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anatomy-1751201.pngDie Sensortechnologie richtet sich neu aus: Sensorintelligenz, Dezentralisierung, Multisensorsysteme und Miniaturisierung sind die Anforderungen, die Sensoren zukünftig erfüllen müssen. Hintergrund für den Paradigmenwechsel in der Sensortechnologie sind neue Ansätze in der Prozesstechnik, die der Philosophie von „Industrie 4.0“ und „Internet der Dinge“ folgen: Auch in der Bioverfahrenstechnik sollen Prozesse zukünftig integriert und kontinuierlich laufen und möglichst in Echtzeit gesteuert und optimiert werden. Die Biotechnologie stellt dabei besonders hohe Ansprüche an Produktqualität und –sicherheit; gleichzeitig sind die Prozesse und Strukturen teils hochkomplex. Eine Vielzahl an Messdaten allein nützt wenig; die Datenflut muss gleichzeitig ausgewertet und die Ergebnisse in den Prozess zurückgespeist werden. Sogenannte „Smart Sensors“ sind in der Lage, nicht nur zu messen, sondern auch Aufgaben der komplexen Signalverarbeitung zu übernehmen und zusätzliche Informationen über sich und die Prozessumgebung bereitzustellen. Diese erweiterte „Sensorintelligenz“ umfasst Selbstdiagnose, die Ausführung dezentraler Logikfunktionen, die eigenständige Validitätsprüfung der Messwerte, die Selektion und Bewertung von Prozessprofilen bis hin zur Vorhersage von Prozessabläufen und die direkte Interaktion mit zugeordneten Akteuren über dezentrale Steuereinheiten. Damit die Vision des Smart Sensors Wirklichkeit werden kann, sind allerdings noch einige Hürden zu überwinden – vom Nachweis der Prozess und Produktsicherheit über Schnittstellengestaltung und Standards für Daten bis hin zur Datensicherheit.

Was genau Sensoren der Zukunft können müssen, ist nachzulesen im Positionspapier „Smarte Sensoren für die Biotechnologie“ der DECHEMA-Fachgruppe „Messen und Regeln in der Biotechnologie“

Nachlese zur DECHEMA-Frühjahrstagung der Biotechnologen

Wie haben Sie Ihre Berufswahl getroffen? Sind Sie in die Fußstapfen der Eltern getreten, hat eine Lehrerin Sie für Ihr Fach begeistert, oder hat das Berufsbildungszentrum Sie überzeugt?

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Wenn ich groß bin…

Wer weiß, welche Einflüsse für die Berufswahl prägend sind, kann Jugendliche gezielter für seine Disziplin gewinnen. Aber was zählt heute – YouTube, „Peer Group“ oder doch das Vorbild aus der Fernsehserie? Überraschenderweise Letzteres, wie der Vortrag von Volker Gehrau, Universität Münster, zum Auftakt des Programms der DECHEMA-Frühjahrstagung der Biotechnologen 2017 zeigte. „Kommunikation mal anders: Wie man Wissenschaft populär machen kann“ war das Motto am ersten Nachmittag  , der traditionell dem Blick „um die Biotechnologie herum“ gewidmet ist. Volker Gehrau stellt den Stand der Forschung zum Einfluss von Medien auf die Berufswahl vor. Das Fernsehen spielt hier nach wie vor eine große Rolle;  auch weil   sich die Zahl der Berufe, mit denen Kinder und Jugendliche „im echten Leben“ in Berührung kommen, in den letzten Jahrzehnten deutlich verringert hat – Handwerksbetriebe sind aus der Nachbarschaft in Industriegebiete abgewandert, vieles ist „unsichtbar“ geworden, und im Fernsehen sehen wir Superstars, Models und Kommissare. Abhilfe kann man mit einfachsten Methoden schon im Kindergartenalter schaffen, etwa mit Pixibüchern, die Berufe vorstellen.

Einen anderen Weg ist die Initiative „Chemie im Dialog“ gegangen. In Zusammenarbeit mit bekannten YouTubern wurden Informationen über Chemie in deren normalen Channels vorgestellt; für Erwachsene sind die Clips vielleicht nicht immer leicht nachvollziehbar, bei Jugendlichen kommen sie jedoch gut an. Bei der Berührung zwischen YouTubern und Berufsalltag stoßen die Formate zwar an ihre Grenzen, aber insgesamt ist das aufwändige Programm sehr erfolgreich, wie Stefan Hilger, Geschäftsführer der Initiative, darlegte.

Science Slams sind inzwischen in vielen Städten etabliert; in Kneipen oder Clubs in lockerer Atmosphäre stellen Wissenschaftler ihre Arbeit leicht verständlich und unterhaltsam vor. Wie das aussehen kann, zeigte Corrado Nai in seinem Slam-Vortrag über schwarze Pilze.

Die unterschiedlichen Ansätze waren Anlass für viele Diskussionen, die sich über beide Tage der Frühjahrstagung hinzogen. Einerseits ist manches sicher Geschmackssache für den seriösen Wissenschaftler, andererseits gilt der alte Marketingspruch: Der Wurm muss dem Fisch schmecken, nicht dem Angler. Das Thema Nachwuchsgewinnung wird die Fachgemeinschaft Biotechnologie weiter begleiten; der Tag bot viele Anregungen dafür.

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… mach‘ ich CRISPR/Cas.

Am zweiten Tag standen fachliche Inhalte im Mittelpunkt. „Verrückt nach CRISPR“ – „Wunderwaffe  CRISPR“ – „mit der Genschere gegen Krebs“ – die Medien überschlagen sich mit Meldungen zu den neuen biotechnologischen Methoden. Was ist Hype, was berechtigte Hoffnung? Um diese Fragen besser beantworten zu können, haben Experten aus Gremien und Netzwerken  der DECHEMA die Potenziale und Grenzen von CRISPR/Cas, TALEN und Co. für verschiedene Anwendungen vorgestellt. Ein Überblick zur Gen-Editierung mit sequenzspezifischen Nucleasen in Säugerzellen von Ralf Kühn, Max-Delbrück-Zentrum für Molekulare Medizin, eine Einschätzung zum Genome Editing bei Pflanzen von Bernd Müller-Röber, Universität Potsdam, und der Weg zur Gewinnung robuster Chassis-Organismen für die synthetische Biologie, dargestellt von Stephan Noack, FZ Jülich, wurden ergänzt durch Anwendungsmöglichkeiten in der personalisierten Medizin auf Basis von Stammzellen, die Stefan Wild, Miltenyi Biotech, vorstellte, und durch einen Überblick über CRISPR-basierte Technologien für die weiße Biotechnologie von Ümit Pul, B.R.A.I.N. So stellte von Säugerzellen und Stammzellen über Pflanzen bis  zu Hefen und Bakterien zu jedem Thema ein ausgewiesener Fachmann den aktuellen Stand von Forschung und Anwendung dar. Dadurch wurden nicht nur Vergleiche zwischen den Anwendungsfällen möglich, das Bild wurde auch deutlich differenzierter. So ist CRISPR/Cas keineswegs das Wundertool für alle Fälle – je nach Zielsetzung können andere Verfahren deutlich geeigneter sein. Und bei aller Präzision lässt sich in der Praxis nicht jedes Ziel mit der „Genschere“ erreichen. Andererseits steht mit den verschiedenen Methoden jetzt ein Werkzeugkasten zur Verfügung, der sich in den kommenden Jahren weiter verfeinern und ausdifferenzieren wird und vieles, was derzeit noch als Zukunftsmusik scheint, machbar werden lässt.

Die DECHEMA-Frühjahrstagung der Biotechnologen hat sich in den letzten Jahren zunehmend zu einem echten „Familientreffen“ der Community entwickelt, bei dem Beiräte, engagierte Mitglieder und Interessierte zusammenkommen, um im lockeren Rahmen zu diskutieren, Kontakte zu knüpfen und aktuelle Themen aufzugreifen. Dieses Ziel hat sie 2017 vollauf erreicht. Die Vorbereitungen für 2018 laufen – Themenvorschläge sind willkommen. Den Termin 5.-6. März 2018 sollte man sich auf jeden Fall schon vormerken.

Bericht vom 32. Treffen des VBU-Business-Netzwerks für Managerinnen in den Life Sciences

Wie wird aus Forschungsergebnissen eine Geschäftsidee und schließlich ein weltweit agierendes Unternehmen? „Personalisierte Medizin – vom Labor zum Global Player“ war der Titel des 32. Treffens der VBU-Managerinnen und die neue Firmenzentrale der MorphoSys ein hervorragend geeigneter Ort, um dieser Frage auf den Grund zu gehen.

sos-106826_1280Dass der Bedarf nach neuen Medikamenten nicht nur Krebs und HIV betrifft, sondern auch „Allerweltskrankheiten“, zeigte Dr. Hannelore Meyer von der TU München in ihrem Eröffnungsvortrag. Wenn die Vergabe von Antibiotika so weitergeht, ist weltweit  2050 mit 10 Millionen Todesfällen aufgrund von Antibiotika-Resistenzen zu rechnen. Höchste Zeit also, dass etwas passiert. Die Strategien ändern sich dabei: Während bisherige Antibiotika vor allem auf basale Prozesse in Bakterien abzielen und damit sehr unspezifisch wirken, greifen Pathoblocker spezifisch die Schnittstelle zwischen Pathogen und Wirt an. Das schont nicht nur das Mikrobiom des Patienten, sondern vermindert auch den Selektionsdruck. Weitere Strategien beinhalten den Einsatz von Antikörpern und Phagen, die vor allem in Kombination mit Antibiotika sehr gute Ergebnisse erzielen. Während diese Behandlungsmethoden hinsichtlich des Keims „personalisiert“ sind, wirkt die Stuhltransplantation personalisiert auf den Patienten; es gibt also auch in der Infektionstherapie Ansätze zur personalisierten Medizin. Besser als Heilen ist allerdings Vermeiden: Hygiene, weniger Antibiotikaeinsatz und vor allem keine Freisetzung von Antibiotika, Point-of-care-Diagnostik zur gezielten Therapie und eine Public-Private-Partnership für die Entwicklung neuer Therapien sind Schritte weg vom Horrorszenario einer Welt, die mit resistenten Keimen besiedelt ist. Und um eine weltweite Anstrengung geht es, denn, wie Hannelore Meyer betonte: Resistenzen reisen.

DJI_0263Anton Kraxner von MorphoSys stellte die Entwicklung der personalisierten Medizin vor, bei der Diagnose und Therapie Hand in Hand gehen, bis hin zum Einsatz von „Theranostik“. Anhand von spezifischen Biomarkern wird dabei prognostiziert, inwieweit eine Therapie bei einem bestimmten Patienten wirken sollte. Nicht nur die Entwicklung der entsprechenden Diagnostika und Therapeutika und vor allem deren Finanzierung stellen eine  neue Herausforderung dar, auch die Zeithorizonte führen zu neuen Fragestellungen. So gilt es beispielsweise, Transportartefakte zwischen Labor und Patient zu vermeiden. Außerdem werden Schwellenwerte, ab denen eine Wirksamkeit erwartet wird, je nach Hersteller und Medikament sehr unterschiedlich gesetzt. Und neben den hohen Kosten bleibt auch offen, wie mit dem zusätzlichen Risiko umgegangen werden soll, dass ein Biomarker falsch negativ bestimmt wird, die Behandlung aber doch gewirkt hätte.

Anke-Peggy Holtorf ging auf die Frage ein, wie man den Wert von personalisierter Medizin ermittelt. Wie bei Autos oder Sammlerstücken liegt der Wert im Auge des Betrachters. Von denen gibt es allerdings im Gesundheitssystem eine ganze Reihe – Patienten, Zulassungsbehörden, Industrie, Forscher, Krankenkassen und viele mehr betrachten die gleiche Therapie unter Umständen unter sehr unterschiedlichen Blickwinkeln. Essentiell für die Akzeptanz personalisierter Therapien ist unter anderem die Genauigkeit der Vorhersagen über die Wirksamkeit – die aber wiederum hängt nur zum Teil von genetischen Voraussetzungen ab. Für die Hersteller heißt das: Die möglichen Ergebnisse sollten frühzeitig in der Planung berücksichtigt und ein möglichst vollständiges Bild gezeichnet werden. Und man sollte die Landschaft beobachten und flexibel bleiben, damit man seine Strategie jederzeit anhand von Preis- und Kostenentwicklungen und der Wettbewerbsentwicklung optimieren kann.

Dr. Beate Diefenbach-Streiber stellte die Entwicklung von MorphoSys vom Start-up bis zur Internationalisierung vor und verschwieg dabei nicht, dass dieser Weg gelegentlich steinig war. Um so faszinierender war es, den Werdegang und das Wachstum des Unternehmens zu verfolgen. Viele Schritte wurden erst durch die gezielte Forschung und in der Folge die Erweiterung oder Anpassung des Portfolios möglich. Für jeden (potenziellen) Gründer war dieser Vortrag Lehrstunde und Ermutigung zugleich.

Und es blieb nicht beim reinen Vortragsprogramm: Im Laufe des Tages hatten die Teilnehmerinnen die Gelegenheit, bei einem ausführlichen und sehr kompetent geführten Rundgang die Arbeit der MorphoSys in Augenschein zu nehmen. Hochautomatisiert und gleichzeitig mit viel menschlicher Intelligenz werden in den Laboren die hauseigenen Bibliotheken nach Antikörpern für spezifische Fragestellungen durchforstet, die anschließend für den Einsatz optimiert werden. Auch die Expertinnen hatten angesichts der technischen Möglichkeiten und des Equipments Anlass zum Staunen.

Fazit 1: Die personalisierte Medizin bewegt sich derzeit in einem Spannungsfeld zwischen Möglichkeiten und Unsicherheiten, die nicht allein auf der medizinischen Seite liegen, sondern auch das regulatorische Umfeld und Fragen der Finanzierung betreffen. Es wird spannend sein, die weitere Entwicklung zu verfolgen und mitzugestalten.

Fazit 2: Aus hervorragenden wissenschaftlichen Ergebnissen lassen sich mit Ideen und Beharrlichkeit erfolgreiche Unternehmen entwickeln

Fazit 3: Die Mischung aus Vorträgen und Networking machen die Treffen der VBU-Managerinnen immer wieder zu einem besonderen und besonders lohnenden Erlebnis. Die nächste Möglichkeit, sich davon zu überzeugen, gibt es am 27. Oktober 2017 bei der DECHEMA in Frankfurt – den Termin sollte man sich also jetzt schon vormerken!

Mehr unter http://v-b-u.org/mn.html

(Ab)Wasser – eine strategische Ressource: Abwasser ist der Schwerpunkt des diesjährigen World Water Day am 22. März – und das zu Recht: Kaum eine Wassernutzung kommt ohne Abwasser aus; das gilt auch für die Prozessindustrie. Und auch in der chemischen Industrie ist Wasser eine wichtige Ressource und ein kritischer Standortfaktor – eine Bedeutung, die in Zukunft weiter steigen wird. http://ow.ly/Vhk530aeHmX

Das Projekt AceForm4.0 (Activating Value Chains for EU leadership in FORMulation Manufacturing 4.0) ist eine Coordination Action im Horizon 2020 Programm der EU. Ziel des Projekts ist die Stärkung der europäischen Führungsrolle in der Entwicklung und Vermarktung von formulierten Produkten. In einer online-Umfrage ermittelt das Projekt zur Zeit, welche technologischen Herausforderungen in der Formulierungstechnik bestehen. Die Ergebnisse werden zur Erarbeitung einer Strategischen Forschungsagenda für die Formulierungscommunity genutzt. Alle Fachleute und Akteure aus relevanten Bereichen der Formulierungstechnik und Industriezweigen, die Formulierungen herstellen und nutzen, sind herzlich eingeladen, ihre Sichtweise einzubringen. http://ow.ly/i/t3Gp7

Forschungsprojekt „MULTI-ReUse“ gestartet: Sichere Aufbereitung von Kläranlagenablauf

tube-945487_1280Gereinigtes Abwasser ist ein wichtiger Bestandteil unserer Wasserressourcen. Allerdings sind diese häufig ungeeignet für den unmittelbaren Einsatz in Industrie oder Landwirtschaft. Doch wächst inzwischen infolge verschiedener Rahmenbedingungen in einzelnen Regionen wie beispielsweise in Niedersachsen der Druck auf die verfügbaren Wasserressourcen. Deshalb muss verstärkt über neue Konzepte und innovative Verfahren zur Abwasseraufbereitung nachgedacht werden.

Die Wiederverwendung von gereinigtem Abwasser birgt ein hohes Potenzial für industrielles Brauchwasser, landwirtschaftliche Beregnung, Infiltrationswasser zum Mengenausgleich sowie zur Verdrängung von Salzwasser. Doch noch bestehen Lücken in der Aufbereitungstechnik, bei den notwendigen Messungen sowie bei der Beobachtung und Überwachung der Wasserqualität. Mit dem Verbundprojekt Projekt „Modulare Aufbereitung und Monitoring bei der Abwasser- Wiederverwendung“ (MULTI-ReUse) sollen deshalb neue Verfahren entwickelt werden, mit denen zuverlässig die Wasserqualitäten erreicht werden, die für eine Nutzung als Brauchwasser erforderlich sind.

Der Partikelgehalt oder die Nährstoffkonzentration in aufbereitetem Abwasser sind zwar aus Sicht der Umwelt unproblematisch. Für eine industrielle Nutzung sind sie allerdings häufig zu hoch. In anderen Bereichen wie in der Landwirtschaft können beispielsweise die Konzentration von gelösten Ionen oder auch hygienische Bedenken die Verwendung von gereinigtem Abwasser einschränken. Die übergeordnete Aufgabenstellung des Projekts besteht also in der Entwicklung, Demonstration und der Bewertung der einzelnen Teile des Systems, um konventionell gereinigtes Abwasser optimal aufzubereiten.

Deshalb haben sich der Oldenburgisch-Ostfriesische Wasserverband (OOWV) mit den Forschungspartnern IWW Zentrum Wasser GmbH, dem Biofilm Centre der Universität Duisburg- Essen (UDE) und den Ausrüsterfirmen inge GmbH, IAB Ionenaustauscher GmbH Bitterfeld – eine 100-prozentige Lanxess-Tochtergesellschaft – und De.EnCon GmbH zusammengeschlossen.

Gemeinsam sollen flexible Verfahrensketten entwickelt werden, um zuvor festgelegte Wasserqualitäten und Wassermengen zu produzieren.

Dabei werden auch innovative Verfahren miteinander kombiniert und technisch neu entwickelte Membranen eingesetzt. Parallel dazu werden schnelle und zuverlässige Beobachtungsverfahren entwickelt, die die Prozesse kontrollieren sollen. Diese haben auch die Aufgabe, die Qualität der Parameter zu überwachen, die für die Hygiene wichtig sind. Die praktische Umsetzung erfolgt am Standort der Kläranlage Nordenham in Niedersachsen in Zusammenarbeit mit dem OOWV.

Die Schnittstelle zur industriellen und zur landwirtschaftlichen Anwendung decken die beiden weiteren Verbundpartner DECHEMA und das Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) ab. Der Verbundpartner ISOE – Institut für sozial-ökologische Forschung bewertet die Nachhaltigkeit der Verfahren und informiert die Fachöffentlichkeit über die Forschungsergebnisse. Außerdem erarbeitet ISOE eine Strategie für den Export, um den in Multi-ReUse entwickelten Baukasten mit seinen Innovationen weltweit zu vermarkten.

Das Projekt schließt damit entscheidende Lücken: Es macht Deutschland dank seiner innovativen Konzepte und Verfahren zur Wiederverwendung von Abwässern  weltweit konkurrenzfähiger – denn die Ergebnisse dieses Projekts sind nicht nur für Deutschland von Bedeutung.

Das Verbundprojekt „Modulare Aufbereitung und Monitoring bei der Abwasser- Wiederverwendung“ (Multi-ReUse) wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Fördermaßnahme WavE gefördert. Auf der Projektwebseite www.water-multi-reuse.org werden in regelmäßigen Abständen Neuigkeiten und Forschungsergebnisse veröffentlicht.

carbonnext_logo_4c_300dpi-300x83Die DECHEMA untersucht bereits seit vielen Jahren die technischen Optionen, um das Treibhausgas CO2 industriell nachhaltig zu nutzen. Die Anwendungsfelder, bei denen CO2 als Synthesebaustein genutzt werden kann, reichen in der chemischen Industrie von Kunststoffen bis hin zu Kraftstoffen der Petrochemie.  Des Weiteren besteht ein hohes Potenzial, CO2 in der Baubranche als Komponente von Baumaterialen einzusetzen. Die Prozesse zur stofflichen Nutzung von CO2 sind eine Herausforderung an sich; eine weitere ist es, die besten Quellen von CO2 für jeden der spezifischen Prozesse und deren Produktionsstandorte zu bewerten.  Im Projekt CarbonNext, eine „Coordination and Support Action“ im H2020 Forschungsprogramm der EU, angesiedelt in SPIRE, untersucht die DECHEMA mit Hilfe der Projektpartner University of Sheffield aus England und Trinomics BV aus den Niederlanden, alternative Kohlenstoffquellen für die Prozessindustrie und andere Rohöl-konsumierende Sektoren in Europa. Dabei soll analysiert werden, welche Quellen für welchen Prozess und Standort am geeignetsten ist. Das Hauptaugenmerk liegt auf CO2 und CO aus industriellen Abgasen, des Weiteren werden nicht konventionelle Kohlenstoffquellen wie Schiefergas, Ölsand, Methangewinnung aus Kohleflözen oder Power-to-liquid- und Power-to-coal-Technologien bewertet. Weiterlesen »