Bioanalyse

Die Biotechnologie gilt derzeit als eine der wichtigsten Zukunftstechnologien. Viele neue Erkenntnisse haben in diesem Bereich in den letzten 25 Jahren zu einem enormen Wissensschub geführt, der insbesondere auf dem Gebiet der Gentechnologie zu herausragenden Entwicklungen selbst bei Forschungsarbeiten wie der Entschlüsselung des menschlichen Erbguts führte. Mit der Entschlüsselung des Erbgutes hat man jedoch bisher "nur" die Schrift identifiziert, mit der biologische Informationen geschrieben werden; die damit "geschriebenen" Anweisungen z. B. zum Bau von Proteinen - den "Maschinen des Lebens" - und die Anweisungen für ihre biologischen Aktivitäten kann jedoch bis heute niemand verstehen.

Physiologische und pathophysiologische Prozesse im menschlichen Organismus manifestieren sich jedoch in der Gesamtheit aller im Körper vorhandenen Proteine, dem sog. Proteom, welches auch krankhafte Veränderungen ihrer biologischen Aktivität widerspiegelt.

Somit sind die Gewinnung neuer Erkenntnisse über das menschliche Proteom sowie die Entdeckung neuer Biomarker für mögliche krankhafte Veränderungen im Organismus die wesentlichen Zielsetzungen der Proteomforschung.

Das Verständnis der Zusammenhänge zwischen dem Aufbau und der Funktionalität der Vielzahl von Proteinen erlaubt die Identifizierung von Krankheitsursachen und die Entwicklung neuartiger Therapieansätze.

Zur Untersuchung dieser Thematiken sind Techniken erforderlich, die einerseits extrem komplexe Proteingemische, wie sie in den verschiedenen Körperflüssigkeiten vorliegen, in ihre Einzelkomponenten auftrennen und andererseits die separierten Proteine eindeutig identifizieren und quantifizieren können.

Neben den bereits seit Jahren etablierten, jedoch sehr kostenintensiven und zeitaufwendigen Analyseverfahren, wie der Gel-Elektrophorese und der Massenspektrometrie, besteht insbesondere ein großes Interesse an weiteren innovativen kostengünstigeren und wesentlich schnelleren Methoden zur Trennung, Identifizierung und Quantifizierung komplexer Proteingemische.

Diesem Ziel hat sich auch die Arbeitsgruppe "Photonische Sensorik" verschrieben.

Umweltanalytik

Der Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkt des Arbeitsbereichs Umweltanalytik bildet die UV-Laserinduzierte Fluoreszenz (LIF) Spektroskopie zum online und insitu Nachweis von organischen Spurenstoffen.

Der Belastung von Wasser und Boden durch organische Schadstoffe kommt heutzutage große Bedeutung als Risikofaktor für die Umwelt zu. Schadstoffe, die in der Atmosphäre eventuell nur in geringen Konzentrationen auftreten, können im Wasser und Boden angereichert werden und weisen durch die Ankopplung an die Nahrungskette ein besonders hohes Gefährdungspotential auf.

Im Bereich der organischen Verbindungen sind als besonders gefährliche Schadstoffe die polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe (PAK) und die Monoaromaten Benzol, Toluol, Xylol und Ethylbenzol (BTXE) zu nennen, da diese eine zum Teil äußerst hohe Mutagenität und Kanzerogenität aufweisen. Beide Stoffgruppen sind weit verbreitet, da sie zum einen in sehr hohen Konzentrationen in Erdöl und Erdölprodukten enthalten sind (PAK) oder als Lösungsmittel Verwendung finden (BTXE). Zusätzlich werden bei vielen Verbrennungsprozessen Aromaten freigesetzt. Der Eintrag in Gewässer und Böden erfolgt über atmosphärische Auswaschung, über das Abwasser, durch Unfälle und durch Leckagen in Rohrleitungen und Produktionsanlagen.

Aber auch die natürliche Wasserbelastung mit organischem Kohlenstoff (DOC= Dissolved Organic Carbon) ist im Bereich der Trinkwassergewinnung und Wasseraufbereitung von großem Interesse.

Die Kernkompetenzen des Arbeitsbereichs liegen in der Entwicklung von mobilen UV-Laserfluorimetern für den Sanierungsbereich und die Prozesskontrolle, sowie Applikations- und Methodenentwicklung für die UV-LIF-Spektroskopie.