Herausforderung darin, die Muschelschalen
einerseits extrem dünn und andererseits robust
genug für die Ruderbewegungen in einem vergleichsweise zähen Medium zu gestalten. Die
Wissenschaftler wollen ihre Mikroschwimmer
Nano-U-Boot mit Propellerantrieb: Solch eine winzige Schraube
versehen die Stuttgarter Forscher mit Magneten und versetzen sie
durch ein Magnetfeld in Drehung, sodass sie sich durch eine Flüssigkeit schraubt. Bild: MPG
nun in konkreten biologischen Flüssigkeiten
testen. «Uns interessiert im nächsten Schritt
zum Beispiel, ob wir diesen Roboter auch
durch eine extrazelluläre Matrix, also durch
ein Gewebe, steuern können», so Peer Fischer.
Eine Nanoschraube wirkt wie ein Propeller
Für die Stuttgarter Gruppe um Peer Fischer
war es schon der zweite Miniatur-Roboter, den
sie innerhalb kurzer Zeit der Fachwelt vorstellten. Bereits im September hatten sie gemeinsam mit Kollegen aus Israel ein sogar noch
deutlich kleineres Vehikel präsentiert. Dabei
handelt es sich um eine gläserne korkenzieherähnliche Schraube. Solche schraubenartigen
Strukturen gibt es schon länger. Allerdings war
ihre Herstellung bis vor kurzem auf Grössenordnungen im Bereich von zehn und mehr Mikrometern begrenzt. Jetzt war es den Forschern
aus Stuttgart zum ersten Mal gelungen, einen
entsprechenden Propeller mit einem Durchmesser um die 100 Nanometer, also einem
Zehntel Mikrometer herzustellen. In der
Länge misst der Miniatur-Schwimmer 400
Nanometer. Bei der Fabrikation ihres Nanopropellers nutzten die Wissenschaftler eine
Technik, die sie selbst entwickelt haben. Dabei dampfen sie das Silicat-Material Schicht für
Schicht in geometrisch definierter Weise auf.
Um den kleinen Roboter antreiben zu können,
versahen die Wissenschaftler ihn stellenweise
mit magnetischem Nickel. Legten sie dann ein
Magnetfeld an und liessen es um eine bestimmte Achse rotieren, versetzen sie auch die
nickelhaltige Nanoschraube in Rotation. Und
damit genau in die Bewegung, mit der sich der
Propeller in einer Flüssigkeit voranbewegen
kann. Wie bei ihrer Mikromuschel aus Kunststoff, so zielen die Visionen der Forscher auch
bei ihrem gläsernen Nano-U-Boot auf medizinische Anwendungen. Als Testmedium wählten sie daher ebenfalls Hyaluronsäure. «Dabei
handelt es sich um ein Polysaccharid, dessen
Moleküle im Verbund gelartige und damit
hochviskose Strukturen bilden», erklärt die
Mitautorin Debora Schamel, die am Stuttgarter Max-Planck-Institut promoviert. Im
menschlichen Organismus kommt es nicht nur
in Gelenkflüssigkeit, sondern etwa auch in vielen Bindegeweben vor.
Langer Weg zum U-Boot-Labor
Bisherige künstliche Gebilde waren noch zu
gross, um das eng geflochtene Netzwerk der
Hyaluronan-Moleküle zu durchdringen. Debora Schamel freut sich daher über den Fortschritt ihres Teams: «Erstmals haben wir jetzt
einen Nano-Roboter, der klein genug ist, um
auch durch diese engen Maschen zu schwimmen.» Das winzige U-Boot könnte aber auch
in anderen Medien als Gelenkflüssigkeit zum
Einsatz kommen. Weitere Flüssigkeiten, in denen solche Nanovehikel zum Beispiel Wirkstoffe transportieren könnten, seien der Glaskörper im Auge, Schleimhäute – oder auch
Blut. «Theoretisch ist bei der Grösse unserer
Konstruktion sogar eine Verwendung innerhalb von Zellen denkbar», so Fischer vorsichtig. Dazu freilich müsste noch ein Weg gefunden werden, die Nano-U-Boote auch in die
Zellen einzuschleusen. Bis ähnliche Therapien, wie sie «Die phantastische Reise» von
1966 schildert, Wirklichkeit werden, bleibt
also noch einiges zu tun.
Quelle: MPG
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Laborverfahren: MikroSKOPIE
Extrem hochaufgelöste Magnetresonanztomografie
Fabio Bergamin
Zum ersten Mal konnten Wissenschaftler mittels Magnetresonanztomografie ein einziges Wasserstoffatom nachweisen. Damit wird die
räumliche Auflösung dieser Mikroskope massiv gesteigert. Künftig
könnte sie auch verwendet werden,
um Proteinstrukturen aufzuklären.
Mit einem üblichen, in einem Spital zum Einsatz kommenden Magnetresonanztomografen
(englisch: MRI) können Details bis zu etwa einem Zehntel Millimeter sichtbar gemacht werden, zum Beispiel in Querschnittsbildern des
menschlichen Körpers. Wissenschaftler der
ETH Zürich sind gemeinsam mit Kollegen der
Universität Leipzig daran, diese Auflösung massiv zu steigern – auf die Grösse eines einzelnen
Atoms, was etwa eine Million Mal kleiner ist.
Mit einem von ihnen selbst entwickelten MRIGerät ist es ihnen erstmals gelungen, auf der
Oberfläche eines Diamanten ein einzelnes Wasserstoffatom nachzuweisen. Möglich war diese
bedeutende Steigerung der Auflösung, weil die
Die Messapparatur der ETH-Forschenden mit dem
Diamanten (grün). Bild: ETH
Forschenden unter der Leitung von Christian
Degen, Professor am Laboratorium für Festkörperphysik, in ihrem MRI-Gerät eine andere
Messtechnik verwendeten als in üblichen Magnetresonanztomografen im Spital. In den bekannten Spitalgeräten wird die Magnetisierung
der Atomkerne im menschlichen Körper mit einer elektromagnetischen Spule induktiv gemessen. «Die räumliche Auflösung dieser Technik
ist heute weitgehend optimiert. Aus physikalischen Gründen lässt sich die Auflösung nicht
mehr stark steigern», erklärt Degen. Die ETHWissenschaftler massen in ihrem Experiment
die Magnetisierung hingegen mit einem neuartigen Diamantsensor in einer optischen Messanordnung mit einem Fluoreszenzmikroskop.
Fehlstelle im Diamant als Sensor
Ein Guter Tipp
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Laborscope
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Laborscope 7–8/12
Der Sensor bestand aus einer sogenannten Stickstoff-Fehlstelle im Diamant. Dabei fehlen im
sonst regelmässigen Kristallgitter an benachbarten Stellen zwei Kohlenstoffatome, wobei eines
durch ein Stickstoffatom ersetzt ist. Diese Fehlstelle ist nicht nur fluoreszierend, sondern auch
magnetisch, weshalb sie für extrem feine Magnetfeldmessungen geeignet ist. Für ihr Experiment präparierten die Forschenden einen rund
zwei mal zwei Millimeter grossen Diamanten so,
dass einige Fehlstellen wenige Nanometer unter
der Oberfläche zu liegen kamen. Über eine optische Messung der Magnetisierung konnten sie
zeigen, dass sich in mehreren Fällen weitere magnetische Atomkerne in unmittelbarer Umgebung befanden. «Die Quantenmechanik liefert
dabei einen zweifelsfreien Beweis, dass es sich
um einzelne Wasserstoffatomkerne handelt, und
nicht um eine Ansammlung mehrerer Wasserstoffatome», so Degen. Ausserdem konnten die
Wissenschaftler aus den Messdaten die Lage der
magnetischen Atomkerne in Bezug zur Fehlstelle mit einer Genauigkeit von besser als einem
Ångström (einem Zehnmillionstel Millimeter)
eruieren.
Nano-MRI für die Strukturbiologie
«Dies ist ein wichtiger Zwischenschritt hin zur
Kartierung von ganzen Molekülen», erklärt der
ETH-Professor, der 2012 für seine Forschung
auf dem Gebiet vom Europäischen Forschungsrat einen «ERC Starting Grant» erhielt. So
möchten die Forschenden als nächstes versuchen, mit ihrem Nano-MRI-Gerät ein kleines
Molekül zu vermessen. Doch auch wenn sich mit
der Technik künftig eine Vielzahl von Atomen
kartieren lässt, ist es weder das Ziel noch praktikabel, mit dieser Technik einen ganzen menschlichen Körper atomgenau zu kartieren. Vielmehr
ist es der Traum der Wissenschaftler, die Technik dereinst zur Aufklärung der räumlichen
Struktur von Biomolekülen wie zum Beispiel
Proteinen zu verwenden. Derzeit verwenden
Wissenschaftler für Proteinstrukturaufklärung
meist die Röntgenkristallografie. Dazu werden
allerdings Kristalle gebraucht, die aus Milliarden
von identischen Molekülen bestehen. Proteine
zu kristallisieren ist jedoch in vielen Fällen
schwierig. Erreichen die ETH-Physiker ihr Ziel,
würde für die Bestimmung der Struktur im
Prinzip ein einzelnes Molekül genügen. Ein weiterer Vorteil von Nano-MRI ist, dass man
Atome durch Isotope gezielt markieren kann.
Dies würde Biologen helfen, Fragestellungen zur
Funktion von Proteinen besser untersuchen zu
können.
Quelle: ETH
Laborverfahren: COMPUTERGESTÜTZE BILDANALYSE
Software analysiert Hirntumore blitzschnell
Schneller als der Arzt, gleich sorgfältig und gratis: Das Berner ComputerProgramm BraTumIA zur Erkennung
der Leitung der Professoren Roland Wiest
(Universitätsklinik für Neuroradiologie) und
Mauricio Reyes (ISTB).
bösartiger Hirntumore macht inter-
Analyse bis ins kleinste Detail
national Furore. Dank «Data Mining»
BraTumIA unterstützt Neuroradiologen optimal in ihrer Analyse-Arbeit. Die Software
gleicht die MRI-Bilder eines Patienten mit allen bereits erfassten statistischen Daten ab und
bestimmt die Gewebestrukturen des bösartigen Tumors bis ins Detail. Prof. Roland Wiest,
Neuroradiologe und Leiter des Support Center of Advanced Neuroimaging am Inselspital:
«Die präzise Segmentierung des Tumorgewebes ermöglicht uns, die Bildinformationen immer genauer zur Therapie-Optimierung einzusetzen. Dies ist enorm wichtig, weil neue
Behandlungsstrategien bei Gliomen – bösartigen Tumoren – auf exakte Wachstumsdaten
der Tumore angewiesen sind.»
lernt die Software selbstständig laufend dazu.
Höchstens zehn Minuten pro Patient benötigt
das vollautomatische Computer-Programm für
die Analyse der Magnetresonanz-Aufnahme
eines Gehirntumors. Der Arzt braucht dafür
30 bis 60 Minuten. BraTumIA berechnet den
Tumor zudem als weltweit erste Software dreidimensional ohne menschliche Unterstützung.
Der Mensch würde das viel langsamer und mit
einem höheren Fehlerrisiko machen. Im Spital-Alltag wird daher von Hand nur in zwei
Ebenen gemessen. Entwickelt und klinisch geprüft hat das Programm ein Team von Ärzten
und Ingenieuren des Inselspitals und des Instituts für Chirurgische Technologien und Biomechanik (ISTB) der Universität Bern unter
Data Mining: Software lernt dazu
BraTumIA reiht sich damit in den Trend des
medizinischen Data Mining ein. Ähnlich wie
beim gewöhnlichen Data Mining, bei dem im
Internet Daten zu Kauf- oder Lesegewohnheiten von Kunden gesammelt werden, verbessert
sich die Software durch das stete Sammeln
neuer statistischer Daten laufend. International erfährt BraTumIA zurzeit grosse Aufmerksamkeit: Die Washington Post nutzte die Software Anfang Oktober als Vorzeige-Objekt
bezüglich Data Mining im medizinisch-analytischen Bereich – die Software hatte bei internationalen Vergleichen bezüglich Messgenauigkeit stets einen Rang unter den ersten
drei erreicht. Die Möglichkeit, die Software
laufend mit neuen statistischen Daten zu «füttern», ist für Gehirntumor-Patienten in Zukunft entscheidend: Analysieren Ärzte MRIBilder von Tumorgeweben manuell, sind
theoretisch Analyse-Fehlschlüsse in verschiedene Richtungen möglich. Die Software
macht, falls überhaupt, Analyse-Fehler immer
in die gleiche Richtung. Diese können Ärzte
rasch und zielgerichtet überprüfen und auf ein
Minimum reduzieren.
Bald auch bei MS und Schlaganfällen
Die intensive Zusammenarbeit von Ingenieuren und Ärzten in der Entwicklung von BraTumIA könnte bald auch Patienten mit Multipler Sklerose (MS) sowie Patienten nach
einem Schlaganfall zugute kommen. Zurzeit
arbeitet die Forschergruppe mit Hochdruck an
zwei weiteren Versionen der Software. Bei MSPatienten soll BraTumIA genaue Analysen von
entzündetem Hirngewebe in der weissen Hirnsubstanz (Plaques) liefern. Bei Schlaganfall-Patienten wird die Software der Risikoanalyse
dienen: Unmittelbar nach dem Schlaganfall
erkennt sie, welche Hirnbereiche auch nach der
Behandlung voraussichtlich geschädigt bleiben. Dazu bezieht BraTumIA auch klinisch erhobenen Daten mit ein.
BraTumIA: Die Software liefert Neuroradiologen eine schnelle und äusserst exakte Bilddaten-Analyse von bösartigen Gehirntumoren. (Bild: Unibern)
Quelle: Unibern
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LABORSCOPE FARBE
Die sichere Prüfumgebung für
Lithium-Ionen-Batterien
Die Verwendung von Lithium-Ionen-Batterien wird in vielen Bereichen, wie zB in der Elektromobilität, immer beliebter. Aufgrund
der hohen spezifischen Energie
wächst mit zunehmender Speichergrösse die potentielle Gefahr
kritischer Situationen. Unternehmen und Forschungseinrichtungen, welche mit Energiespeichern
auf Li-Ionen-Basis umgehen, müssen sich der Herausforderung stellen, diesen Umgang so sicher wie
möglich zu gestalten. Batterieprüfräume der DENIOS AG nehmen diese Herausforderung an.
Der nicht sachgemässe Umgang
mit Lithium-Ionen-Batterien birgt
ein grosses Gefahrenpotenzial. Tiefenentladung, chemische Reaktionen, im schlimmsten Fall die Explosion der Batterien sind mögliche
Szenarien. Vorfälle in Prüflaboren,
die auf technisches oder menschliches Versagen zurückzuführen
sind, machen deutlich, dass der
Schutz von Mitarbeitern und Umwelt höchste Priorität hat.
Technik-/ Sicherheitsräume von
DENIOS sind die optimale Lösung, wenn es um das Lagern und
Prüfen von Lithium-Ionen-Batterien geht. Grösse, Ausstattung, Sicherheitseinrichtung: Jeder Raum
wird genau nach den Vorgaben des
Kunden gebaut. Die jahrzehntelange Erfahrung der DENIOS AG
in Konstruktion und Bau von Gefahrstofflagern kommt auch bei
den Technik-/ Sicherheitsräumen
zur Anwendung, besonders im Bereich Sicherheit.
Druckentlastungsflächen
im
Dach- oder Seitenbereich ermöglichen im Ernstfall einen kontrollierten Druckausgleich. Die Zerstörung des Raumes oder die
Gefährdung der Mitarbeiter durch
aufreissende Türen und unkontrolliert freiwerdende Energie kann so8
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mit schon im Vorfeld verhindert
werden. Eine hochleistungsfähige
technische Lüftung sorgt ausserdem für die Ableitung gesundheitsgefährdender und gegebenenfalls
explosiver Gase. Eine umfassende
Überwachung ist aus Sicherheitsgründen unumgänglich. Sensorische Gasdetektion, Temperaturüberwachung oder Brandfrühsterkennung erhöhen die Betriebs- und
Arbeitssicherheit. Eine Ausstattung mit Brand- und Explosionsschutz ist für den Schutz von Mitarbeitern
und
technischem
Equipment selbstverständlich.
DENIOS Systeme werden speziell
für die sichere Lagerung von gefährlichen Medien konstruiert. Die
Systeme entsprechen den hiesigen
Anforderungen und verfügen über
europäischen Zulassung durch das
DIBt (Deutsches Institut für Bautechnik). Dank integrierter Auffangwanne sind Prüfräume von
DENIOS optimal für die Aufnahme von auslaufenden Elektrolyten vorbereitet. In Kombination
mit PE-Inlinern (fest verbaute Polyethylen-Auffangwannen) werden
Schäden an Material und Umwelt
umfassend vorgebeugt.
DENIOS AG
Mythenstrasse 4
5430 Wettingen
Tel. 056 417 60 60
Fax 056 417 60 61
ALUFIX CLASSIC:
ALUFIX Classic ist das modulare Spann- und Fixiersystem aus hochfestem Aluminium
mit verschleissarm beschichteten Oberflächen für nahezu alle
Anwendungen der dimensionellen Messtechnik. Der Hersteller Horst WITTE Gerätebau,
Barskamp KG, Germany, gegründet 1969 als Produktionspartner der Luft- und Raumfahrtindustrie, ist heute einer der
führenden Entwickler und Hersteller von modularen Spann-,
Positionier- und Messeinrichtungen. Gemäss der wirklichen
Idee eines Baukastensystems sind
alle ALUFIX-Elemente wieder
verwendbar und mit allen anderen Witte-Systemen und Elementen kombinierbar. Im Vergleich
zum klassischen Vorrichtungsbau kann das ALUFIX-System
schon ab der 2.Verwendung der
Komponenten einen Kostenvorteil bringen.
Anwendungsmöglichkeiten:
Messaufnahmen:
• einfach und direkt gebaut mit Komponenten aus dem modu-
laren Baukasten nach dem ALUFIX-Prinzip
• erweitert mit Messelementen, z.B. digitalen Messuhren
Vorrichtungen zum:
• Montieren und Justieren
• Kleben und Schweissen
• Fräsen und Lasern
ALUFIX-Qualitätsstandard:
• ALUFIX CLASSIC: hoch festes Aluminium für höchste Ansprüche an Belastung, Stabilität, Langlebigkeit und Genauigkeit.
• ALUFIX ECO: Mittelfestes Aluminium als preisgünstige Alternative für normale Bean-
spruchung und moderate Umbau-Intervalle.
Systemgrössen:
• AF16 (Raster 16 mm,
Bohrungs-Ø 8 mm) und Alufix NewXS für Kleinteile / für optisches Messen
Bohrungs-Ø 12.5 mm) für kleine bis mittelgrosse Teile / für Einzelteilvorrichtungen
Bohrungs-Ø 20 mm) für mittelgrosse bis grosse Teile
Bohrungs-Ø 25 mm) für grosse, schwere Teile
Elemente-Gruppen:
Basis-Elemente (Platten, Quader,
Streben, Winkel)
Verstell-Elemente (Schlitten, Wippen, Hubsäulen, Drehteller)
Anlage-Elemente (Kugeln, Kegel,
Prismen, Passstücke)
Spannelemente (Niederhaltefedern, Kniehebelspanner, Spannpratzen, Backenfutter, Schraub-
LABORSCOPE FARBE
stöcke, Magnete, Vakuumsauger)
Verbindungselemente (Kupplungen, Schnell-Verbinder, Schraubverbinder)
Im ToolShop von Brütsch/Rüegger Tools www.brw.ch finden Sie
mit dem Stichwort «Alufix» einige
einfache und bewährte StarterKits aus der Elemente-Gruppe
Spannelemente zum Kennenlernen des Systems. Gern sendet
Brütsch/Rüegger Tools Ihnen zur
weiteren Information den Katalog
zum NewXS Spannsystem sowie
den neuen WITTE-Gesamtkatalog ALUFIX, Modulare Spannsysteme 2014/2015.
Auf Wunsch besucht Sie ein Fachberater mit einem Demo-Baukasten-Set und baut Ihnen für ein
Musterteil die passende Spannvorrichtung. Kontakt: Verkauf.
[email protected]
Raster-Vakuum-Spannplatten
(Set), ebenfalls aus dem Hause
WITTE:
Modulares Spannplatten-System
aus Aluminium zum Spannen
nichtmagnetischer Werkstücke
mit einfachen, quadratischen und
rechteckigen Formen.
Sie finden diese Spannplatten im
ToolShop mit der Artikel-Nr.
BRW 417060. Lassen Sie sich
durch eine unverbindliche Vorführung eines Fachspezialisten
überzeugen. Kontakt: Verkauf.
[email protected]
Brütsch/Rüegger Werkzeuge AG
Heinrich Stutz-Strasse 20
Postfach
8902 Urdorf
Tel. 044 736 63 63
Fax 044 736 63 41
[email protected]
www.brw.ch
Art und Weise ohne den Einsatz
von Lampen oder anderen externen Heizvorrichtungen, die zur
Korrosion in stark säurehaltigem
Milieu neigen. Aufgrund seines
innovativen Designs benötigt das
DST-1000 kein Kühlwasser. Das
erlaubt nicht nur mehr Flexibilität
im Vorgang, sondern unterstützt
auch das Einsparpotential innerhalb des Labors. Die komfortable
eingebaute Abflussrinne entfernt
überflüssige Säure einfach und effizient und benötigt keine zusätzliche Pumpe. Ausserdem passt die
kompakte Einheit in nahezu alle
Labor-Abzugshauben, da sie nur
eine Arbeitsfläche von max. 40 x
30 cm beansprucht.
Das Produktprogramm von AHF
analysentechnik AG umfasst verschiedenste Laborartikel aus
hochreinem PFA. Sie haben noch
Fragen? Das Team von AHF berät Sie gerne!
AHF analysentechnik AG
Kohlplattenweg 18
DE-72074 Tübingen
Tel. +49 (0)7071 970 901-0
Fax +49 (0)7071 970 901-99
[email protected]
www.ahf.de
Huber Eintauchkühler als flexible Kühllösung
bis -100 °C
Hochreines Subboiling–Destillationssystem
aus PFA
Metallfreies System zur Herstellung hochreiner Säuren für die
Probenvorbereitung im Ultraspurenbereich
Das DST-1000 Subboiling-Destillationssystem ist das ideale Zusatzgerät für Analysen mit ICPOES und ICP-MS. In der neuen
Version jetzt auch mit Staubschutzaufsatz für den Einfülltrichter! Das Gerät ermöglicht die tägliche Herstellung hochreiner
Säuren in ppt-Qualität, wodurch
der höchste Reinheitsgrad (10ppt)
erreicht werden kann. Auch die
Destillation von HF ist problemlos möglich. Sämtliche Bauteile
des Geräts sind aus hochreinem
Fluorpolymer (PFA) gefertigt. Des
Weiteren zeichnet sich das DST1000 durch seine Sicherheit und
einfach Handhabung aus.
Der Heizungsmantel, der die Evaporationskammer umgibt, erwärmt den Inhalt auf schonende
Mit den Eintauchkühlern der TCReihe bietet Huber Kältemaschinenbau eine flexible Lösung für
zahlreiche Kühlanwendungen.
Die Geräte sind einfach in der
Handhabung und eignen sich zum
schnellen Abkühlen von Flüssigkeiten. Eine typische Anwendung
ist das Gegenkühlen bei Wärmethermostaten.
Die TC-Eintauchkühler gibt es
ungeregelt für Kühlaufgaben bei
denen eine Dauerkühlung benötigt wird bzw. als Variante mit
Temperaturregelung und Pt100Fühleranschluss. Die geregelten
Modelle mit dem Typenzusatz «E»
verfügen über eine LED-Temperaturanzeige mit Sollwerteingabe
und regeln mit einer Genauigkeit
von ±0,5 K. Alle Modelle sind
wahlweise mit spiralförmiger oder
flexibler Eintauchkühlsonde aus
Edelstahl erhältlich, damit können
Flüssigkeiten in nahezu allen Gefässen abgekühlt werden. Die Modellreihe besteht aus drei Grundmodellen mit Kälteleistungen bis
300 Watt für Arbeitstemperaturen
von -100 °C bis +100 °C (modellabhängig). Die kompakten Gehäuse sind aus hochwertigem
Edelstahl gefertigt, besitzen Tragegriffe und benötigen nur wenig
Stellfläche.
Peter Huber
Kältemaschinenbau GmbH
Werner-von-Siemens-Strasse 1
D-77656 Offenburg
Tel. +49 (0) 781-96030
Fax +49 (0) 781-57211
[email protected]
www.huber-online.com
Laborscope 12/14
9
LABORSCOPE FARBE
Der schnellste Muffelofen der Welt ermöglicht Mehr Punch im Fliegengewicht
die rasche Bestimmung von Russ- und Kohlefa- Die neue Serie 3274 BP4
sern sowie Carbon-Nanotubes in Polymeren
Im Kampf um hohe Leistung bei Auch unter
Der Kunststoff-Schnellverascher
Phönix MIV mit Inertgas-Atmosphäre ermöglicht die schnelle
Veraschung einer Vielfalt von unterschiedlichen Kunststoffen und
Kautschuk zur Bestimmung des
Russ- bzw. Kohlefaseranteils und
des Gehaltes an Carbon-Nanotubes. Das Resultat: Was früher
Stunden brauchte, wird jetzt in
Minuten erreicht. Die Einsatzgebiete für derartige Kunststoffcompounds sind typischerweise
im Flugzeug- und Automobilbau
(Stossstangen, Zierleisten, Armaturen, Wannen, Abdeckungen,
Fertigteile, etc.) zu finden.
Da die Werkstoffeigenschaften eines Kunststoffcompounds wesentlich von seinem Füllstoffgehalt
abhängen,
ist
eine
Schnellbestimmung dieses Füllstoffes (Russ, Kohlefaser, CarbonNanotubes etc.) zur effektiven
Prozesskontrolle unerlässlich. Mit
einem schnellen Eingreifen in die
laufende Produktion kann enorm
Geld eingespart werden.
Mit konventionellen Muffelöfen
werden Polymer und Füllstoff gemeinsam im Tiegel verascht und
somit kann der Füllstoff nicht gemessen werden. Eine Alternative
stellt das Phönix MIV mit Inert10
Laborscope 12/14
gas-Atmosphäre wie z. B. Stickstoffspülung dar.
Die Schnellveraschung im Kunststoffverascher Phönix MIV liefert
in nur 10 min. das Ergebnis. Dabei wird die Heizmuffel wird mit
Inertgas wie z. B. Stickstoff gespült. Das Kunststoffpolymer verschwelt und verlässt den Tiegel
während der kohlenstoffhaltige
Füllstoff im Tiegel zurück bleibt.
Also wird im Phönix MIV innerhalb von nur 10 min. der Kunststoff verascht und die kohlenstoffhaltigen Füllstoffe werden in
ihrem gesamten Gewebe freigelegt. Das eingebaute Gebläse ent-
fernt Rauch, Hitze und Dämpfe
automatisch und erhöht so die aktive Arbeitssicherheit.
CEM GmbH
Pionier und Marktführer in
der Mikrowellen-Labortechnik
Carl-Friedrich-Gauss-Str. 9
D-47475 Kamp-Lintfort
Tel. + 49 (0) 28 42 - 96 44 0
Fax + 49 (0) 28 42 - 96 44 11
www.cem.de
geringstem Gewicht hat FAULHABER mit der Entwicklung seiner Serie 3274 BP4 einen neuen
Champion in den Ring geschickt.
Der bürstenlose DC-Servomotor,
32 mm Durchmesser und 74 mm
Länge, hat ein Dauerdrehmoment
von satten 165 mNm. Mit knapp
320 g bringt er dabei weniger als
die Hälfte an Gewicht auf die
Waage als herkömmliche Motoren mit vergleichbarem Leistungsvermögen.
Der vierpolige bürstenlose DCServomotor ist besonders für Anwendungen geeignet, in denen es
auf hohe Leistung und dynamischen Start-/Stopp-Betrieb bei
möglichst geringstem Gesamtgewicht ankommt, wie beispielswiese in Gelenkantrieben von humanoiden Robotern, elektrischen
Greifern in der Prozessautomatisierung oder Hochleistungsfahrantrieben für die Inspektionsrobotik.
Der 3274 BP4 ist überlastfähig
und arbeitet ohne verschleissanfällige mechanische Kommutierung. So erreicht er eine Betriebslebensdauer, die um ein Vielfaches
höher ist als die eines herkömmlichen DC-Kleinstmotors. Die
Steigung der Motorkennlinie beträgt nur 3 rpm/mNm bei einem
Anhaltemoment von 2,7 Nm.
härtesten Umgebungsbedingungen wie niedrigen
Temperaturen oder hohen mechanischen Belastungen wie beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt
kann der 3274 BP4 zuverlässig liefern, was die Anwendung fordert.
Dafür sorgen unter anderem ein
robustes Edelstahlgehäuse und
der Verzicht auf die sonst übliche
Verwendung von Klebstoffen bei
der Montage.
Ein besonderer Mehrwert dieser
Motorenserie ist die hohe Flexibilität in der Ausführung. Standardmässig ist die FAULHABER Serie
3274 BP4 mit digitalen Hall Sensoren ausgestattet. Hochauflösende optische und magnetische
Encoder lassen sich einfach am
hinteren Multifunktionsflansch
anbringen. Optional ist der Motor
auch mit analogen (linearen) Hall
Sensoren verfügbar, die in vielen
Anwendungsfällen einen Encoder
ersetzen können. Zur leistungsoptimierten Abrundung des kompletten Antriebssystems steht darüber hinaus eine grosse Auswahl
an Präzisionsgetrieben zur Verfügung.
FAULHABER
MINIMOTOR SA
6980 Croglio
Tel. 091 611 31 00
Fax 091 611 31 10
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LABORSCOPE FARBE
Einweg-Durchflusssensoren bieten neue
Möglichkeiten für Medizingeräte
Reichelt Chemietechnik bietet Laborartikel aus
PFA (Perfluoralkoxy).
PFA ist ein perfluorierter, teilkristalliner, thermoplastischer Kunststoff. Er vereint die hervorragenden chemischen Eigenschaften
von Polytetrafluorethylen (PTFE)
mit den mechanisch-technischen
Eigenschaften von Poly-Fluorethylenpropylen (FEP).
Sensirion AG (Schweiz), der führende Hersteller von digitalen
Mikrosensoren, lanciert neue
Einweg-Durchflusssensorlösungen für medizinische Geräte. Der
Einsatz intelligenter, kleiner und
kosteneffektiver Einweg-Durchflusssensoren wird die Medikamentenverabreichung von Grund
auf verändern und bietet sicherere,
zuverlässigere und mobilere Lösungen für die Pflege im Spital
und zu Hause.
Der Einweg-Durchflusssensor
LD20-2000T misst Durchflussraten im Inneren medizinischer
Schläuche, beispielsweise in einem
Infusionsbesteck oder in Kathetern. Da er sehr kosteneffektiv ist,
eignet er sich auch für den Einsatz
in Einweganwendungen. Die Medikamentenabgabe über ein Infusionsbesteck, eine Infusionspumpe oder andere medizinische
Produkte kann von nun an präzise
und in Echtzeit gemessen werden.
Da es dadurch leichter wird, die
Behandlung zu überwachen und
zu steuern, werden bessere Behandlungsergebnisse
erzielt.
Durch die automatische Erkennung von Störungen – beispielsweise Verschluss, undosierter
Durchfluss, Luftblasen oder Risse
in der Schlauchverbindung – wird
die Patientensicherheit deutlich
erhöht.
Im Inneren des Einweg-Durchflusssensors misst ein Mikrochip
den Durchfluss innerhalb eines
fluidischen Kanals. Flussraten von
0 bis 420 ml/h und darüber hinaus werden mit der üblichen Genauigkeit von 5 % des Messwerts
bestimmt. Inerte, benetzte Materialien für medizinische Anwendungen gewährleisten Sterilität
ohne Verunreinigung der jeweiligen Flüssigkeit. Der gerade, offene
Durchflusskanal ohne bewegliche
Teile garantiert die herausragende
Zuverlässigkeit der Messtechnologie. Dank der geringen Grösse des
Sensorchips sind sehr schnelle und
reproduzierbare Messungen möglich. Mit der CMOSens®Technologie von Sensirion wird
das vollständig kalibrierte Signal
auf dem nur 7,4 mm2 grossen
Chip verarbeitet und linearisiert.
Der Einweg-Durchflusssensor
LD20-2000T ermöglicht es Herstellern medizinischer Geräte,
mithilfe einer bahnbrechenden,
erst kürzlich eingeführten Technologie neue, innovative Lösungen zu entwickeln. Sensirion verfügt über umfassende Erfahrung
im Bereich Medizin, und Sensirions Durchflusssensoren werden
bereits in zahlreichen Anwendungen in anspruchsvollen Bereichen
genutzt, von Diagnoseinstrumenten bis zur Prozesssteuerung in der
Halbleiterindustrie.
PFA ist gegenüber nahezu allen
Chemikalien stabil. Desweiteren
ist der Kunststoff äusserst witterungsbeständig und strahlungsresistent. PFA kann in einem weiten
Temperaturbereich
eingesetzt
werden und erlaubt Arbeitstemperaturen von -200 bis +260 °C.
Gefässe aus diesem Werkstoff sind
unzerbrechlich, autoklavierbar
und aufgrund der hydrophoben
und antiadhäsiven Eigenschaften
ihrer glatten Oberfläche leicht zu
reinigen.
Alle genannten Eigenschaften
prädestinieren PFA besonders für
den Einsatz in der Spurenanalytik
und zum kontaminationsfreien
Arbeiten mit reinen und aggressiven Medien.
RCT Reichelt Chemietechnik bietet aus PFA Laborflaschen, Probengefässe sowie Schalen und Becher an.
Eine Besonderheit ist der für Heizplatten geeignete Becher aus Per-
fluoralkoxy. Dieses Becherglas
verfügt über einen Boden aus Graphit, der die Wärme gut auf das
Bechermaterial PFA überträgt.
Der Becherinhalt (Flüssigkeit)
kommt nur mit dem PFA in Berührung.
Die Behältnisse aus PFA finden
Sie sowohl online als auch in gedruckter Form im Handbuch
THOMAPLAST® I. Dieses und
alle weiteren Handbücher können
Sie jederzeit kostenfrei anfordern.
Als Laborhändler bietet RCT Reichelt Chemietechnik ein umfassendes Angebot an Laborartikeln.
Dieses beinhaltet Schläuche und
Verbinder, Ventile und Durchflussmesser, Filtrationszubehör,
Dichtungen und Befestigungselemente, Kleb- und Schmierstoffe,
Halbzeuge, Pumpen und Antriebselemente. Alle Artikel sind in vielen Ausprägungen und aus unterschiedlichen Materialien lieferbar.
RCT Reichelt Chemietechnik
GmbH + Co.
Englerstrasse 18
D-69126 Heidelberg
Tel. +49 (0) 6221 3125 15
Fax +49 (0) 6221 3125 10
www.rct-online.de
SENSIRION AG
Laubisruetistrasse 50
8712 Staefa ZH
Tel. 044 306 40 00
Fax 044 306 40 30
www.sensirion.com
Laborscope 12/14
11
LABORSCOPE FARBE
Steigende Nachfrage nach individuellen
Hapa-Tinten
Komfortables Laden von bis zu zehn Geräten
mit der neuen ARP USB Ladestation
Hapa, der innovative Spezialist
für On-Demand-Drucklösungen,
erfreut sich einer rasant steigenden Nachfrage nach individuell
entwickelten Tinten.
Die Anzahl der über USB zu ladenden Geräte nimmt immer
weiter zu. Mit der neuen ARP
USB Ladestation können jetzt
bis zu zehn Geräte gleichzeitig
mit Strom versorgt werden. Das
spart Platz und Steckdosen.
kompakt. Das Gewicht beträgt lediglich 560 Gramm. Für die optimale Kühlung der Ladestation ist
ein Lüfter eingebaut. Das benötigte Stromkabel ist selbstverständlich im Lieferumfang enthalten.
Tablets, Smartphones, MP3Player – Immer mehr Geräte werden heutzutage per USB geladen.
Gleichzeitig werden Notebooks
eher kleiner als grösser und haben
dadurch immer weniger Platz für
(USB-) Anschlüsse zum Laden
der Geräte. Auch direktes Laden
über die Steckdose kann ab einer
bestimmten Anzahl Geräte zum
Problem werden.
Für die Ladestation sind verschiedene Zubehörartikel erhältlich.
Dazu zählen USB Kabel in verschiedensten Ausführungen und
Längen, zum Beispiel Micro USB
oder Apple Lightning. Um die
Ordnung zu bewahren, bietet sich
der ARP Halter für 5 Tablets/
Smartphones an (Art.-Nr.:
5021962). Dieser eignet sich für
Geräte bis zu einer Dicke von 1,2
cm und hält sie dank integriertem
Gewicht sicher in Position.
Immer mehr Unternehmen sind
auf der Suche nach einem Tintenhersteller, der Tinten individuell
für ihre Anwendungen entwickelt
und die Produktionsmenge flexibel an ihren Bedarf anpasst, insbesondere bei sehr geringem Auftragsvolumen. Hapas neue
Divison Hapa Ink entwickelt,
produziert und liefert individuelle
Tinten, die exakt auf die Anwendungen, Substrate und Bedarfsmengen der Kunden abgestimmt
sind, und das auch bei kleinen
Mengen.
Optimale Ergebnisse
Sowohl das Basissortiment als
auch die individuellen Tinten bieten eine bedeutend höhere Druckqualität. «Unsere Tinten werden
für einen optimalen Druck auf
Kunststoff, Aluminium, Glas und
Etikettenmaterial aller Art entwickelt», erklärt Mathias Theiler,
Head of Hapa Ink. Sie zeichnen
sich aus durch ausserordentliche
Haftkraft, optimierte Fliesseigenschaften, Lichtechtheit sowie
Tropfenqualität und -stabilität.
«Besonders stolz sind wir auf die
Opazität unserer weissen Tinten
– sie ist in der Branche wohl unübertroffen», fügt er hinzu. Seit
der Gründung Ende 2013 beliefert Hapa Ink ihre Kunden mit
Tinten in jeder gewünschten
12
Laborscope 12/14
Menge – sei das Auftragsvolumen
noch so klein. Die langfristige
Verfügbarkeit der Tinten ist gewährleistet.
Durchdachte Entwicklung
Das Entwicklungsteam von Hapa
Ink nutzt ausgeklügelte Analysemethoden und -instrumente, um
Viskosität, Haftung, Opazität
und Oberflächenspannung der
Tinten zu optimieren. Die Spezialisten führen präzise UV-VisAnalysen und FT-IR-Spektroskopieanalysen durch, entwickeln
UV-Dispersionen und messen die
Leucht- und Deckkraft der Farben. Ferner hat Hapa Ink ein Sortiment an eigens für UV-Tinten
geeigneten Reinigungsmitteln
entwickelt. «Ein klarer Trend hin
zur Just-in-time-Produktion, zu
prozessfreundlichen Lean-Methoden und zu immer spezielleren
und komplexeren Verpackungen
bestimmt die Nachfrage nach unseren Tinten», erklärt Theiler.
«Entscheidend ist, dass die Qualität bei jedem einzelnen Produktionslauf
hundertprozentig
stimmt. Nur so wird eine maximale Kosteneffizienz erreicht.
Tinten, die speziell für die verwendeten Prozesse und Materialien entwickelt wurden, garantieren stets beste Ergebnisse und
verringern das Risiko von Verpackungsfehlern», so Theiler. «Es ist
einfach effizienter, die Tinte dem
Prozess anzupassen, statt umgekehrt.»
Hapa AG
Chriesbaumstrasse 4
8604 Volketswil
Tel. 043 399 32 00
Fax 043 399 32 01
[email protected]
www.hapa.ch
Die Lösung ist die neue USB Ladestation von ARP. Sie benötigt
nur eine Steckdose und bietet insgesamt zehn USB Anschlüsse zum
Aufladen. Das integrierte Netzteil
mit 105 Watt stellt sicher, dass an
jedem Anschluss 2,1 Ampere Leistung zur Verfügung stehen. Dadurch ist ein schnelles Laden garantiert. Die Ladestation eignet
sich hervorragend für Schulen,
Verkaufsabteilungen mit Tablets
und generell alle, die schon immer
schlauer und schneller all ihre Geräte laden wollten.
Mit einer Grösse von 175 x 130 x
50 mm ist die Ladestation sehr
Die ARP USB Ladestation ist ab
sofort zum Preis von CHF 99.- im
ARP Online-Shop verfügbar
(Art.-Nr.: 5021961). Dort findet
man auch alle technischen Spezifikationen, die aktuelle Verfügbarkeit und passende Zubehörartikel.
ARP Schweiz AG
Birkenstrase 43 b
6343 Rotkreuz
Tel. 041 799 09 09
www.arp.com
LABORSCOPE FARBE
FAULHABER ANTRIEBSSYSTEME
Auf 460 Seiten präsentiert FAULHABER im neuen Katalog 2015
sein vielfältiges Produktprogramm für Klein- und Kleinstantriebssysteme.
Übersichtliche
Leistungstabellen und ausführliche technische Informationen erleichtern die Auswahl und führen
schnell und gezielt zu den detaillierten Beschreibungen und technischen Daten der einzelnen
Komponenten.
Ein abgestimmtes Sortiment an
hochwertiger Antriebstechnologie
zur Realisierung anspruchsvoller
und komplexer Aufgaben.
FAULHABER
MINIMOTOR SA
6980 Croglio
Tel. 091 611 31 00
Fax 091 611 31 10
www.faulhaber.com
Tecan’s AC Extraction Plate™ boosts productivity
for clozapine testing at King’s College Hospital
King’s College Hospital, London,
has established a fully automated
therapeutic drug monitoring protocol for clozapine using Tecan’s
AC Extraction Plate™ and Freedom EVO® liquid handling platform. Lewis Couchman, Senior
Clinical Scientist (Clinical Biochemistry Laboratory and Toxicology Department), explained: «We
perform about 30,000 tests a year
for clozapine, preparing the samples manually by liquid-liquid extraction. We wanted to automate
the analytical process, making it
more rapid and robust, and less
prone to human error – as well as
reducing costs and providing the
capacity to grow the service – and
the AC Extraction Plate and Freedom EVO have the potential to
make a real difference to our
workflow.»
«Currently, samples arriving at the
laboratory by 1 pm are manually
extracted during the afternoon,
run overnight, and the results reported the following day. The
Freedom EVO can prepare a
whole AC Extraction Plate in
around 30 minutes, followed di-
rectly by LC-MS analysis, with a
runtime of just under four minutes a sample. We have compared
around 500 samples prepared manually and using the automated
method, and are really impressed
with the results; there is no discrepancy between the two methods.
We are in the final stages of the
evaluation phase, but everybody is
excited at the prospect of seeing it
implemented.»
Tecan Trading AG
Cornelia Kegele / Antonietta
Allocca
Seestrasse 103,
8708 Männedorf
Tel 044 922 81 11
Fax 044 922 81 12
[email protected] www.tecan.com
Verbesserung der Konsistenz und Effizienz in
frühen Stadien der Arzneimittelforschung Ein führender britischer Anbieter
in den Bereichen der frühen Arzneimittelforschung und Entwicklungsprozess-Dienstleistungen hat
die Konsistenz und Effizienz seiner Analysen durch die Verwendung von VIAFLO II Pipetten
und dem VIAFLO ASSIST von
INTEGRA verbessert. Durch das
Einsetzen einer elektronischen
VIAFLO II Pipette in den VIAFLO ASSIST können die Pipettierprotokolle
vollautomatisch
ausgeführt werden.
Eine Wissenschaftlerin der britischen Gesellschaft bemerkte:
«Unser Labor ist sehr zufrieden
mit der Entscheidung, Mehrkanalpipetten und den VIAFLO
ASSIST Pipettierassistenten anzuschaffen und in unsere tägliche
Arbeit einzubinden. Wir benutzen
den VIAFLO ASSIST für automatisierte Mehrkanal-Pipettieranwendungen, wie Verdünnungsreihen bei einer Vielzahl von
Assays wie z.B. ELISA´s und Zellproliferationstests. Für Assays, die
mehrere Dispensierungen benötigen, wird der ASSIST auch für die
Plattenvorbereitung benutzt». Sie
fügte hinzu: «Unser Labor hat
auch ein robotergestütztes System,
aber für kleinere Plattenmengen
bevorzugen wir den VIAFLO ASSIST, da das Einrichten sehr
schnell ist». Zusammenfassend
stellte sie fest: «Insgesamt wurde
die Konsistenz der Analysen
durch die Nutzung der neuen VIAFLO II Pipetten und der automatischen Pipettierfunktion des
VIAFLO ASSIST verbessert. Da
der VIAFLO ASSIST leicht zu be-
dienen ist, binden ihn mehr Mitarbeiter unseres Labors in ihre tägliche Arbeit ein. Der VIAFLO
ASSIST hat uns auch geholfen,
unsere Effizienz zu steigern, z.B.
wenn wir Sandwich-ELISAs
durchführen. Während eine Platte
mit Antikörpern oder Puffer beschichtet wird, kann eine andere
Platte im Plattenwäscher gewaschen werden, so dass diese unterschiedlichen Arbeitsschritte parallel ablaufen können».
Mehrkanalpipetten sind eine
wertvolle Hilfe für Laboratorien,
die mit Mikrotiterplatten arbeiten. Jedoch führen lange und wiederholte Pipettierarbeiten zu Belastung und Ermüdung, können
zum RSI-Syndrom führen und
darüber hinaus die Ergebnisse weniger reproduzierbar machen. Der
VIAFLO ASSIST stellt, zusammen mit INTEGRA’s elektronischen VIAFLO II Pipetten, eine
perfekte Kombination dar, die
Nutzer vor RSI schützt und
gleichzeitig die Reproduzierbarkeit von langwierigen Pipettierprotokollen wie z.B. Verdünnungsreihen, Plattenbefüllungen
und Reagenzzugaben erheblich erhöht. Durch das Einsetzen einer
elektronischen VIAFLO II Pipette in den VIAFLO ASSIST
können die Pipettierprotokolle
vollautomatisiert ausgeführt werden.
INTEGRA Biosciences AG
Zizers, Switzerland
Tel: + 41 81 286 9530
[email protected]
www.integra-biosciences.com
Laborscope 12/14
13
BIOTECHNOLOGIE
Genetische Schnappschüsse
Felix Würsten
Viele Medikamente versuchen zu verhindern, dass
sich Krebszellen weiter
teilen. Doch die angegriffenen Zellen wehren sich
mit einem raffinierten Mechanismus und lassen die
Medizin ins Leere laufen.
Assistenzprofessor Massimo Lopes hat den Reparaturvorgang der Zellen
entschlüsselt. Unterstützt
von Forschungsgeldern
der Europäischen Union
will er ihn in Zukunft überlisten.
Es ist eine Arbeit, die viel Geduld
erfordert: Stundenlang sitzen die
Mitarbeitenden von Massimo Lopes in einem dunklen Raum und
betrachten am Elektronenmikroskop kleine DNA-Fragmente, die
sie vorher aus Krebszellen herausgelöst haben. Was die jungen Forscherinnen und Forscher suchen,
sind eigentliche Schnappschüsse
der Genetik: Es sind Stellen in der
Erbsubstanz, wo sich der Doppelstrang der DNA gerade dupliziert
und sich so auf die bevorstehende
Zellteilung vorbereitet. Genau
dort, so ist ihr Chef überzeugt, befindet sich ein Schlüssel, der die
Krebstherapie massgeblich verbessern könnte.
Das Aufteilen und anschliessende
Kopieren der DNA-Doppelstränge ist ein zentrales Element
der Zellteilung, sagt Massimo Lopes, Assistenzprofessor am Institut
für molekulare Krebsforschung.
Denn erst wenn sich die Chromosomen im Zellkern verdoppelt ha14
Laborscope 12/14
ben, kann sich eine Zelle teilen.
Und da sich Krebszellen häufig
teilen, spielt dieser Mechanismus
bei ihnen eine besonders wichtige
Rolle.
«Ein wesentliches Merkmal von
Krebszellen ist ja gerade, dass sie
sich ungebremst vermehren», erläutert Lopes. «Deshalb setzen
viele Krebsmedikamente genau
hier den Hebel an: Sie zielen darauf ab, das Kopieren der DNA zu
unterbinden und so das weitere
Wachstum des Tumors zu verhindern.»
Den Kopiervorgang verstehen
Wie genau die Krebsmedikamente in den Kopiervorgang eingreifen und damit die ausgeklügelte Mechanik im Zellkern
stören, versteht man erst ansatzweise. Deshalb kann man nicht
genau sagen, warum die einen
Medikamente bei einer Krebsart
besser wirken als die anderen.
«Die Chemotherapie basiert nach
wie vor zu einem grossen Teil auf
empirischen Erkenntnissen», stellt
der Wissenschaftler fest. «Das hat
mich schon während meines Studiums erstaunt.» Genau dies will
Lopes nun ändern, indem er
Schritt für Schritt aufzeigt, wie
die DNA kopiert wird. Dabei
kann er einen ersten wichtigen Erfolg vorweisen: Mit seiner Gruppe
hat er einen Mechanismus entdeckt, der erklären könnte, warum Krebsmedikamente teilweise
nicht so wirken wie erhofft.
Verfahren kopiert: Der Doppelstrang wird vom einen Ende her
wie ein Reissverschluss geöffnet.
Gleich hinter dieser Öffnung werden die beiden Einzelstränge kopiert, so dass am Ende zwei vollständige DNA-Doppelstränge
vorliegen.
Stellen im Erbgut, die sich gerade
kopieren, erkennt man dementsprechend an einer typischen Gabelung: Auf der einen Seite der
Verzweigung befindet sich derjenige Teil des DNA-Strangs, der
noch aufgeteilt werden muss; auf
der anderen Seite der Gabelung
befinden sich die beiden neuen
Kopien. Genau diese dreiarmigen
Gebilde sind es, die Lopes’ Mitarbeiter unter dem Mikroskop suchen.
weiterfahren kann.» Übersetzt in
die Welt der DNA heisst das: Die
Moleküle der Krebsmedikamente
verändern den bestehenden DNADoppelstrang so stark, dass der
Kopiervorgang blockiert wird.
Die molekularen «Züge» in den
Krebszellen sind von diesen Hindernissen natürlich besonders
stark betroffen, da sich diese Zellen häufig teilen. Doch es werden
auch bei gesunden Zellen «Gleise»
blockiert. Dies ist besonders fatal
bei jenen Zellen, die sich regelmässig erneuern, etwa die Zellen in
den Schleimhäuten oder die Haarzellen. Dort behindern die Krebsmedikamente die Zellteilung
ebenfalls. Deshalb fallen bei einer
Chemotherapie den Patientinnen
und Patienten die Haare aus.
Den molekularen Zug stoppen
Wehrhafte Krebszellen
«Dieser Kopiermechanismus ist
wie ein Zug, der einem Gleis
nachfährt», vergleicht Lopes diesen Vorgang mit einem Bild aus
dem Alltag. «Die Grundidee bei
der Chemotherapie ist nun, dass
wir Hindernisse auf die Gleise legen, sodass der Zug nicht mehr
Lopes hat nun herausgefunden,
dass die Krebszellen über einen
raffinierten Abwehrmechanismus
verfügen, der die Wirkung der
Krebsmedikamente
reduziert.
Dieser Abwehrmechanismus sorgt
nicht nur dafür, dass die molekularen Züge stoppen, wenn sich ein
Hindernis auf dem Gleis befindet,
Pfiffiges Verfahren
Um das zu verstehen, muss man
sich etwas in die Abläufe vertiefen,
die sich unmittelbar vor der eigentlichen Zellteilung abspielen.
In dieser Phase wird die DNA in
den Zellen nach einem pfiffigen
DNA unter dem Elektronenmikroskop: Krebsforscher Massimo Lopes.
Foto: Stefan Walter
RtUReag.spez.Chem_2011neu:Katalog
BIOTECHNOLOGIE
sondern er befähigt die Zellen
auch, die Gleise wieder in Ordnung zu bringen. Oder anders gesagt: Der DNA-Strang wird vom
Reparaturmechanismus neu arrangiert, sodass der Kopiervorgang fortgesetzt werden kann.
Dabei geschieht etwas Erstaunliches: Wenn der Reparaturmechanismus merkt, dass sich irgendwo
im DNA-Strang eine Fehlstelle
befindet, wird der Kopiervorgang
unterbrochen und in der Gegenrichtung fortgesetzt. Dabei wird,
anstelle des Teilstrangs mit Fehlstelle, der neue Doppelstrang, der
keine Fehlstelle enthält, als Vorlage benutzt. Unter dem Mikroskop erkennt man dies an einer
doppelten Gabelung. Anstelle eines dreiarmigen Gebildes hat man
also plötzlich ein vierarmiges Gebilde vor sich.
Neue Gleise verlegen
Auf der einen Seite der Gabelung
befindet sich derjenige Teil der
DNA, der noch nicht aufgeteilt
wurde; auf der anderen finden
sich die anderen drei Arme: Zwei
davon sind die neuen Kopien und
der dritte besteht nur aus neuen
Teilsträngen. Die Fehlstelle wird
umgangen, indem anstelle des alten Doppelstrangs der fehlerlose
neue Strang als Vorlage benutzt
wird. Diese Korrektur ermöglicht
es den Zellen, den ursprünglichen
Kopiervorgang wieder aufzunehmen. Oder wie es Lopes ausdrückt: Der Zug kann die Strecke
wieder befahren, weil um das
Hindernis herum neue Gleise verlegt wurden.
Bei diesem Vorgang handelt es
sich offenbar um einen fundamentalen Reparaturmechanismus: «Wenn wir Krebszellen
untersuchen, die mit Krebsmedikamenten behandelt wurden, finden wir bei einem Viertel bis einem Drittel der gegabelten
DNA-Fragmente vier Arme», berichtet Lopes. Bemerkenswert ist,
dass bereits Mitte der 1970erJahre vorgeschlagen wurde, Zellen
könnten auf diese Weise Defekte
in der DNA korrigieren. Doch die
Idee wurde nicht weiterverfolgt;
sie schien zwar einleuchtend, aber
letztlich doch zu kompliziert. Und
man konnte sie damals auch nicht
experimentell überprüfen. Erst
jetzt, fast vierzig Jahre später,
kann Lopes zeigen, dass die Korrektur in den Zellen tatsächlich so
abläuft.
Ready-to-use
Reagenzien ...
Den Mechanismus stören
Mit den neuen Erkenntnissen hat
der Wissenschaftler einen guten
Ausgangspunkt für die weitere
Forschung. Für diese erhielt er
Anfang Jahr von der EU im Rahmen eines ERC Consolidator
Grant 2,3 Millionen Franken zugesprochen – gerade noch rechtzeitig vor der Annahme der Masseneinwanderungsinitiative, wie
er schmunzelnd erklärt. Zusammen mit Partnern aus anderen europäischen Ländern will er nun
herausfinden, wie man den Korrekturmechanismus in den Zellen
gezielt stören könnte. «Wenn es
uns gelingt, das Abwehrsystem in
den Krebszellen zu überlisten,
müssen wir möglicherweise weniger Hindernisse auf die Gleise legen, um die Züge an der Weiterfahrt zu hindern. Oder anders
gesagt: Wir könnten die Dosierung bei der Chemotherapie verringern und so auch die Nebenwirkungen reduzieren.»
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Laborscope 12/14
15
13.07.2
BIOTECHNOLOGIE
Schweizerischer Nationalfonds unterstützt Schmerzforschung
am Wurm
Der Biologe Dominique
Glauser erhält für die
Schmerzerforschung
an Fadenwürmern vom
Schweizerischen Nationalfonds (SNF) einen Starting
Grant für Jungforschende.
Das gewichtige Stipendium soll dabei helfen, die
bisherigen Erkenntnisse
des Förderprofessors am
Departement für Biologie
der Universität Freiburg
zu verfeinern und weiter
voranzutreiben. Ziel ist es,
mit Hilfe der Forschung am
Wurm eine neue Generation von Schmerzmitteln zu
finden, die gezielter eingesetzt werden können und
mit weniger Nebenwirkungen belastet sind.
Wer mit seiner Hand in Kontakt
mit einer glühend heissen Herdplatte kommt, verspürt einen unmittelbaren intensiven Schmerz
und zieht die Hand sofort von der
Herdplatte weg. Die Reaktion besteht also aus zwei Teilen: Dem
Schmerz und dem Rückzugsreflex. Das Forschungsteam um
Professor Dominique Glauser des
Departements für Biologie interessiert sich für den Teil dazwischen. Was passiert zwischen dem
gespürten Reiz und der Reaktion?
Sie verfolgten ab dem Schmerzempfinden bis hin zu den Neuronen, in welcher Weise die Infor16
Laborscope 12/14
mation an den Bewegungsapparat
einerseits und ans Gehirn andererseits weitergegeben wird. Ein Forschungsansatz, der nicht zuletzt
aufgrund der umfassenden Analyse der Schmerztransmission –
vom Molekül bis hin zum reaktiven Verhalten – besonders
spannend ist und kürzlich in der
internationalen Fachzeitschrift
Neuron publiziert wurde.
Schmerz lass nach
Der Fadenwurm Caenorhabditis
elegans verfügt über ein Nervensystem, das in vielerlei Hinsicht
demjenigen des Menschen sehr
ähnlich ist, abgesehen natürlich
von der enorm viel kleineren Anzahl an Neuronen (302 Neuronen). Es ist deshalb nicht erstaunlich, dass auch der Fadenwurm
eine sehr offensichtliche Reaktion
zeigt, wenn er beispielsweise mit
grosser Hitze in Berührung
kommt. Er stellt also ein ideales
Modell dar zur Erforschung der
Mechanismen im Bereich der Nozizeption, also der Wahrnehmung
von Schmerzen verursachenden
Stimuli. Mit Hilfe von im Labor
mutierten Würmern gelang es
Prof. Glauser, die Rolle des Proteins CMK-1 im Bereich der Sensibilität auf Hitze zu entschlüsseln.
Wird ein Wurm in unmittelbarer
Nähe einer grossen Hitzequelle
ausgesetzt, sucht er unmittelbar
darauf das Weite; er versucht, der
Gefahr zu entkommen. Das Protein CMK-1 ist in diesem Moment im Zytoplasma der Schmerz
wahrnehmenden Neuronen vorhanden. Verbringt der Wurm hingegen eine längere Zeitspanne in
der Hitzequelle, nehmen seine
Sensibilität und damit auch sein
«Fluchtreflex» ab.
Der Wissenschaftler konnte nachweisen, dass sich CMK-1 mit der
Schmerzforschung: Was passiert zwischen einem gespürten Reiz und
der Reaktion? Bild: Thinkstock
nachlassenden Sensibilität in den
Zellkern des Neurons verschiebt
und schliesst daraus, dass diese
Verschiebung des Proteins in den
Zellkern die Ursache für das geminderte Schmerzempfinden ist.
Entsprechende Tests, in welchen
das Protein CMK-1 künstlich in
das Zytoplasma oder eben in den
Zellkern transportiert wird, bestätigten, dass damit die Sensibilität
des Wurms beeinflusst werden
kann und untermauern die Annahme, dass dieser molekulare
Mechanismus in der Lage ist, die
Reaktion auf Schmerzempfinden
zu verändern.
Sollte es gelingen, diese Verschiebung des Proteins CMK-1 auch
beim Menschen provozieren zu
können, würde dies den Weg zu
einer völlig neuen Form der
Schmerztherapie ebnen. Dazu
müsste ein Medikament entworfen werden, dass dazu führt, das
CMK-1, das auch beim Menschen
vorkommt, sich in den Zellkern
der Schmerzempfindungsneuronen verschiebt und damit zur Reduktion der Sensibilität führt. Da
dieser potentielle Wirkstoff haupt-
sächlich einen Einfluss auf das periphere Nervensystem hat, kann
die Gefahr von Nebenwirkungen
vermindert werden. «In einem
nächsten Schritt werden wir untersuchen, wie CMK-1 in den
Zellkern gelangt resp. was das
Protein veranlasst, sich zu verschieben. Auch möchten wir noch
genauer herausfinden, welche
Gene von CMK-1 im Zellkern reguliert werden, damit möglichst
viele Nebenwirkungen ausgeschlossen werden können», so Dominique Glauser zum weiteren
Verlauf seiner Forschung.
Der Starting Grant des SNF zur
Unterstützung von Prof. Glausers
Forschung beläuft sich auf 1,5
Millionen Franken und läuft über
fünf Jahre.
In Neuron veröffentlichte Studie:
http://www.cell.com/neuron/abstract/S0896-6273(14)00959-3
Quelle: Universität Freiburg/
Université de Fribourg
BIOTECHNOLOGIE
Mögliche Alternative zu Antibiotika entdeckt
Ein internationales Forscherteam
unter Berner Leitung hat eine neue
Substanz entwickelt, um schwere
bakterielle Infektionen zu behandeln – ohne den Einsatz von Antibiotika. Damit könnten künftig
auch Antibiotika-Resistenzen vermieden werden.
Antibiotika sind seit der Erfindung
des Penicillins vor fast 90 Jahren
aus der Behandlung bakterieller Infektionen nicht mehr wegzudenken. Allerdings warnt die Weltgesundheitsorganisation WHO vor
der Entwicklung von AntibiotikaResistenzen, die sich weltweit ausbreiten: In diesen Fällen wirken
Antibiotika nicht mehr. Somit können dann auch simple Infektionen
wie eine Lungenentzündung tödlich enden.
Zudem sind der WHO zufolge
dringend neue Wirkstoffe nötig,
die sich zwar gegen Bakterien richten, aber keine bakterielle Resistenz
hervorrufen.
Ein internationales Forscherteam
unter der Leitung von Eduard Babiychuk und Annette Draeger vom
Institut für Anatomie der Universität Bern hat nun einen alternativen
Ansatz zu bisherigen Antibiotika
entwickelt: Die Forschenden haben
durch Liposomen, das sind künstlich hergestellte Nanopartikel, die
aus Bestandteilen der Fettschicht
von Körperzellen gebildet werden,
einen «Schutzschild» entwickelt.
Dieser fängt die von den Bakterien
ausgestossenen Giftstoffe ein und
neutralisiert sie. Dadurch werden
die Bakterien ungefährlich und
können von den Zellen des Immunsystems überwältigt und unschädlich
gemacht
werden.
Robuste Behälter
aus stossfestem, säure- und
lösungsmittel- sowie feuchtigkeitsbeständigem Material.
vergiftung und wurden ohne Antibiotika wieder gesund.
Zum Patent angemeldet
Ektronenmikroskopische Aufnahme von Staphylococcus aureus,
der unter anderem Lungenetzündungen hervorrufen kann.
Foto: Eric Erbe, Christopher Pooley, Wikipedia, gemeinfrei.
Die Studie wird von der Zeitschrift
«Nature Biotechnology» am 2. November publiziert.
Köder für Bakterien-Gifte entwickelt
Liposomen werden unter anderem
verwendet, um Medikamente in
den Körper zu transportieren. Die
Berner Wissenschaftler setzten nun
Liposomen so zusammen, dass sie
bakterielle Giftstoffe anziehen und
so die Körperzellen vor diesem gefährlichen «Beschuss» schützen.
«Wir haben einen unwiderstehli-
chen Köder für bakterielle Toxine
kreiert. Darum attackieren sie die
Liposomen und werden dort gezielt
eingefangen und unschädlich gemacht, ohne dass sie Schaden an
unseren Körperzellen anrichten
können», sagt der Studienleiter
Eduard Babiychuk.
«Da die Wirkung der Liposomen
sich nicht gegen die Bakterien selber richtet, kann sich auch keine
Resistenz entwickeln», fügt die KoLeiterin Annette Draeger hinzu.
Mäuse, die im Tierversuch mit diesen Liposomen behandelt wurden,
überlebten eine sonst tödliche Blut-
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Der neue Wirkstoff ist von der
Technologietransfer-Organisation
Unitectra Bern, an der auch die
Universitäten Basel und Zürich angeschlossen sind, zum Patent angemeldet worden.
Die neue Substanz wird als Medikament unter dem Namen
«CAL02» von der Genfer Biotechnologiefirma LASCCO SA weiterentwickelt und für die klinischen
Studien und die Anwendung
am Menschen vorbereitet. Die
LASCCO SA ist auf die Entwicklung biomedizinischer Technologie
spezialisiert. Eine erste klinische
Studie mit Patienten, die an einer
schweren
Lungenentzündung
durch Streptokokken leiden, ist zur
Zeit in Planung.
Angaben zur Publikation
Brian D. Henry, Daniel R. Neill,
Katrin Anne Becker, Suzanna
Gore, Laura Bricio-Moreno, Regan
Ziobro, Michael J. Edwards, Kathrin Mühlemann, Jörg Steinmann,
Burkhard Kleuser, Lukasz Japtok,
Miriam Luginbühl, Heidi Wolfmeier, André Scherag, Erich Gulbins, Aras Kadioglu, Annette Draeger & Eduard B. Babiychuk:
Engineered liposomes sequester
bacterial exotoxins and protect
from severe invasive infections in
mice, in Nature Biotechnology,
(2014)
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Laborscope 12/14
17
BIOTECHNOLOGIE
Kühlen mit der kältesten Materie der Welt
Physiker der Universität
Basel haben eine neue
Kühlmethode für mechanische Quantensysteme
entwickelt: Mit einem ultrakalten atomaren Gas
wurden die Schwingungen
einer Membran auf weniger
als 1 Grad über dem absoluten Nullpunkt abgekühlt.
Diese Methode könnte unter
anderem zu neuartigen Präzisionsmessinstrumenten
führen, wie die Forscher im
Fachmagazin «Nature Nanotechnology» berichten.
Ultrakalte atomare Gase gehören
zu den kältesten Objekten überhaupt. Mithilfe von Laserstrahlen
lassen sich die Atome in einer Vakuumkammer einfangen und ihre
Bewegung auf Schneckentempo
abbremsen. Damit erreicht man
Temperaturen von unter 1 Millionstel Grad über dem absoluten
Nullpunkt – der Temperatur, bei
der alle Bewegung zum Stillstand
kommt. Bei solch niedrigen Temperaturen gehorchen die Atome
den Gesetzen der Quantenphysik:
Sie bewegen sich wie kleine Wellenpakete durch den Raum und
können sich in einer Überlagerung
von mehreren Orten gleichzeitig
befinden. Diese Eigenschaften
werden technologisch ausgenutzt,
so etwa in Atomuhren und anderen Präzisionsmessinstrumenten.
Ein ultrakalter atomarer Kühlschrank
Kann man diese ultrakalten Gase
als Kühlmittel verwenden, mit
dem sich andere Objekte ebenfalls
18
Laborscope 12/14
auf niedrige Temperaturen abkühlen lassen? Dies würde vielfältige
Möglichkeiten zur Untersuchung
der Quantenphysik in neuen und
möglicherweise grösseren Systemen erschliessen. Das Problem dabei ist, dass die Atome mikroskopisch klein sind und selbst die
grössten bisher erzeugten Wolken
von einigen Milliarden ultrakalten
Atomen immer noch viel weniger
Teilchen als etwa ein kleines Sandkorn enthalten. Damit ist die
Kühlleistung der Atome begrenzt.
Forschern der Universität Basel um
Prof. Philipp Treutlein ist es nun
gelungen, mit ultrakalten Atomen
die Schwingungen einer millimetergrossen Membran zu kühlen. Die
Membran ist ein 50 Nanometer
dünner Film aus Siliziumnitrid,
der wie das Fell einer kleinen quadratischen Trommel auf und ab
schwingt. Solche mechanischen
Oszillatoren sind nie ganz in Ruhe,
sondern vollführen Schwingungen, die von der Temperatur abhängen. Obwohl die Membran
rund eine Milliarde Mal mehr Teilchen enthält als die atomare Wolke,
wurde ein starker Kühleffekt beobachtet, der die Membranschwingungen auf weniger als 1 Grad über
dem absoluten Nullpunkt abkühlt.
«Der Trick dabei ist, die gesamte
Kühlleistung der Atome auf den
gewünschten Schwingungsfreiheitsgrad der Membran zu konzentrieren», erklärt Dr. Andreas Jöckel, einer der Projektmitarbeiter.
Die Wechselwirkung zwischen
Atomen und Membran wird mit
einem Laserstrahl erzeugt. «Das
Laserlicht übt Kräfte auf Membran
und Atome aus», so der Physiker.
«Schwingt die Membran, ändert
das die Lichtkräfte auf die Atome
– und umgekehrt.» Der Laser überträgt die Kühlwirkung auf diese
Weise über Distanzen von mehreren Metern, sodass sich die atomare
Wolke nicht im direkten Kontakt
mit der Membran befinden muss.
Ein optischer Resonator aus zwei
Spiegeln, zwischen denen sich die
Membran befindet, verstärkt den
Kopplungseffekt.
Erstes Experiment weltweit
Systeme, in denen ultrakalte Atome
und mechanische Oszillatoren
mithilfe von Licht gekoppelt werden, wurden bereits in theoretischen Arbeiten vorgeschlagen. Das
Experiment der Universität Basel
ist nun das weltweit erste, in dem
ein solches System realisiert und
für die Kühlung des Oszillators
verwendet werden konnte. Mit
weiteren technischen Verbesserungen sollte es möglich sein, die
Schwingungen der Membran in
den quantenmechanischen Grundzustand zu kühlen.
Die Kühlung mithilfe der Atome
ist für die Forscher nur der erste
Schritt: «Die gut kontrollierbare
Quantennatur der Atome in Kombination mit der lichtinduzierten
Wechselwirkung bietet auch neue
Möglichkeiten zur Quantenkontrolle der Membran», so Prof.
Philipp Treutlein. Dies könnte
Grundlagenexperimente
zur
Quantenphysik in einem relativ
makroskopischen mechanischen
System ermöglichen, das mit blossem Auge sichtbar ist. Zudem liessen sich sogenannte verschränkte
Zustände von Atomen und Membran erzeugen. Diese würden die
Messung der Membranschwingungen mit bisher unerreichter
Präzision ermöglichen, was wiederum in neuartigen Sensoren für
kleine Kräfte und Massen Anwendung finden könnte.
Die Experimente an der Universität Basel wurden von der Europäischen Union finanziell unterstützt
und sind Teil des Nationalen Forschungsschwerpunkts Quantenwissenschaften und Quantentechnologie (NCCR QSIT) sowie des
Swiss Nanoscience Institutes
(SNI).
Originalbeitrag
Andreas Jöckel, Aline Faber, Tobias Kampschulte, Maria Korppi,
Matthew T. Rakher, and Philipp
Treutlein: Sympathetic cooling of
a membrane oscillator in a hybrid
mechanical-atomic
system,in
Nature Nanotechnology, advance
online publication (2014)
Quelle: Universität Basel
Eine Wolke von ultrakalten Atomen (rot) wird zur Kühlung der mechanischen Schwingungen einer millimetergrossen Membran
(braun, in schwarzem Rahmen) verwendet. Die mechanische Wechselwirkung zwischen Atomen und Membran wird durch einen Laserstrahl und einen optischen Resonator (blaue Spiegel) erzeugt.
Bild: Tobias Kampschulte, Universität Basel
BIOTECHNOLOGIE
Wie frühe Traumata das Verhalten prägen
Angelika Jacobs
Traumatische Erlebnisse in der
Kindheit erhöhen das Risiko für
psychische Krankheiten. Zu einem
gewissen Grad können sie aber helfen, im späteren Leben besser mit
schwierigen Situationen umzugehen. Forschende haben an Mäusen
untersucht, wie sich solche Effekte
auch auf die nächste Generation
übertragen.
Traumatische Erlebnisse hinterlassen ihre Spuren. Menschen, die in
frühester Kindheit Schlimmes erfahren haben, leiden häufiger unter psychischen Erkrankungen wie
dem Borderline-Syndrom oder Depressionen. Allerdings können solche schlimmen Erlebnisse unter gewissen Umständen auch positive
Auswirkungen haben. So scheint
leichter bis mittelschwerer Stress in
der frühen Kindheit Betroffenen
zu helfen, Strategien zu entwickeln,
um im späteren Leben besser mit
Stress umzugehen.
In der Psychologie und Psychiatrie
ist schon länger bekannt, dass negative Folgen eines Traumas auch
noch bei den Kindern der Betroffenen auftreten können. Die molekularen Mechanismen hinter dieser Vererbung kommen erst
langsam zutage. Ein Forscherteam
um Isabelle Mansuy, Professorin
für Neuroepigenetik der Universität und ETH Zürich, hat nun erstmals an Mäusen untersucht, inwie-
fern sich auch die positiven Effekte
von Stress auf die Nachfolge-Generation übertragen.
Zielorientiert in schwierigen
Situationen
Die Forschenden setzten neugeborene Mäusemännchen traumatischem Stress aus, indem sie sie in
unregelmässigen Abständen von
ihren Müttern trennten. Zusätzlich
setzten sie die Muttertiere extremem Stress aus. Dann untersuchten sie in Tests das Verhalten der
herangewachsenen Mäuse und ihrer Nachkommen im Vergleich zu
Kontrolltieren, die weder selbst
noch in der Elterngeneration Stress
erfahren hatten. Tatsächlich konnten die Nachkommen der gestressten Tiere auf komplexe Aufgaben
effizienter reagieren als die Kontrollmäuse.
Beispielsweise passte sich der Nachwuchs gestresster Väter besser an
sich unvorhersehbar ändernde und
komplexe Regeln einer Aufgabe an,
um bei Durst eine Ration Wasser
zu erhalten. Sie reagierten also flexibler. Bei einem anderen Test sollten sie nach einem Lichtsignal die
Schnauze in eine Öffnung stecken,
allerdings mit einer vorgegebenen
zeitlichen Verzögerung von 6, 12
oder 18 Sekunden. Bei der längsten
Verzögerung von 18 Sekunden,
was eine sehr schwierige Aufgabe
darstellt, schnitten die gestressten
Mäuse und ihr Nachwuchs besser
ab als die Kontrolltiere. Dies interpretieren die Forschenden als ein
verbessertes zielorientiertes Verhalten in schwierigen Situationen. Da
die Mäuseväter getrennt von ihrem
Nachwuchs und deren Müttern gehalten wurden, können die Jungtiere das Verhalten nicht erlernt haben, sondern müssen es auf
molekularem Wege über die Keimzellen vererbt erhalten haben.
Um herauszufinden, wie genau es
zum veränderten Verhalten
kommt, und wie es sich auf die
nächste Generation überträgt, untersuchten die Forschenden die
Aktivität eines Gens, für dessen
Zusammenhang mit Verhaltensflexibilität es bereits Hinweise gibt.
Sowohl im Gehirn als auch in
Spermien der gestressten Tiere
fand das Team um Mansuy veränderte, sogenannte epigenetische,
Markierungen an diesem Gen,
welche festlegen, wie stark es abgelesen wird. Die veränderten Markierungen übertragen sich vermutlich durch die Spermien auch auf
die Nachfolgegeneration und
könnten somit für deren verändertes Verhalten mitverantwortlich
sein. Bei dem Gen handelt es sich
um die Erbinformation für den
Mineralocorticoid-Rezeptor, der
Signalstoffe wie das Stresshormon
Cortison bindet und daraufhin
eine Signalkaskade in Nervenzellen auslöst.
Probleme überwinden helfen
«Unsere Ergebnisse zeigen, dass
Umwelteinflüsse das Verhalten
verändern, und sich diese Veränderungen auch auf die NachfolgeGeneration übertragen können»,
erklärt Mansuy. Die Erkenntnis,
dass sich nicht nur die Anfälligkeit
für psychische Störungen von traumatisierten Eltern auf ihre Kinder
überträgt, sondern auch das verstärkte zielorientierte Verhalten in
schwierigen Situationen, könnte
auch für die Klinik interessant sein.
Um Probleme wie Depressionen zu
überwinden, könnten Ärzte den
Betroffenen helfen, allenfalls auf
Stärken wie diese zu bauen. Auch
liefern die Ergebnisse zu den Veränderungen des MineralcorticoidRezeptor-Gens wichtige Hinweise
dafür, dass dort ein Ansatzpunkt
für zukünftige Medikamente liegen könnte.
«Wir sagen keinesfalls, dass frühkindliche Traumata etwas Positives
sind», betont Mansuy. Ihre Studie
an Mäusen zeige aber auf, wie extremer Stress das Gehirn und damit
das Verhalten über Generationsgrenzen hinweg verändern könne,
sowohl was negative als auch gewisse positive Aspekte angehe.
Literaturhinweis
Extremer Stress in früher Kindheit verändert das Verhalten.
Foto: Ocskay Bence / Fotolia
Gapp K, Soldado-Magraner S, Alvarez-Sánchez M, Bohacek J, Vernaz G, Shu H, Franklin TB, Wolfer D, Mansuy IM: Early life stress
in fathers improves behavioural flexibility in their offspring. In: Nature Communications, (2014)
Laborscope 12/14
19
AUS DER PRAXIS
Integrierte Qualitätskontrolle in der Herstellung
Rund 200 Unternehmen nutzen Qualitätsfunktionen der GUS-OS Suite
Für Unternehmen in qualitätsorientierten Branchen
wie zum Beispiel Pharmaund Chemieproduktion
oder bei der Herstellung
von Nahrungs- und Genussmitteln ist es entscheidend, zu praktisch
jedem Herstellungsschritt
auch den Nachweis der
verwendeten und erzielten
Qualität und der geleisteten Sorgfalt zu erbrin-
Suite sorgt dafür, dass Qualitätsprüfungen, Messungen und Zertifikatsdokumentationen als Teil
des Geschäftsprozesses angestossen werden. Damit wird sichergestellt, dass bei klar definierten
Prozessschritten – wie zum Beispiel im Wareneingang, im Warenausgang und bei der In-Prozess-Kontrolle – die im Prüfplan
vorgesehenen Messungen erfolgen
und mit den hinterlegten SollWerten verglichen werden.
Gleichzeitig wird so auch sichergestellt, dass die vereinbarten
Massnahmen bei nicht tolerierbaren Abweichungen eingeleitet
werden.
gen. Dazu fordern unter
Prüfplananlage:
anderem die Guidelines
Der Laborauftrag (Prüfplan) wird
automatisch oder manuell auf Basis einer validierten Spezifikation
erstellt. Dabei werden die Sollvorgaben aus der Spezifikation automatisch übernommen. Der Laborauftrag kann der einzelnen
Prüfsituation angepasst werden.
Neben der Freigabeprüfung können weitere Spezifikationen und
daraus resultierende Prüfpläne wie
der Good Manufacturing
Practices auf. Mit GUS-OS
Labor als integraler Bestandteil der auf die Prozessindustrie spezialisierten Unternehmenslösung
GUS-OS Suite der GUS
Schweiz AG wird diese Herausforderung ideal erfüllt.
Als Modul der ERP-Lösung nutzt
GUS-OS Labor als vollständiges
Labor-Informations und Management-System (LIMS) nicht nur
zentrale Datenbestände und
Funktionen den Unternehmenslösung, wie zum Beispiel die Materialwirtschaft oder den Einkauf
inklusive Lieferantenbewertung,
die auch für die Beschaffung und
Bevorratung von Prüfmitteln
genutzt werden können. Auch das
anwendungsintegrierte
Workflow-Management der GUS-OS
20
Laborscope 12/14
In-Prozess-Kontrollen, Stabilitätsuntersuchungen, Nachuntersuchung,
Reklamationsuntersuchung angelegt und bearbeitet
werden.
Probenziehung:
Nach Anlage des Prüfplans wird
die Probenziehung anhand von
Gebinde- bzw. Chargenmengen
oder definierten Intervallen berechnet. Die Probenziehung wird
von den in den Spezifikationen
hinterlegten Probenziehalgorithmen und Parametern gesteuert.
Rückstellmuster und weitere Proben werden in der Probenziehung
mit berücksichtigt. Rückstellmuster werden nach Klassen sortiert in
der Stellplatzlagerverwaltung eingelagert und dann verfallsterminbezogen und zu Sonderaktionen
ausgelagert.
Messwerterfassung
Die Messwerterfassung erfolgt
wahlweise prüfplanbezogen oder
probenbezogen. Die eingegebenen
Messwertergebnisse werden online mit den bis zu drei eingestellten Toleranzstufen verglichen und
automatisch ausgewertet. Dabei
wird auch eine Prüfung der eingegebenen
Nachkommastellen
durchgeführt. Eine automatische
Berechnung statistischer Kennzahlen sowie eine dynamische
Formelberechnung sind integriert.
Zertifikatserstellung:
Die Zertifikatserstellung wird
durch einen Assistenten unter-
AUS DER PRAXIS
tionen der integrierten Qualitätskontrolle innerhalb der GUS-OS
Suite. Aus der Vielzahl der Einsatzbeispiele ergibt sich das Bild
eines vollständigen LIMS, das sowohl in Labors für die Qualitätsprüfung als auch in Entwicklungs- und Testlabors eingesetzt
werden kann
Stabilitätsprüfungen:
Stabilitätsprüfungen können bei
verschiedenen klimatischen Bedingungen zu fest definierten
Prüfzeitpunkten ausgeführt werden. Je Prüfzeitpunkt und Klimazone wird ein Prüfumfang analog
zu den Freigabeprüfungen angelegt mit Definition der benötigten
Proben. Je Prüfzeitpunkt erfolgt
eine endgültige Festlegung und
Freigabe des Prüfauftrags und
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Laborscope 12/14
21
AUS DER PRAXIS
Klebebänder auf dem Prüfstand
Guido Deußing, Dipl. Ing. (Chemie)
Die Gaschromatographie
in Verbindung mit der
Thermodesorption gibt
auf einfache und schnelle
Weise Auskunft über die
Zusammensetzung flüchtiger Verbindungen unterschiedlichster Matrices.
Durch den Einsatz eines
Pyrolysemoduls lässt sich
die Informationstiefe etwa
bei der Analyse von Polymeren und Klebstoffen
unter Einsatz handelsüblicher GC-Systeme erheblich vergrössern.
Ein herkömmliches Klebeband
besteht aus dem Trägermaterial,
einem Haftvermittler und der
Klebmasse. Bei doppelseitigem
Klebeband ist eine Seite der Klebmasse zudem mit einer Trennfolie
(Liner) abgedeckt. Für die Herstellung von Trennfolien verwendet werden Kunststoffe wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP)
oder
Polyethylenterephthalat
(PET). Trägerfolien können aus
PE, PP, PET oder Weich- und
Hart-Polyvinylchlorid (PVC) bestehen. Die Polymere lassen sich
mit Additiven versetzen, Weichmachern, Alterungsschutz- oder
Antiblockmitteln etwa, um die
Materialeigenschaften den jeweiligen Erfordernissen anzupassen.
Für die Herstellung der Klebmasse wiederum kommen Polyacrylate, Synthesekautschuke oder
Naturkautschuke zum Einsatz,
die ihrerseits Klebharze, Füllstoffe, Vernetzer oder Weichmacher enthalten können. Alles in allem sind Klebebänder durchaus
als komplexe Gebilde zu bezeichnen. Um die Rohstoffqualität zu
kontrollieren und sicherzustellen
sowie Additive in den Zutaten zu
identifizieren, um deren Verträglichkeit mit den ebenfalls zu
untersuchenden Klebmassen bewerten zu können, sind Polymerzusammensetzung und Klebharzgehalt zu bestimmen. Hierfür hat
sich laut Aylin Mess, Vjaceslav
Frank und Andreas Westphal
von dem in Hamburg ansässigen
Unternehmen tesa SE die Pyrolyse-Gaschromatographie/Massenspektrometrie (PYRO-GC/
MS) bewährt, die durch thermische Fragmentierung in Verbindung mit der Gaschromatographie und Massenspektrometrie
(GC/MS) vielfältige Möglichkei-
Schematische Darstellung eines doppelseitigen Klebebandes.
(PE = Polyethylen, PVC = Polyvinylchlorid)
22
Laborscope 12/14
Pyrogramm eines Kolophonium-Methylester-Harzes bei 800 °C
Pyrolyse-Temperatur. Das Signal mit der höchsten Intensität konnte dem Methylabietat (m/z = 316) zugeordnet werden.
ten in der qualitativen und quantitativen Analyse von Polymeren
bietet [1].
Polymere im Fokus
Von den Tesa-Experten analysiert
wurde das PE-Material eines doppelseitigen Klebebandes. Tests
hatten ergeben, berichten Mess
und Kollegen, dass die mechanischen Eigenschaften der PE-Folie
nicht den Erwartungen an eine typische PE-Folie entsprach, obgleich das Infrarot-(IR)-Spektrum für Vorder- und Rückseite
ausschliesslich Signale eines PE
gezeigt habe. Die Pyrolyse-GC/
MS wurde angewendet unter Einsatz folgender Gerätekombination: Agilent GC 7890 A mit
Agilent-5975B-Single-QuadrupolMassenspektrometer und GerstelMultiPurposeSampler (MPS) für
die automatisierte Probenvorbereitung und Probenaufgabe. Pyro-
lysiert wurde bei 700 °C in
der Gerstel-Thermaldesorptionunit (TDU), ausgestattet mit einem Pyrolysemodul (GERSTELPYRO). Detektiert wurden
letztlich lineare und verzweigte
aliphatische Kohlenwasserstoffe,
berichten die Tesa-Experten.
Durch Vergleich des Pyrogramms
mit einer Pyrolyse-Bibliothek diverser Kunststoffe und Polymere
konnten Mess und Kollegen feststellen, dass in PE typischerweise
lineare aliphatische Kohlenwasserstoffe vorkommen, verzweigte
aliphatische Kohlenwasserstoffe
hingegen überwiegend in PP:
«Die Vermessung eines PE/PP-Referenzgemisches ergab, dass es sich
bei dem unbekannten ‚PE-Material‘ tatsächlich um ein Gemisch
aus PE und PP handelte», schreiben die Tesa-Experten. Da die IRSpektren der Vorder- und Rückseite lediglich Signale von PE
aufwiesen, wurde geschlussfol-
AUS DER PRAXIS
Das modulare GERSTEL-System Pyro vergrössert die
Informationstiefe der Polymer- und Klebstoffanalytik.
gert, das unbekannte Material sei
eine Dreischicht-Verbundfolie mit
einer PE-Aussen- und einer PP-Innenschicht.
Additive bestimmen
Um zu bewerten, ob die Klebmasse mit dem PVC-Träger verträglich ist, bestimmten Mess und
Kollegen die im PVC eingesetzten
Weichmacher unter Einsatz von
IR-Spektroskopie und PyrolyseGC/MS. Die IR-Analyse hatte
kein Phthalat im PVC-Additiv ergeben, sondern ein Polyurethan.
Die GC/MS-Analyse der bei 800
°C erhaltenen Pyrolysefragmente
erbrachte neben dem bei PVC zu
erwartenden Salzsäure-Peak im
Chromatogramm ein intensives
Signal von Hexamethylendiisocyanat (HMDI). Hieraus habe sich
ableiten lassen, schreiben Mess
und Kollegen, dass in dem PVC
ein Polymerweichmacher aus der
Gruppe der Polyurethane enthalten war, der als Isocyanatkomponente HMDI beinhaltet. Der
Weichmacher wurde letztlich als
verträglich mit der Klebmasse eingestuft.
In einem weiteren Fall wurde eine
Pyrolyse-GC/MS mit Matrixkalibrierung zur Quantifizierung des
Gehaltes an Klebharz (Kolophoniumharz) entwickelt. Die
Schwierigkeit habe u. a. darin gelegen, geeignete Pyrolyseprodukte
als Marker für die einzelnen Klebharze zu identifizieren, berichten
die Wissenschaftler. Zum anderen
sei die Probenpräparation zu optimieren gewesen, um eine angemessene Reproduzierbarkeit zu
erzielen. Als Marker für Kolophonium-Methylester wählten die
Tesa-Experten
Methylabietat
(m/z = 316). Für hydrierte Kolophoniumharze diente Norabietan
(m/z = 262) als Quantifizierungsmarker. Mit beiden Methoden, als
Single-Ion-Mode-(SIM)-Methode
entwickelt, um ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis und eine
höhere Empfindlichkeit zu gewährleisten, haben sich die Gehalte an Kolophoniumharzen mit
einer maximalen Standardabweichung von vier Prozent bestimmen lassen, berichten Mess und
Kollegen. Ziehe man den stark heterogenen Charakter derartiger
Klebharze in Betracht, so die Wissenschaftler weiter, «können die
entwickelten Pyrolyse-GC/MSMethoden zur Quantifizierung
von Harzen als ausreichend genau
angesehen werden. Auf diese
Weise lassen sich die Gehalte an
Kolophoniumharzen in Polyacrylat-Klebmassen zu Qualitätssicherungszwecken auf Korrektheit
überprüfen.» Bleibe als Perspektive noch zu untersuchen, ob sich
die Methoden auch auf andere
Matrices, etwa Synthesekaut-
schuke, anwenden lasse. Darüber
hinaus könnte eine Erweiterung
des Methoden-Portfolios auf andere Harzklassen wie Polyterpenharze oder Kohlenwasserstoffharze in Betracht gezogen werden.
Jedenfalls habe sich die PyrolyseGC/MS laut Mess und Kollegen
als vielseitiges Verfahren erwiesen,
das sich zur qualitativen und
quantitativen Analyse von Polymeren im Allgemeinen und Klebmassen im Besonderen nutzen
lasse. Hervorzuheben sei bei dem
vorgestellten Pyro-GC/MS-System der geringe Aufwand für die
Probenvorbereitung sowie die grosse Informationstiefe, die sich bereits in Einzelmessungen erreichen lasse.
Quelle
[1] GERSTEL Aktuell 48 (2014)
10-11
Laborscope 12/14
23
AUS DER FORSCHUNG
Warum Tumoren verfetten
Inken Heeb | Forschung
Beim klarzelligen Nierenzellkarzinom, dem
häufigsten Nierentumor,
verfetten die Krebszellen.
Warum das passiert, war
lange unklar. Jetzt haben
ETH-Forschende die Ursache gefunden: Für den
Fettstoffwechsel wichtige
Zellstrukturen werden verstärkt abgebaut.
Bei Nierenkrebs und einigen anderen Krebsarten kommt es vor, dass
die Tumore verfetten. So rührt bei
der häufigsten Nierenkrebsart, dem
klarzelligen Nierenzellkarzinom,
gar der Name daher, dass die betroffenen Zellen durch den hohen
Fettanteil unter dem Mikroskop
fast durchsichtig sind. Ein Forscherteam um Wilhelm Krek, Professor am Institut für Molekulare
Gesundheitswissenschaften, ist der
Frage nachgegangen, wie es zu dieser Verfettung kommt. Anhand
von Tests mit gentechnisch veränderten Mäusen und Gewebeproben
von Krebspatienten fanden die
Wissenschaftler heraus, dass dabei
den sogenannten Peroxisomen und
einem Signalmolekül namens Hif2
Schüsselrollen zufallen. Peroxisomen sind intrazelluläre Strukturen,
die zu den wichtigsten Akteuren im
zellulären Fettstoffwechsel gehö-
Mit modernster Mikroskopie-Technik (3D Structured Illumination
Microscopy) kann dreidimensional sichtbar gemacht werden, wie
ein Peroxisom (rot) von einer abbauenden Zellstruktur (Autophagosom, grün) verdaut wird. (Miriam Schönenberger / ETH Zürich)
ren. Sie bauen Fettsäuren und weitere Lipide ab, und ausserdem findet der Aufbau bestimmter anderer
wichtiger Lipide dort statt.
Bei ihren Versuchen stellten die
Wissenschaftler fest, dass das Signalmolekül Hif2, welches menschliche und tierische Zellen bei
Sauerstoffmangel verstärkt produzieren, die Aktivität von Peroxisomen steuert. Das geschieht über einen Prozess, der als Autophagie
(Selbst-Verdau) bezeichnet wird:
Werden Peroxisomen bei der Arbeit
beschädigt, sortiert die Zelle sie aus,
die Peroxisomen werden abgebaut
und durch neue ersetzt. «Hif2 beschleunigt diesen Prozess. Steigt die
Konzentration von Hif2 in der
Zelle an, verschwinden mehr Peroxisomen, als gebildet werden», erklärt Werner Kovacs, Oberassistent
in der Gruppe von Krek.
Zu einer solchen Hif2-Zunahme
kommt es zum Beispiel bei Krebserkrankungen: Wenn Tumore sehr
schnell wachsen, ist ihre Versorgung mit Nährstoffen und Sauerstoff knapp. Als Konsequenz davon
nimmt die Hif2-Konzentration in
den Tumorzellen zu, die Peroxisomen werden vermehrt abgebaut,
was den Fettstoffwechsel in andere
Bahnen lenkt. Das Tumorgewebe
verfettet dabei. Zu viel Hif2 bei genetischer
Erkrankung
Allerdings ist nicht nur Sauerstoffarmut ein Auslöser für die Verfettung von Tumoren. In weiteren
Versuchen bei Mäusen fanden die
Wissenschaftler heraus, dass die
Zellen auch bei bestimmten genetischen Erkrankungen zu viel Hif2
produzieren. Dies gilt vor allem für
das vererbbare Von Hippel-LindauSyndrom, bei dem ein sogenanntes
Tumorsuppressor-Protein defekt ist
oder ganz fehlt. Normalerweise verhindert dieses Protein die Entste-
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24
Laborscope 12/14
hung von Krebs. Fehlt es, kommt
es zu einem gestörten Fettstoffwechsel und führt bei vielen Betroffenen zu Nierenkrebs.
Nachdem die Forschenden das Zusammenspiel von Hif2 mit den Peroxisomen als Ursache für die Tumorzellverfettung
ausgemacht
haben, möchten sie künftig klären,
ob eine Überproduktion oder sogar
ein Mangel von bestimmten Lipidmolekülen zum Tumorwachstum
beiträgt. Aus Kovacs‘ Sicht ist das
noch offen. Aufschluss darüber soll
weitere Forschung über die detaillierte Rolle von Hif2 im TumorzellFettstoffwechsel geben. So interessieren sich die ETH-Wissenschaftler
auch dafür, unter den Lipidmolekülen Biomarker auszumachen, die
künftig für die Krebsdiagnose verwendet werden könnten.
Literaturhinweis
Walter KM, Schönenberger MJ,
Trötzmüller M, Horn M, Elsässer
HP, Moser AB, Lucas MS, Schwarz
T, Gerber PA, Faust PL, Moch H,
Köfeler HC, Krek W, Kovacs WJ:
Hif-2a Promotes Degradation of
Mammalian Peroxisomes by Selective Autophagy. Cell Metabolism
2014. 22: 882-897, doi: 10.1016/j.
cmet.2014.09.017
Quelle: www.ethz.ch
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AUS DER FORSCHUNG
Proteine von der Rolle
Um das Wachstum günstig
zu beeinflussen, werden
bei der Züchtung von Zellen immer öfter proteinbeschichtete Kulturschalen
eingesetzt. Wissenschaftler haben eine Anlage
entwickelt, mit der sich
Proteinmuster im Rolle-zuRolle-Verfahren auf Folie
drucken lassen. Grosse
Stückzahlen können somit
kostengünstig und effizient
hergestellt werden.
Zellen sind der kleinste lebende
Baustein eines Organismus und
damit auch ein gefragter »Werkstoff« für die biomedizinische Forschung: Als Komponente von Biosensoren kommen sie etwa in der
Diagnostik, Arzneimittelentwicklung oder Umweltanalytik zum
Einsatz. All diese Bereiche lassen
sich – zum Nutzen des Verbrauchers – durch die Züchtung von
Zellen vorantreiben. Zellen, wie
sie natürlicherweise in menschlichen, tierischen oder pflanzlichen
Organismen vorkommen, künstlich im Labor zu züchten, ist indes
nicht so einfach. Denn auch Zellen sind in der Lage, ihre Umgebung wahrzunehmen – und ein
»fremdes« Umfeld kann beispielsweise zu Änderungen der Form
oder des Verhaltens führen. Damit verlieren die Zellkulturen jedoch an Aussagekraft. »Das ist, als
wollte man das typische Verhalten
eines Grossstadtbewohners analysieren und setzt ihn dazu in der
Wüste aus«, sagt Dr. Thomas Velten vom Fraunhofer-Institut für
Biomedizinische Technik IBMT
in St. Ingbert.
Gegensteuern lässt sich, indem
man ein Substrat, zum Beispiel
den Boden einer Kulturschale, mit
Proteinen beschichtet – die Zellen
fühlen sich dadurch »heimischer«.
Sämtliche bisherigen Methoden
haben jedoch Nachteile. Beim
Spin-Coating etwa wird ein Tropfen Proteinflüssigkeit in die Mitte
des Substrats gegeben und durch
eine Art Schleudervorgang auf der
Oberfläche verteilt: »Ein beträchtlicher Teil der Flüssigkeit landet
dabei ausserhalb des Substrats und
geht ungenutzt verloren«, erklärt
Velten. Anders beim Micro Contact Printing: Hier werden feine
Proteinstrukturen im Mikrometerbereich auf das Substrat gedruckt. Das ist nicht nur ressourcenschonender, sondern hat auch
den Vorteil, dass sich damit sehr
feine Proteinstrukturen realisieren
lassen, an denen sich die Zellen
ausrichten. So kann man die Anordnung der Zellen gezielt steuern. Für grossflächige low-costAnwendungen, wie sie in der
Biotechnologie benötigt werden,
ist das Verfahren jedoch zu aufwändig und teuer.
Proteintinte ohne Lösungsmittel
Die Wissenschaftler vom Fraunhofer IBMT gehen daher einen
neuen Weg: Gemeinsam mit der
Firma SAUERESSIG entwickelten sie eine Rolle-zu-Rolle-Druckanlage, in der sich mikrostrukturierte
Proteinmuster
auf
grossflächige Foliensubstrate aufbringen lassen. Die Rolle-zuRolle-Technik ist eine gängige
Methode, um grosse Flächen
schnell und kostengünstig zu bearbeiten. Ähnlich wie beim Zeitungsdruck wird das Substrat dabei zunächst auf eine Rolle
gewickelt. Auf der gegenüberliegenden Seite befindet sich eine
leere Rolle. Dazwischen laufen die
Druckprozesse ab, wobei das Substrat jeweils auf die leere Rolle auf
Im Rolle-zu-Rolle-Verfahren werden die Proteine auf grossflächige Foliensubstrate gedruckt.
© Fraunhofer IBMT
der anderen Seite gespult wird. Allerdings lässt sich das Verfahren
nicht einfach eins zu eins auf Anwendungen in der Biotechnologie
übertragen. So ist etwa die standardmässig verwendete Tinte als
Druckmedium ungeeignet. »Damit die Tinte schnell trocknet,
werden ihr oft Lösungsmittel zugesetzt. Diese zerstören aber die
Proteine«, erläutert Velten. Die
Experten am IBMT entwickelten
daher eine neuartige, spezielle
Proteintinte. Genauso mussten sie
sicherstellen, dass auch die anderen verwendeten Materialien,
etwa das Foliensubstrat, biokompatibel sind.
Auf ersten Substraten, die mit der
neuen Anlage beschichtet wurden, konnten die Projektpartner
bereits verschiedene Zelltypen erfolgreich kultivieren. Mittlerweile
steht die Demonstrator-Produktionsanlage auch für die Entwicklung kundenspezifischer Druckprozesse zur Verfügung. Die
maximale Folienbreite liegt derzeit bei 30 Zentimetern. Die
kleinsten druckbaren Strukturen
liegen im Bereich von 10 bis 20
Mikrometern. Als nächstes wollen
Velten und sein Team auch leitfähige Strukturen im Rolle-zuRolle-Verfahren drucken und mit
den Proteinmustern kombinieren.
»Damit soll es langfristig möglich
werden, komplette Biosensoren
im Druckverfahren herzustellen«,
so Velten. Konkrete Anwendungen haben die Wissenschaftler dabei auch schon im Blick: In zwei
aktuellen Forschungsprojekten arbeiten sie an Sensoren zur Validierung von antiviralen Substanzen
sowie an einem kostengünstigen
Analysesystem auf Folie – Experten nennen es lab-on-a-foil-System – für die Vor-Ort-Messung eines Blutzucker-Markers.
Dipl.-Phys. Annette Maurer
Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT
www.ibmt.fraunhofer.de
Laborscope 12/14
25
LABORSCOPE AKTUELL
Rotronic im Marketingbereich erfolgreich
aufgestellt
hen, dass er nach neun intensiven
Jahren im hochspezialisierten
Technologie-Umfeld eine neue
Herausforderung in Angriff nehmen will», sagt Taraba.
Im Zuge der Neuausrichtung
des Marketingbereiches übergibt
Christian Zengaffinen die Führung der Kommunikationsabteilung in neue Hände.
www.rotronic.ch
Sartorius-Metrologin
Veronika Martens erhält
Medaille der OIML
Hohe Auszeichnung für Engagement im internationalen Messwesen
Christian Zengaffinen verlässt per
Mitte März die Rotronic
Der führende Schweizer Anbieter
von Produkten verschiedenster
Messinstrumente, Lösungen im
Bereich der unterbrechungsfreien
Stromversorgung, Videoüberwachung und Electronic Packaging
hat den Bereich Marketing und
Kommunikation neu organisiert.
Im Zuge dieser Neuausrichtung
wird Christian Zengaffinen das
Unternehmen per Mitte März
2015 auf eigenen Wunsch verlassen und nach einem Sabbatical
eine neue berufliche Herausforderung in Angriff nehmen.
Christian Zengaffinen war massgeblich beim Aufbau und der
Neuausrichtung beteiligt und hat
so den nachhaltigen Erfolg des
Unternehmens sichergestellt. Entsprechend bedauert CEO Michael
Taraba den gefällten Entscheid.
Laut ihm war Zengaffinen die
treibende Kraft beim Auf- und
Ausbau der Marketing- und Kommunikationsstrategien sowie den
getroffenen
Massnahmen:
«Gleichzeitig kann ich aber verste26
Laborscope 12/14
Für ihre herausragenden Leistungen ist der langjährigen SartoriusMitarbeiterin und MetrologieExpertin Veronika Martens die
Medaille der Internationalen Organisation für gesetzliches Messwesen (OIML) verliehen worden.
Mit dieser hohen Auszeichnung
ehrt die Organisation Persönlichkeiten, die einen besonderen Beitrag zur Weiterentwicklung des
gesetzlichen Messwesens geleistet
haben.
Die Diplom-Physikerin Martens
ist seit vielen Jahren in verschiedenen nationalen und internationalen Organisationen und Gremien tätig, die sich mit den
gesetzlichen Vorgaben und Regulierungen des Messwesens auseinandersetzen. Seit über 20 Jahren
ist sie Mitglied im europäischen
Dachverband der Waagenindustrie CECIP (Comité Européen des
Constructeurs d´Instruments de
Pesage), wo sie seit 2008 als engagierte Präsidentin der Legal Metrology Group (LMG) die Inter-
essen
der
europäischen
Waagenindustrie in der weltweiten Organisation OIML vertritt.
Veronika Martens ist Mitglied
im Kuratorium der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt
(PTB) und seit mehr als 40 Jahren
für Sartorius tätig. Über zwanzig
Jahre leitete sie das Metrologiezentrum des Unternehmens, bevor sie
dessen Leitung altersbedingt im
letzten Jahr an ihren Nachfolger,
Karlheinz Banholzer, übergab.
www.sartorius.com
Huber jetzt mit eigener
Niederlassung in den USA
Huber Kältemaschinenbau eröffnet neue Niederlassung in den
Vereinigten Staaten / die neue
US-Tochter übernimmt den Vertrieb und Service für USA, Kanada und Mexiko
Huber Kältemaschinenbau setzt
seine internationale Expansion
fort. Ab sofort ist der deutsche
Temperiertechnikspezialist mit
Hauptsitz in Offenburg auch in
den USA mit einer Niederlassung
vertreten. Die neue US-Tochter
wird unter der Firmierung «Huber
USA Inc.» zukünftig Endanwender und Händler in den Vereinigten Staaten, Kanada und Mexiko
direkt bedienen. Der Standort von
Huber USA ist Cary, NC in der
Nähe des Raleigh-Durham International Airport. Damit ist Huber
noch näher am Kunden, um direkte Beratung und Support anzubieten.
Leiter der US-Niederlassung ist
Georg Kiefer, der langjährige Erfahrung in der Temperiertechnikbranche mitbringt. Er freut sich
auf die kommenden Herausforderungen: «Wir freuen uns darauf,
unsere nordamerikanischen Kunden in Zukunft noch besser bedienen zu können. Dazu haben wir
ein kompetentes und erfahrenes
Team für Beratung, Verkauf und
Service zusammengestellt. Unsere
Kunden profitieren von der neuen
Niederlassung, denn Garantieund Serviceleistungen werden
jetzt direkt von Huber USA übernommen. Zudem ermöglicht der
neue US-Standort kurze Lieferzeiten für Zubehör, Ersatzteile und
Standardgeräte.»
www.huber-online.com
www.huber-usa.com
Ausgezeichnete
Krebsforscherin
Die Pharmazeutin Cristina Müller erhält den Ruzicka-Preis, eine
der bedeutendsten Schweizer Auszeichnungen für junge Forschende
der Chemie. Sie arbeitet an einer
Methode, Krebs direkt im Körperinnern radioaktiv zu bestrahlen.
Der Ruzicka-Preis geht 2014 an
Cristina Müller. Sie ist Forschungsgruppenleiterin am Zentrum für Radiopharmazeutische
Wissenschaften von ETH Zürich,
Paul-Scherrer-Institut (PSI) und
Universitätsspital Zürich. Seitdem
sie vor bald 15 Jahren als ETHPharmaziestudentin während ihrer Diplomarbeit erstmals mit der
radiopharmazeutischen Diagnostik und Therapie von Krebs in Verbindung gekommen ist, forscht sie
auf diesem Gebiet.
Dabei geht es um die Entwicklung
und den Einsatz von radioaktiv
markierten Molekülen, die spezifisch an Krebszellen binden. Solche Stoffe werden einerseits für die
medizinische Bildgebung entwickelt, damit Ärzte mittels Positro-
LABORSCOPE AKTUELL
Cristina Müller erhält den renommierten Ruzicka-Preis für Nachwuchsforschende in der Chemie. Bild: zvg. Quelle «André Urech
nen-Emissions-Tomographie
(PET)
untersuchen können, wo sich das
Krebsgewebe im Körper befindet,
und ob sich bereits Ablegergeschwülste (Metastasen) gebildet
haben. Andererseits ist es auch das
Ziel, derartige Moleküle für therapeutische Zwecke zu verwenden,
um im Körper Krebsgewebe mittels radioaktiver Strahlung punktgenau zu schädigen.
Wertschätzung für Person und
Fachgebiet
Die 39-jährige Pharmazeutin
forscht hauptsächlich am PSI in
Villigen, ist aber auch an der ETH
tätig, wo sie als Dozentin unterrichtet. Über ihre jüngste Auszeichnung freut sie sich sehr, wie
sie sagt. «Der Ruzicka-Preis ist für
mich eine grosse Wertschätzung
für die geleistete Arbeit in den vergangenen Jahren. Und ich freue
mich auch, dass unser Forschungsgebiet durch die Verleihung dieses
Preises mehr Aufmerksamkeit erhält», so die Forscherin. Denn dass
man Krebs durch radioaktive
Strahlung von aussen behandeln
könne, sei gemeinhin bekannt.
Dass es hingegen auch vielversprechende Ansätze gebe, Krebs direkt
an Ort und Stelle im Körperinnern
zu bestrahlen, dürfte in der Öffentlichkeit weniger bekannt sein.
Die Wissenschaftlerin erhält den
Preis für ihre Arbeit in den vergangenen Jahren zur Entwicklung eines Molekülkomplexes, der nach
dem sogenannten «Matched-
Pair»-Prinzip konzipiert ist und
dereinst sowohl in der Diagnostik
als auch in der Therapie bestimmter Krebsarten verwendet werden
soll. Der von Müller und ihren
Kollegen entwickelte Komplex besteht aus mehreren miteinander
verbundenen Teilen. Bei einem
Teil handelt es sich um Folsäure,
bei einem zweiten um ein radioaktives Metallatom (genauer: Radionuklid). Der Molekülkomplex
bindet an Krebszellen, welche den
Folsäure-Rezeptor verstärkt bilden. Das sind vor allem gynäkologische Krebsarten sowie Lungenkrebs.
Ähnliches Molekül für Diagnose
und Therapie
Das Spezielle am Matched-PairPrinzip ist, dass die beiden für Diagnostik und Therapie verwendeten Molekülkomplexe chemisch
identisch sind. Als Radiometall
verwendeten Müller und ihre Kollegen für beide Molekülkomplexe
das Element Scandium. Die beiden Komplexe unterscheiden sich
lediglich in der Masse des verwendeten Scandium-Nuklids.
Für die PET-Diagnostik kommt
das Nuklid Scandium-44 zum
Einsatz. Es sendet beim radioaktiven Zerfall sogenannte PositronenStrahlung aus, welche das Gewebe
durchdringt und intakt lässt und
somit für die Bildgebung verwendet werden kann. Für die Therapie
verwendet Müller Scandium-47,
das Beta-Strahlung emittiert.
Diese hat eine kurze Reichweite,
gibt jedoch eine hohe Energie ab
und vermag so das Gewebe in
nächster Nähe zu schädigen. «Ein
wichtiger Vorteil des MatchedPair-Prinzips ist, dass Ärzte vor der
Therapie mit einer chemisch identischen Verbindung testen können, wie sie sich im Körper verteilt,
und ob sie sich wie gewünscht im
Tumor anreichert», so Müller.
Derzeit erproben sie und ihre Kollegen sowohl Diagnostik als auch
Therapie an Tumor-tragenden
Mäusen. Bevor die Substanzen
beim Menschen zum Einsatz kommen können, sind laut der Forscherin noch weitere Optimierungsschritte notwendig.
Ziel: Einsatz in der Medizin
Weil Untersuchungen mit Abkömmlingen des Folsäure-Moleküls in Mäusen ergeben haben,
dass sie sich nicht nur in Tumoren,
sondern auch in den Nieren anreichern, optimierte Müller den
Komplex und erweiterte ihn um
eine dritte Komponente, welche
reversibel an das Bluteiweiss Albumin bindet. Experimente zeigten,
dass dieser Komplex nach einer Injektion in den Körper länger im
Blutkreislauf verweilt und den Tumor häufiger passiert. Dadurch
reichert er sich vermehrt im Tumorgewebe der Mäuse an und weniger stark in den Nieren.
Cristina Müller mag besonders
den interdisziplinären Aspekt ihres Forschungsgebietes. Am Zentrum für Radiopharmazeutische
Wissenschaften arbeiten Chemiker, Radiochemiker, Pharmazeuten, Biologen und Biochemiker
eng zusammen. Zudem haben in
diesem Projekt auch Physiker mitgearbeitet. Gemeinsam mit ihren
Kollegen optimiert Müller derzeit
die radiopharmazeutischen Folsäure-Moleküle weiter. Denn ihr
Ziel ist deren Einsatz in der Medizin. Ausserdem arbeitet Müller mit
ihrer Gruppe daran, nach demselben Prinzip eine Substanz für die
Diagnose und die Therapie von
Prostatakrebs zu entwickeln.
www.ethz.ch
Hochschule Luzern unterstützt Experimente im All
Am 19. Dezember bringt die Rakete SpaceX-5 verschiedene wissenschaftliche Experimente zur
Internationalen
Raumstation
ISS. Den Ablauf von zwei biologischen Untersuchungen hat ein
Team der Hochschule Luzern minutiös durchgeplant. Aus dem
Kontrollraum in Hergiswil kann
es die Astronauten im Falle von
Schwierigkeiten direkt unterstützen.
Alexandra Deschwanden, Leiterin
Biotesc, im Kontrollraum des Kompetenzzentrums Aerospace Biomedical Science and Technology
der Hochschule Luzern. Von hier
aus kann sie in Kontakt mit Astronautinnen und Astronauten auf der
Internationalen Raumstation ISS
treten (im Bild mit Crewmitgliedern von 2013). Bild: Beat Brechbühl
Die Schweiz stellt nach Claude Nicollier zwar keinen Astronauten
mehr, als Mitglied der European
Space Agency ESA leistet sie aber
nach wie vor einen wichtigen Beitrag für die bemannte Raumfahrt.
Und zwar von Hergiswil NW aus.
Hier befindet sich das User Support and Operation Center Biotesc, das zum Kompetenzzentrum
Aerospace Biomedical Science and
Technology der Hochschule Luzern gehört. Seit 2000 plant und
begleitet Biotesc im Auftrag der
ESA biologische Experimente von
Forschungsgruppen aus aller Welt.
Pro Jahr organisiert das Team ein
bis zwei Projekte, die auf der Internationalen Raumstation ISS im
portablen Brutschrank Kubik
durchgeführt werden. Ab 2015
kommt ein Experiment pro Jahr
Laborscope 12/14
27
LABORSCOPE AKTUELL
im fix installierten Biolab hinzu.
In den kommenden Tagen sind die
Mitarbeitenden von Biotesc wieder
einmal speziell gefordert. Es ist für
die Durchführung von zwei Experimenten einer deutschen und einer amerikanischen Forschungsgruppe verantwortlich. Die
Experimente werden voraussichtlich am 19. Dezember mit einer
SpaceX-5 Forschungsrakete vom
amerikanischen Space Center
Cape Canaveral aus auf die ISS
transportiert. Die Flüge von Forschungsraketen können allerdings
sehr kurzfristig verschoben werden.
Anleitungen für Astronautin Samantha Cristoforetti
In dem einen Experiment führen
die Astronautinnen und Astronauten auf der ISS Untersuchungen an
Muschelzellen, im anderen an
menschlichen T-Zellen durch. Die
Wissenschaftler versprechen sich
davon Erkenntnisse über die Auswirkung von Schwerelosigkeit auf
das Immunsystem. Denn bei Astronauten, die sich länger im All
aufhalten, ist das Immunsystem
ähnlich beeinträchtigt wie zum
Beispiel bei alten Menschen.
«Wenn wir verstehen, welche Vorgänge bei den Zellen unter Schwerelosigkeit in Gang gesetzt werden,
nützt das längerfristig dem Verständnis, wie der Immunsystemfunktionsverlust zustande kommt
und wie dieser möglicherweise behandelt werden kann», erklärt Alexandra Deschwanden, Leiterin
von Biotesc.
Ihr Team hat den Ablauf der Experimente minutiös geplant. Dazu
gehören exakte Anleitungen für
den ISS- Commander, den Amerikaner Barry Wilmore, und die
italienische Astronautin Samantha
Cristoforetti, die die Experimente
durchführen. Die T-Zellen beispielsweise müssen in den Kubik
eingesetzt und auf 37 Grad Körpertemperatur aufgewärmt werden. «Damit das Experiment ein
Erfolg wird, halten wir in einem
detaillierten Ablaufplan für Samantha Cristoforetti fest, wie, wo
28
Laborscope 12/14
Im Labor: Marcel Egli, Leiter Kompetenzzentrum Aerospace Biomedical Science and Technology der
Hochschule Luzern.
Bild Beat Brechbühl
und wann der Kubik angeschlossen wird und wann genau sie die
Experiment-Kassetten installieren
und wieder entnehmen muss. Dabei stellen wir sicher, dass sich die
Astronautin nicht verletzen kann»,
erklärt Deschwanden. Denn nicht
zuletzt ist das Biotesc-Team jeweils
für die Sicherheit der Astronautinnen und Astronauten während der
Tests verantwortlich. Das Team
kann die Experimente vom Kontrollraum in Hergiswil aus mitverfolgen. Falls es Schwierigkeiten
gibt und die Astronauten Unterstützung brauchen, nimmt Biotesc
Kontakt auf.
Die Zell-Untersuchungen, die
noch diesen Monat starten, dauern
voraussichtlich bis im Januar.
Während die Daten vom Muschelzell-Experiment über Satellit direkt an die Forschenden weitergeleitet werden, werden die
Container mit den T-Zellen mit
der SpaceX-5 wieder zur Erde
transportiert und zu weiteren Untersuchungen an die Wissenschaftler übergegeben.
Eigene Schwerelosigkeits-Experimente mit dem F-5 Tiger
Das Kompetenzzentrum Aerospace Biomedical Science and
Technology der Hochschule Luzern unterstützt mit Biotesc nicht
nur Experimente auf der ISS,
sondern führt auch eigene biomedi-zinische Forschungsprojekte
unter Schwerelosigkeits-Bedingungen durch. Mit Schwerelosigkeits-Simulatoren können Langzeit-Auswirkungen
untersucht
werden. Aber auch Kurzzeit-Experimente verraten viel über die
Funktionsweise von Zellen unter
diesen ungewöhnlichen Bedingungen. In einem Projekt untersucht das Kompetenzzentrum beispielsweise,
welchen
Effekt
Schwerelosigkeit auf die Zellwand
von Muskelzellen hat.
«Innerhalb von Sekundenbruchteilen können mechanisch sensible
Strukturen der Zellwand auf die
fehlende Schwerkraft reagieren.
Dies könnte möglicherweise
der Ursprung des Muskelschwunds von Astronauten darstellen, den man bei Weltraumflügen nachweisen kann», erklärt
Marcel Egli, Leiter des Kompetenzzentrums. Bei solchen Kurzzeit-Untersuchungen arbeitet sein
Team mit der Schweizer Luftwaffe
zusammen. Mit den F-5 Tiger, die
auf dem Militärflugplatz in Emmen stationiert sind, können die
Piloten mittels eines Parabelflugmanövers bis zu 50 Sekunden
Schwerelosigkeit erzeugen. Mehrmals im Jahr installieren die Wissenschaftler ihre ExperimentContainer in die Munitionsboxen
und die Piloten leiten vor ihren regulären fliegerischen Übungen ein
solches Manöver ein. Marcel Egli
schätzt die Zusammenarbeit. «Wir
können so wiederholt biomedizinische Forschung in realer Schwerelosigkeits-Umgebung durchführen. Diese Option hat in dieser
Form weltweit keine andere Forschergruppe.»
sundheit aktive Schweizer Firma
dacadoo informiert heute, dass sie
an den Global Digital Health 100
Awards 2014, welche vom internationalen Journal of Health erstellt
und publiziert werden, als eine der
Top 100 innovativsten Firmen
ausgezeichnet werden.
Angesichts der steigenden Bedeutung von mobilen Technologien
und digitalen Lösungen im Gesundheitswesen, anerkennt der
Global Digital Health 100 Award
die bedeutende Arbeit, welche in
diesem Bereich von Pionier-Firmen aus der ganzen Welt erbracht
werden. "Dieses Jahr war unglaublich für die digitale Gesundheit"
sagte Matthew Driver, Managing
Editor des Journal of mHealth.
"Es gibt so viele grossartige Firmen, die wirklich innovative und
erstaunliche Produkte
oder
Dienstleistungen herausbringen,
welche die Gesundheitsversorgung
zukünftig revolutionieren werden.
Es war für uns eine schwierige
Aufgabe, aus dem Bereich der Firmen die Top 100 auszuwählen.
dacadoo ist äusserst vielversprechend und verdient deshalb Finalist zu sein. Wir wissen, dass aus
den Preisträgern 2014 einige zu
erstaunlichen
Unternehmen
wachsen werden, die etwas bewirken können. "
Die im Bereich der digitalen Gesundheit aktive Schweizer Firma
dacadoo wird an den Global Digital Health 100 Awards 2014 als
eine der 100 innovativsten Firmen
ausgezeichnet.
Die Auszeichnung steht für 6 Monate Forschung von einem redaktionellen Team der Zeitschrift,
welches die Angebote und Innovationen aus über 1500 verschiedenen mobilen und digitalen Gesundheitsunternehmen weltweit
analysiert hat. Daraus haben die
Experten die Liste der Top 100
Firmen zusammengestellt. Peter
Ohnemus erklärte stolz: "Die mobile und digital Gesundheit steht
noch am Anfang einer grossen
Wachstumsphase und wir sind
sehr geehrt, diese prestigeträchtige Auszeichnung zu erhalten und
als einer der Innovatoren in diesem
Bereich ausgezeichnet zu werden.»
Die im Bereich der digitalen Ge-
www.dacadoo.com
www.hslu.ch
dacadoo wird als Top 100
an den Global Digital
Health 100 Awards 2014
geehrt
AGENDA
• Seminar, D-Aachen
4./5. Januar 2015
• Seminar, CH-Basel
13. Januar 2015
Defektminimierung bei
Parenteralia - Partikel
durch Primärpackmittel
GDP in der Schweiz - Besonderheiten im Arzneimittelvertrieb
• Seminar, D-Neu-Isenburg
22./23. Januar 2015
Concept Heidelberg GmbH
Rischerstrasse 8
D-69123 Heidelberg
[email protected]
www.concept-heidelberg.de
Auf den Punkt gebracht:
Projektziele und Nutzeranforderungen eindeutig
vereinbaren
• Seminar, A-Innsbruck
29./30. Januar 2015
ODx and MBx - Orodispersible and Mucoadhesive Buccal Formulations
APV Making science work
Kurfürstenstrasse 59
D-55118 Mainz
[email protected]
www.apv-mainz.de
• Vortrag, CH-Basel
7. Januar 2015
Stabile Isotope als Werkzeug der modernen
Pflanzenökologie
Departement
Umweltwissenschaften
Bernoullistrasse 32
4056 Basel
www.duw.unibas.ch
8. Januar 2015
Ciclosporin: a magical
mushroom
22. Januar 2015
Vom ABC der Virushepatitis und therapeutischen
Erfolgen
Medizinische Fakultät der
Universität Basel
Klingelbergstr. 61
4056 Basel
www.medizin.unibas.ch
• Vortrag, CH-Zürich
12. Januar 2015
Designer DNA Bases:
Probing Molecules and
Mechanisms in Biology
Institut für Chemie
Universität Zürich
Winterthurerstrasse 190
8057 Zürich
www.chem.uzh.ch
• Symposium, CH-Zürich
15. Januar 2015
Symposium of the CRPP
Sleep and Health
University Hospital Zurich
Department of Neurology
CRPP Sleep and Health
Frauenklinikstrasse 26
8091 Zürich
www.sleep.uzh.ch
• Tagung,
D-Frankfurt am Main
20./21. Januar 2015
10th Status Seminar Chemical Biology
• Kolloquium, D-Frankfurt am
Main
22. Januar 2015
6. Energiekolloqium der
Chemiegesellschaften:
Thema: Solar fuels
• Infotag,
D-Frankfurt am Main
26. Januar 2015
Infoday «Synthetic Pathways and Synthetic
Enzyme Cascades»
DECHEMA Gesellschaft
für Chemische Technik und
Biotechnologie e.V.
Theodor-Heuss-Allee 25
D - 60486 Frankfurt am Main
[email protected]
www.dechema.de
• Seminar, D-Hamburg
28. Januar 2015
Etikettierung gefährlicher
Stoffe und Gemische für
den Umgang und beim
Transport
UMCO Umwelt Consult
GmbH
Georg-Wilhelm-Strasse 183
D-21107 Hamburg
[email protected]
www.umco.de
• Fachmesse, D-Leipzig
27.-29. Januar 2015
TerraTec – Internationale
Fachmesse für Umwelttechnik und -dienstleistungen
Leipziger Messe GmbH
Projektteam TerraTec
Messe-Allee 1
D-04356 Leipzig
[email protected]
www.terratec-leipzig.de
• Vortrag, CH-Bern
17. Januar 2015
In der Mitte des Lebens
Forum für Universität und
Gesellschaft
Gesellschaftsstrasse 25
3012 Bern
[email protected]
forum.unibe.ch
• Symposium, CH-Bern
22. Januar 2015
11. Symposium «Fleisch
in der Ernährung»
Esskultur im Wandel: die
Bedeutung von Fleisch
gestern - heute - morgen
Schweizerische Gesellschaft für
Ernährung SGE
Schwarztorstrasse 87
Postfach 8333
3001 Bern
[email protected]
www.sge-ssn.ch
• Symposium, CH-Bern
29.-30. Januar 2015
Virology and Immunology: viral contagious
animal diseases and
zoonosis
Institut für Virologie und
Immunologie
Laenggass-Str. 122
Postfach 8466
3001 Bern
www.ivv.unibe.ch
• Kurs, CH-Olten
4. Februar 2015
Prüfungsstress ade - mit
der eigenen Strategie
zum Erfolg
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• Seminar, D-Koblenz
23./24. Februar 2015
Richtig kalibrieren in
Chromotographie und
Spektroskopie
• Seminar, D-Koblenz
25./26. Februar 2015
Ergebnis am Grenzwert –
Freigabe oder Sperrung?
• Seminar, D-Potsdam
2./3. März 2015
Labormanagement in
Labor, Wissenschaft und
Technik
4.-6. März 2015
Führung und Management im Labor
9.-13. März 2015
QM-Beauftragte(r) Labor
Dr. Klinkner & Partner
GmbH
Wilhelm-Heinrich-Strasse 16
D-66117 Saarbrücken
[email protected]
www.klinkner.de
• Messe, D-Cologne
24.-26. Februar 2015
Filtech 2015
Filtech Exhibitions Germany
GmbH & Co. KG
PO Box 12 25
D-40637 Meerbusch
[email protected]
www.filtech.de
Laborscope 12/14
29
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Absauganlagen
Entstaubung
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WESCO-Entstaubungstechnik AG
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Tel. 071 447 19 60, Fax 071 447 19 61
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Romanshornerstrasse 101, 9320 Arbon
Tel. 071 447 19 60, Fax 071 447 19 61
HELMUT FISCHER, Elektronik + Messtechnik AG, Moosmattstr. 1, 6331 Hünenberg
Tel. 041 785 08 00, Fax 041 785 08 01
[email protected]
www.helmut-fischer.com
Analyse der Wasseraktivität
NOVASINA AG, 8853 Lachen SZ
Tel. 055 642 67 67, Fax 055 642 67 70
[email protected], www.novasina.com
Etiketten
KERN-ETIKETTEN AG, 8902 Urdorf
Tel. 043 455 60 30, Fax 043 455 60 33
www.kernetiketten.ch
HPLC-Anlagen + Zubehör
KNAUER
D: Hegauer Weg 38, 14163 Berlin
Tel. +49 30 8097270, Fax + 49 30 8015010
[email protected], www.knauer.net
CH: flowspek AG, 4057 Basel
Tel. 061 695 96 96, [email protected]
B
Brut-/CO 2 -Brutschränke
Thermo Fisher Scientific (Zürich) AG
Räffelstrasse 32, Postfach, 8045 Zürich
Tel. 044 454 12 12, Fax 044 454 12 99
tél. 022 343 21 67
[email protected]
www.thermofisher.com
F
Feinmechanik / Laborapparate
RUDOLF WECHSLER
Gartenstrasse 5, 4127 Birsfelden
Tel. 061 312 09 49, Fax 061 312 09 34
I/J
C
Fluoreszens-Spectrometer
Chromstahlbearbeitung
HORIBA Jobin Yvon GmbH
D-80208 Unterhaching
Tel. +49 89 46 23 17-0, Fax +49 89 46 23 17-98
[email protected], www.horiba.com
D
G
K
Dosierpumpen
Gebläse, axial und radial
Kunststoffkoffer
TECHEMA AG, 4105 Biel-Benken
Tel. 061 381 45 09, Fax 061 382 07 55
[email protected], www.techema.ch
ABECON AG ZÜRICH, 8055 Zürich
Tel. 044 451 14 00, Fax 044 451 20 22
[email protected], www.abecon.ch
PREVENT AG
Eichbergstrasse 60, 9452 Hinterforst
Tel. 071 755 65 33, Fax 071 755 65 34
30
Laborscope
12/14
Laborscope 7–8/12
Infrarot-Strahler
Tel. 044 451 14 00, Fax 044 451 20 22
EINKAUFSFÜHRER
L
P
S
Laborbau, Laborplanung, Labormöbel
Pipetten / Dispenser
Selbstklebeetiketten
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Tel. 033 334 24 24, Fax 033 334 24 29
[email protected], www.strasserthun.ch
SOCOREX ISBA S.A., 1024 Ecublens
Tel. 021 651 60 00, Fax 021 651 60 01
[email protected], www.socorex.com
KERN-ETIKETTEN AG, 8902 Urdorf
Tel. 043 455 60 30, Fax 043 455 60 33
www.kernetiketten.ch
Proben-Aufbewahrung
Steril-Armaturen
Tel. 044 454 12 12, Fax 044 454 12 99
tél. 022 343 21 67
[email protected]
TRE ENGINEERING GMBH
Aussergrütstrasse 2, 6319 Allenwinden
Tel. 041 754 72 70, Fax 041 754 72 71
[email protected], www.tregmbh.ch
Laborplanungen (neutral)
LABORPLAN GMBH, Ringstr. 39, 4106 Therwil
Tel. 061 723 11 05, Fax 061 723 11 06
[email protected]
www.laborplan.ch
Liquid Handling
Tel. 044 454 12 12, Fax 044 454 12 99
tél. 022 343 21 67
[email protected]
Putztuch-Rollen
DELTA ZOFINGEN AG
Untere Brühlstr. 10, Postfach, 4800 Zofingen
Tel. 062 746 04 04, Fax 062 746 04 09
Luftfilter/Aktivkohlefilter
5430 Wettingen
Tel. 056 438 11 20, Fax 056 438 11 00
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Temperatur fühler (EEx ia-d)
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ALBERT BALZER AG, Rotax
Postfach, 4143 Dornach 2
Tel. 061 701 92 90, Fax 061 701 92 91
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www.balzer-rotax.ch
Tiefkühl-Schränke und -Truhen
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Mikrotiterplatten-Instrumente
Tel. 044 454 12 12, Fax 044 454 12 99
tél. 022 343 21 67
[email protected]
Raman-Spectrometer
HORIBA Jobin Yvon GmbH
D-80208 Unterhaching
Tel. +49 89 46 23 17-0, Fax +49 89 46 23 17-98
[email protected], www.horiba.com
Reindampf-Armaturen
SPIRAX SARCO AG,
8702 Zollikon, Tel. 044 396 80 00,
Fax 044 396 80 10, [email protected],
www.spiraxsarco.ch
Tel. 044 454 12 12, Fax 044 454 12 99
tél. 022 343 21 67
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Transpor t- und Präsentationsverpackungen
ANAXA AG, 8610 Uster
Tel. 043 497 83 80, Fax 043 497 83 81
www.anaxa.ch
Reinraumtechnik
5430 Wettingen
Tel. 056 438 11 40, Fax 056 438 11 00
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Tel. 044 454 12 12, Fax 044 454 12 99
tél. 022 343 21 67
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Osmometer
Reinstwasser
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Zentrifugen
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Waagen
Herausgeber / Verlag
DEK-Verlags AG, Alfred Gysin
Im Lutereich 44
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Internet: www.labortechnik.ch
41. Jahrgang
Erscheint achtmal jährlich
Jahresabonnement:
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ISSN 1422-8165
Redaktion
Monika Armbruster
Alfred Gysin
Elias Kopf
Michaela Wisler
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Tel. +49 7433 99 33 0, Fax +49-7433 99 33 149
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Laborscope 12 2014

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