Muss Deutschland überall die Vorreiterrolle übernehmen ?
Die Homöopathie als Beispiel: In Frankreich werden demnächst homöopathische Medikamente nicht mehr von den Krankenkassen übernommen. Soll Deutschland dem folgen ?
Folge 25. Mit Vernunft in die Zukunft, oder?
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Tipps für eine gesunde Grillsaison – Vorsicht vor Keimen !
(DGVS) – Campylobacter, Hepatitis E, Salmonellen: Keime in und an frischen Lebensmitteln können die Quelle für Darm- und Leberinfektionen sein. Vor allem Fleischprodukte sind oft betroffen. Bei Hitze und hoher Luftfeuchtigkeit vermehren sich Mikroorganismen rasch, deshalb sollten Verbraucher gerade im Sommer auf eine sorgfältige Küchen- und Lebensmittelhygiene achten und Fleisch und andere tierische Produkte gut durchgaren, rät die Deutsche Gesellschaft für Gastroenterologie, Verdauungs- und Stoffwechselkrankheiten (DGVS).
Das Bakterium Campylobacter ist der häufigste Verursacher bakterieller Durchfallerkrankungen mit Bauchschmerzen, Durchfall und Übelkeit. Etwa 60000 bis 70000 Fälle registriert das Robert Koch-Institut hierzulande jedes Jahr, hinzu kommt eine erhebliche Dunkelziffer von nicht-gemeldeten Erkrankungen. Hähnchenfleisch, das unzureichend durchgegart oder nicht hygienisch verarbeitet wurde, gilt als häufigste Infektionsquelle. Auch Salmonellen lösen Durchfallerkrankungen aus und auch sie werden häufig über Fleischprodukte, etwa Hackfleisch, aber auch über rohe Eierspeisen, übertragen – mit etwa 14 000 Erkrankungen jährlich kommen sie jedoch deutlich seltener vor.
Hauptquelle für eine Infektion mit Hepatitis E-Viren ist Schweine- oder Wildfleisch, das unzureichend gegart oder nur luftgetrocknet wurde. „Hepatitis E tritt deutlich häufiger auf als viele wissen: Bis zu 25 Prozent der über 60-jährigen in Deutschland haben Antikörper gegen das Virus im Blut, die auf eine zurückliegende Infektion hinweisen“, sagt Professor Dr. med. Christian Trautwein, Direktor der Medizinischen Klinik III der RWTH Aachen und Mediensprecher der DGVS. „Glücklicherweise verläuft diese Leberentzündung jedoch oft ohne Symptome und heilt folgenlos aus“. Bei Menschen mit eingeschränkter Immunabwehr oder vorgeschädigter Leber kann die Erkrankung jedoch schwerer verlaufen und auch auf andere Organe übergreifen.
Sorgen bereiten vielen Menschen besonders die immer wieder auf rohem Fleisch nachgewiesenen, antibiotikaresistenten Bakterien. „Gewöhnlich verursachen solche Erreger selbst keine Erkrankung – sie sind vor allem deshalb problematisch, weil sie prinzipiell in der Lage sind, im Darmtrakt ihr genetisches Material mit anderen Bakterien auszutauschen und es auf diese Weise zur Entstehung von Resistenzen bei anderen, krankmachenden Bakterien kommen kann“, sagt PD Dr. med. Roger Vogelmann, Sprecher der Arbeitsgemeinschaft Infektiologie der DGVS und Oberarzt der II. medizinischen Klinik der Universitätsmedizin Mannheim. Wichtig zu wissen für Verbraucher: Auch resistente Bakterien werden durch ausreichendes Erhitzen von Fleisch abgetötet und die Wahrscheinlichkeit, diese Erreger aufzunehmen, wird durch sorgfältige Küchen- und Lebensmittelhygiene reduziert.
Die wichtigsten Regeln für gesundes Grillen und Kochen:
- Waschen Sie Ihre Hände oft und gründlich mit Seife – mindestens vor dem Kochen/Grillen und vor dem Essen, aber am besten auch zwischen einzelnen Arbeitsschritten.
- Fleischgerichte gut durchgaren: Empfehlenswert ist eine Kerntemperatur von mindestens 70 Grad Celsius für wenigstens zwei Minuten.
- Frisches Hähnchenfleisch vor dem Verarbeiten mit einem Küchentuch abtupfen, das Küchentuch danach im Müll entsorgen.
- Vorsicht beim Auftauen von gefrorenem Geflügel oder Wild: Das Auftauwasser kann Krankheitserreger enthalten. Flüssigkeit separat aufgefangen und sofort entsorgen (heiß nachspülen).
- Kreuzkontaminationen vermeiden: Bakterien werden häufig von rohen Lebensmitteln auch auf andere Lebensmittel übertragen. Rohe tierische Lebensmittel wie Fleisch deshalb getrennt von anderen Lebensmitteln aufbewahren und beim Verarbeiten separate Küchenutensilien benutzen.
- Nutzen Sie Küchenutensilien, die sich bei möglichst hohen Temperaturen reinigen lassen (bspw. Schneidebretter aus Kunststoff statt aus Holz).
- Achtung: Neben Fleischprodukten können auch anderen frische Lebensmittel mit Krankheitserregern belastet sein, vor allem Produkte mit Rohei oder Rohmilch, Meerestiere, Salate, Sprossen und Tiefkühlobst. Insbesondere ältere und kranke Menschen, Schwangere und Kinder, die ein erhöhtes Risiko für schwere Infektionsverläufe haben, sollten tierische Lebensmittel nur vollständig gegart/abgekocht verzehren und Salate und Sprossen sorgfältig waschen.
Die Deutsche Gesellschaft für Gastroenterologie, Verdauungs- und Stoffwechselkrankheiten (DGVS)
Die Deutsche Gesellschaft für Gastroenterologie, Verdauungs- und Stoffwechselkrankheiten (DGVS) wurde 1913 als wissenschaftliche Fachgesellschaft zur Erforschung der Verdauungsorgane gegründet. Heute vereint sie mehr als 6000 Ärzte und Wissenschaftler aus der Gastroenterologie unter einem Dach. Die DGVS fördert sehr erfolgreich wissenschaftliche Projekte und Studien, veranstaltet Kongresse und Fortbildungen und unterstützt aktiv den wissenschaftlichen Nachwuchs. Ein besonderes Anliegen ist der DGVS die Entwicklung von Standards und Behandlungsleitlinien für die Diagnostik und Therapie von Erkrankungen der Verdauungsorgane – zum Wohle des Patienten.
Effizienz von Solarzellen – Forscher steigern sie in unglaubliche Höhen
(pte) – Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) http://www.mit.edu haben eine Methode entwickelt, um die Leistung von Solarzellen über das bislang angenommene Limit hinaus zu steigern. Ihnen ist es gelungen, mit einem einzigen energiereichen Photon gleich zwei Elektronen freizusetzen. Diese bilden, wenn sie in großen Mengen auftreten, einen elektrischen Strom, der sich für Solarzellen nutzen lässt. Damit könnte sich deren theoretisch möglicher Wirkungsgrad verdoppeln.
Die gewöhnliche Funktionsweise von Solarzellen ist laut dem Forschungsteam zu ineffizient. Jedes Lichtteilchen (Photon) befreit genau ein Elektron aus dem photoelektrischen Material einer Solarzelle, auch wenn es weit mehr Energie enthält, als für die Aktion eigentlich nötig ist. Diese bisher gültige Tatsache begrenzt den theoretisch möglichen maximalen Wirkungsgrad auf 29,1 Prozent – in der Praxis sind es gut 20 Prozent. Die neue Methode soll das wahre Potenzial von Solarzellen entfesseln.
Excitonen absorbieren Licht
Der Schlüssel für die neue Methode liegt in Halbleiter-Materialien, die Excitonen enthalten. Das sind Elektronen-Loch-Paare, die energetisch angeregt sind. „Diese fließen wie Elektronen in einem elektrischen Schaltkreis“, sagt Marc Baldo, Elektrotechniker am MIT. Das Material absorbiert Lichtteilchen, wobei Excitonen entstehen, die sich teilen lassen. Jedes Teil enthält dadurch die Hälfte der Energie, die das Photon abgegeben hat.
Damit ist allerdings noch kein Strom erzeugt. Dazu ist es nötig, die halben Excitonen ins benachbarte Silizium zu transferieren. Dies gelang den Forschern mit allerlei physikalischen Tricks. Im Silizium setzten die angeregten Teilchen jeweils ein Elektron frei. Damit produzierte ein einziges Photon letztlich zwei Elektronen. Weil das nicht immer hundertprozentig gelingt, schätzen die Forscher den damit möglichen Wirkungsgrad auf 35 Prozent.
Methode hat noch Raum für Verbesserung
Der von den Forschern gewünschte Wirkungsgrad ist jedoch noch lange nicht erreicht. Die Koppelung zwischen dem Excitonen-Material und dem Silizium müsse noch verbessert werden, sagt das Forschungsteam. Zusätzlich ist geplant, auf diese spezielle Zelle ein Perowskit-Modul zu setzen, das transparent ist, sodass Photonen die darunter liegende photoelektrische Schicht ungehindert erreichen können, nachdem ein Teil davon in der Perowskit-Schicht bereits Strom erzeugt hat. Diese sogenannte Tandemzelle hätte einen noch höheren Wirkungsgrad.
Das wünschen sich Deutsche Bürger von der Künstlichen Intelligenz
(Gesellschaft für Informatik) – Im Wissenschaftsjahr 2019 – Künstliche Intelligenz des Bundesministeriums für Bildung und Forschung hat die Gesellschaft für Informatik e.V. die Deutschen in einer repräsentativen Allensbach-Umfrage gefragt, welche SciFi-KIs sie sich im Alltag wünschen.
Berlin, 5 Juli 2019 – Sie lassen Sprachassistenten wie Siri, Cortana und Alexa blass aussehen und selbst modernste Service-Roboter haben keine Chance gegen sie: Fiktionale Maschinen in Film und Fernsehen besitzen oftmals übermenschliche Intelligenz und Stärke. Anlässlich des Wissenschaftsjahres 2019 – Künstliche Intelligenz (KI) des Bundesministeriums für Bildung und Forschung hat das Allensbach-Institut für die Gesellschaft für Informatik e.V. (GI) erhoben, welche fiktionalen KIs der Populärkultur sich die deutsche Bevölkerung im Alltag wünschen. Die Umfrage ist Teil des Projektes „#KI50: Künstliche Intelligenz – gestern, heute, morgen“, mit dem die GI in Anlehnung an ihr 50-jähriges Bestehen dazu anregt, über die deutsche KI-Geschichte zu reflektieren, einen Blick nach vorne zu werfen und das Thema einer breiten Öffentlichkeit besser zugänglich zu machen.
Deutsche wünschen sich R2-D2 und K.I.T.T. im Alltag
Sprechende Autos, superstarke Roboter oder kluge Stimmen aus dem Lautsprecher – die Science-Fiction-Popkultur (SciFi) ist voll von intelligenten Maschinen mit unterschiedlichsten Fähigkeiten. Wenn man die deutsche Bevölkerung fragt, welche KI sie sich im Alltag als Assistentin oder Gehilfen wünscht, landet R2-D2 aus Star Wars auf dem ersten Platz. Ein Sechstel (15 %) der Deutschen wünscht sich den lustig piepsenden Droiden im Alltag. Das sprechende und selbstfahrende Auto K.I.T.T. aus der TV-Serie Knight Rider landet mit 13 % auf dem zweiten Platz. Commander Data, den übermenschlich schlauen Roboter aus Star Trek, wünschen sich etwa ein Zehntel der Deutschen (8 %). Bei der Umfrage konnten die Befragten aus insgesamt 15 Science-Fiction-Maschinen mit Künstlicher Intelligenz wählen.
KI kann schon heute Lebens- und Arbeitswelt enorm bereichern
Prof. Dr. Ingo Timm und PD Dr. Matthias Klusch, Sprecher des Fachbereichs „Künstliche Intelligenz“ der Gesellschaft für Informatik sind jedoch überzeugt, KI-Systemen wie Commander Data, K.I.T.T. und Co bleiben noch lange Science Fiction: „Künstliche Intelligenz kann schon heute unsere Lebens- und Arbeitswelt enorm bereichern. Doch sind wir von intelligenten Maschinen mit umfassenden menschlichen Fähigkeiten, wie wir sie aus vielen Science -Fiction-Filmen kennen noch weit entfernt. Heutige KI-Systeme können lediglich einzelne klar abgegrenzte Probleme sehr gut oder sogar viel besser als Menschen lösen.“
Das Thema KI muss breit diskutiert werden
Doch auch, wenn es noch dauert bis komplexe Maschinen-Assistenten vielseitig einsetzbar sind, ist es nach Aussage der Experten wichtig, sich schon heute intensiv und verantwortungsvoll mit diesen Technologien zu beschäftigen: „Wir müssen uns vor Augen führen: KI-Systeme sind nur so gut wie wir sie gestalten können und wollen. Damit sie allen Menschen nutzen und nicht nur einigen wenigen, ist es wichtig, über das Thema KI und Verantwortung in einer breiten Öffentlichkeit transparent und verständlich zu diskutieren. Darüber hinaus gilt es, Menschen mit KI-Kompetenzen auszubilden und sie an der Entwicklung der KI-Zukunft zu beteiligen“, so Timm und Klusch.
Wissenschaftsjahr 2019 – Künstliche Intelligenz
Systeme und Anwendungen, die auf Künstlicher Intelligenz basieren, sind schon heute vielfach Bestandteil unseres Lebens: Industrieroboter, die schwere oder eintönige Arbeiten übernehmen oder smarte Computer, die in kurzer Zeit riesige Datenmengen verarbeiten können – und damit für Wissenschaft und Forschung unverzichtbar sind. Ganz abgesehen von virtuellen Assistenzsystemen, die zu unseren alltäglichen Begleitern geworden sind. Welche Chancen gehen damit einher? Und welchen Herausforderungen müssen wir uns stellen? Welche Auswirkungen hat diese Entwicklung auf unser gesellschaftliches Miteinander? Im Wissenschaftsjahr 2019 sind Bürgerinnen und Bürger aufgerufen, im Dialog mit Wissenschaft und Forschung Antworten auf diese und weitere Fragen zu finden.
Frithjof Nagel
Die Gesellschaft für Informatik e.V. (GI) ist mit rund 20.000 persönlichen und 250 korporativen Mitgliedern die größte und wichtigste Fachgesellschaft für Informatik im deutschsprachigen Raum. 2019 feiert die GI ihr 50-jähriges Gründungsjubiläum. Seit 1969 vertritt sie die Interessen der Informatikerinnen und Informatiker in Wissenschaft, Wirtschaft, öffentlicher Verwaltung, Gesellschaft und Politik. Mit 14 Fachbereichen, über 30 aktiven Regionalgruppen und unzähligen Fachgruppen ist die GI Plattform und Sprachrohr für alle Disziplinen in der Informatik.
Droht Deutschland eine Strom-Versorgungs-Katastrophe ?
(Businessinsider) – Am 15.01.2020 um 19 Uhr könnte Deutschland schon nicht mehr in der Lage sein, Extremsituationen im Stromnetz selbst zu bewältigen. Die vier großen Übertragungsnetzbetreiber 50 Hertz, Amprion, Tennet und TransnetBW prognostizieren dies in ihrem „Bericht der deutschen Übertragungsnetzbetreiber zur Leistungsbilanz 2016-2020“, über den die „Welt“ berichtet. In diesem Bericht werden voraussichtliche Stromeinspeisung und Stromverbrauch gegenübergestellt und ein Stichtag und -Uhrzeit gewählt, an dem erwartungsgemäß der höchste Deckungsbedarf und der niedrigste Speicherwert im Stromnetz herrscht. Unter Betrachtung dieses „Extremwertes“ können die Netzbetreiber „die voraussichtlich kritischste Situation“ im Stromnetz bewerten. Eine Aussage der Eintrittswahrscheinlichkeit trafen die Netzbetreiber nicht.
Nach der Jahreshöchstlast 2016, welche am 7. Dezember eintrat, war eine Reservelast von 27,5 Gigawatt vorhanden, begünstigt durch unerwartet hohe Zufuhr an Windenergie. Am Referenztag 2017 betrug dieser Wert nur noch 3,5 Gigawatt und laut Prognosen soll er in weniger als 24 Monaten im negativen Bereich, bei -0,5 Gigawatt, liegen – und dabei sind Reservekraftwerke schon mit einberechnet. Das Ausmaß einer in diesem Falle eintretenden Unterdeckung ist schwer einzuschätzen.
Prognose der Bundesnetzagentur
Der Bundesverband für Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW) rechnete bisher mit einer Unterdeckung erst zur Abschaltung des letzten Atomkraftwerks und Sicherheitsreserve der Braunkohle im Jahr 2023. Die Bundesnetzagentur äußert sich ebenfalls zu dem Thema. Sie beurteilt die Rechnung der Übertragungsnetzbetreiber als unwahrscheinlich: Die berechnete minimale Erzeugung erneuerbarer Energien sei sehr gering, die angenommene Anzahl der Ausfälle konventionelle Kraftwerke sehr hoch. Beide Ereignisse müssten mit der Jahresspitzenlast zusammenfallen, was „mit größter Wahrscheinlichkeit am 15. Januar 2020 um 19 Uhr so nicht gegeben ist“.
Die Gleichzeitigkeit der Jahresspitzenleistung mit der extrem niedrigen Zugabe von erneuerbaren Energien ist im Winter aufgrund des Klimas dennoch nicht ganz so unwahrscheinlich Durch die niedrigen Temperaturen steigt der Stromverbauch an, die Sonne scheint nur sehr wenig auf die Fotovoltaik-Anlagen und durch die Hochdrucklage generieren auch die Windräder nur sehr wenig Strom.
Was sind die Maßnahmen im Fall einer Unterdeckung?
Sollte der beschriebene Fall der aufgebrauchten Reserven eintreten, müsse man dieses Defizit durch Strom-Importe aus dem europäischen Verbundsystem kompensieren. Durch einen solchen Import kommt es allerdings zu einem Kontrollverlust, denn es besteht keine Garantie, dass in anderen Ländern Überschüsse zum Export bereitstehen. Selbst der Strom-Riese Frankreich muss im Winter Strom importieren. Deshalb bezeichnen die Übertragungsnetzbetreiber eine Untersuchung zur Verlässlichkeit solcher ausländischen Versorgungsbeiträge als notwendig.
Die wachsende Unsicherheit der deutschen Stromversorgung wirft die Frage auf, ob weitere Kohlekraftwerke wirklich kurzfristig stillgelegt werden sollten oder ob die Energiewende noch warten muss. Die Union zeigte sich in Sondierungsgesprächen bereit, durch solche Stilllegungen von Kohlekraftwerken sieben Gigawatt bis 2020 einzubüßen. Das SPD-geführte Wirtschaftsministerium sah in diesem Vorhaben keine Gefahr für die Versorgungssicherheit.
Ab 2023 wird es kritisch
Stefan Kapferer, Vorsitzender der BDEW-Hauptgeschäftsführung, erklärte gegenüber der „WELT“, dass die deutschen Übertragungsnetzbetreiber wahrscheinlich auch für 2019 und 2020 Reserveleistungen im Ausland einkaufen werden, um den Wert der „verfügbaren Leistung“ im positiven Bereich zu halten. Kritisch sah er die Situation ab 2023: „Bis dahin wird die gesicherte Leistung vollständig abgebaut sein“. Die BDEW prognostiziert die Jahreshöchstlast für 2023 auf etwa 81,8 Gigawatt, die gesicherten Leistungen würden aber nur Werte bis etwa 75 Gigawatt erreichen. Durch ähnliche Entwicklungen im Ausland sei „die Hoffnung, die Lücke vollständig durch Import-Strom zu schließen, trügerisch.“
Jonas Grundler
Graphen: Alleskönner aus Kohlenstoff
(KIT) – Die chemische Verbindung Kohlendioxid kennt die Allgemeinheit als Treibhausgas in der Atmosphäre und wegen seines klimaerwärmenden Effekts. Allerdings kann Kohlendioxid auch ein nützlicher Ausgangsstoff für chemische Reaktionen sein. Über eine solche ungewöhnliche Einsatzmöglichkeit berichtet nun eine Arbeitsgruppe des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) in der Fachzeitschrift ChemSusChem. Sie nutzt Kohlendioxid als Ausgangstoff, um das derzeit sehr intensiv untersuchte Technologiematerial Graphen herzustellen. (DOI: 10.1002/cssc.201901404)
Die Verbrennung fossiler Energieträger wie Kohle und Erdöl liefert Energie für Strom, Wärme und Mobilität, aber führt auch zum Anstieg der Kohlendioxidmenge in der Atmosphäre und damit zur Klimaerwärmung. Diese Kausalkette zu durchtrennen, motiviert Wissenschaftler alternative Energieträger zu suchen, aber auch alternative Nutzungsformen für Kohlendioxid. Eine Möglichkeit könnte sein, das Kohlendioxid als günstigen Ausgangsstoff für die Synthese von Wertstoffen zu sehen und somit in den wirtschaftlichen Verwertungskreislauf – unter Umständen sogar gewinnbringend – wiedereinzuführen.
Ein Vorbild dafür findet sich in der Natur: Bei der Fotosynthese in den Blättern von Pflanzen entsteht aus Licht, Wasser und Kohlendioxid wieder Biomasse und der natürliche Stoffkreislauf ist geschlossen. In dem Prozess ist es die Aufgabe des metallbasierten Enzyms RuBisCo, das Kohlendioxid aus der Luft aufzunehmen und für die weiteren chemischen Reaktionen in der Pflanze nutzbar zu machen. Von dieser metallenzymbasierten natürlichen Umwandlung inspiriert stellen nun Forscherinnen und Forscher am KIT einen Prozess vor, in dem das Treibhausgas Kohlendioxid zusammen mit Wasserstoff mit Hilfe von speziell präparierten, katalytisch aktiven Metalloberflächen bei Temperaturen bis zu 1000 Grad Celsius direkt in das Technologiematerial Graphen überführt wird.
Graphen ist die zweidimensionale Form des chemischen Elementes Kohlenstoff, welches interessante elektrische Eigenschaften aufweist und daher für zukünftige, neuartige Elektronikbauteile in Frage kommt. Seine Entdeckung und Handhabbarmachung im Jahre 2004 führte zu weltweiter, intensiver Forschung und brachte den Entdeckern Andre Geim und Konstanin Novoselov 2010 den Nobelpreis für Physik ein. Die beiden nahmen das Graphen händisch per Klebeband von einem Block Graphit ab.
Eine Zusammenarbeit mehrerer Arbeitsgruppen am KIT stellt nun in der Fachzeitschrift ChemSusChem eine Methode vor, Graphen mittels einem Metal-Katalysator aus Kohlendioxid und Wasserstoff abzuscheiden. „Wenn die Metalloberfläche das richtige Verhältnis von Kupfer und Palladium aufweist, findet die Umwandlung von Kohlendioxid zu Graphen direkt in einem einfachen einstufigen Prozess statt“, erklärt der Leiter der Studie, Professor Mario Ruben, vom Arbeitskreis Molekulare Materialien am Institut für Nanotechnologie (INT) und am Institut für Anorganische Chemie (AOC) des KIT. In weiteren Experimenten gelang es den Forschern sogar, das Graphen mit mehreren Schichten Dicke herzustellen, wie es für mögliche Anwendungen in Batterien, elektronischen Bauteilen oder Filtermaterialien interessant sein könnte. Das nächste Forschungsziel der Arbeitsgruppe ist es nun, aus dem gewonnen Graphen funktionierende elektronische Bauteile zu formen. Kohlenstoffmaterialien wie Graphen und magnetische Moleküle könnten die Bausteine für zukünftige Quantencomputer sein, die ultraschnelle und energieeffiziente Berechnungen ermöglichen, aber nicht auf der binären Logik heutiger Computer fußen.
Knochen heilen mit Eierschalen ?
(pte) – Eierschalen könnten künftig zum Einsatz kommen, um Knochendefekte durch Unfälle, Kriegseinwirkungen, Krebs oder fortschreitendes Alter zu heilen, und zwar weitaus schneller als bisher. Ein entsprechendes Verfahren haben Forscher an der University of Massachusetts in Lowell entwickelt. Dabei entstehen mithilfe der Eierschalen und körpereigener Zellen Implantate, die für den Patienten gut verträglich sind.
Immunsystem akzeptiert Eierschalen
Das Team um Assistenzprofessorin Gulden Camci-Unal zerstampft die Eierschalen und vermischt sie mit einem Hydrogel, das ist ein Gemisch aus feinen Kunststoffteilchen, die kein Wasser enthalten, und Wasser. Dieses Gel ist ein Gerüst, auf dem sich im Labor Knochenzellen züchten lassen. Die Zellen werden dem Patienten entnommen, der die Knochenspende erhalten soll. Nach Abschluss der Kultivierung wird das Knochenstück implantiert.
Die Eierschalen, die vor allem aus Calciumkarbonat bestehen, verbessern die Fähigkeit der entnommenen Knochenzellen, zu wachsen und auszuhärten. Das beschleunigt den Heilungsprozess. Da die Zellen dem Patienten entnommen wurden, ist die Immunantwort des Körpers nach der Transplantation des neu gezüchteten Knochenteils gering oder bleibt ganz aus, obwohl Eierschalen ja Fremdkörper sind.
Kleine Entlastung für die Umwelt
„Wir sind die ersten, die Eierschalen-Teilchen einsetzen, um in einem Hydrogel Knochenzellen zu züchten“, so Camci-Unal. „Wir sind total begeistert von unserem Verfahren und haben bereits ein Patent beantragt.“ Sie glaubt, dass es auch auf anderem Weg genutzt werden kann. So ließen sich auch Knorpel für verschlissene Gelenke oder Zähne züchten. Selbst Sehnen sind mit dieser Technik herstellbar, sagt die Forscherin. Eierschalen könnten in Zukunft womöglich auch eingesetzt werden, um Proteine, Peptide, Wachstumsfaktoren, Gene und Medikamente zum Zielort im Körper zu transportieren.
Camci-Unal sieht zudem einen positiven Effekt für die Umwelt. Jährlich fielen Mio. Tonnen Eierschalen in Privathaushalten und der Lebensmittelindustrie an. Deren Umfunktionierung könne die Umwelt entlasten. Allerdings dürften sich nur kleine Mengen medizinisch nutzen lassen. Die Forscherin liebt ungewöhnliche Ansätze. Im vergangenen Jahr hatte sie mit ihrem Team Strukturen für das Wachstum von Biomaterialien entwickelt, die sich an der japanischen Papierfaltkunst Origami orientierten.
Wolfgang Kempkens
Wetter wird durch Urin von Schweinen und anderen Lebewesen beeinflusst
(KIT) – In zwölf bis 18 Kilometern Höhe über dem Mittleren Osten und Asien erstreckt sich die Asiatische Tropopausen-Aerosolschicht (ATAL). Diese Ansammlung von Aerosolen wurde 2011 zum ersten Mal im asiatischen Monsun nachgewiesen, ihre Zusammensetzung und Wirkung waren bisher jedoch nicht erforscht. Ein europäisches Konsortium von Wissenschaftlern konnte nun erstmals zeigen, dass diese Schicht aus kristallinem Ammoniumnitrat besteht. Wie dieses in der oberen Troposphäre entsteht haben die Klimaforscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) in der Wolkenkammer AIDA nachgewiesen. Seine Ergebnisse stellt das Konsortium in der Zeitschrift Nature Geoscience vor.
Das Forscherteam hat mit einer hoch spezialisierten Kombination aus Fernerkundungsmessungen, in-situ-Messungen, meteorologischen Modellrechnungen, dezidierten Labormessungen und detaillierten numerischen Simulationen die Verteilung und Zusammensetzung der Aerosole in der ATAL untersucht. Aerosole sind kleinste Schwebeteilchen aus vielfältigen natürlichen und vom Menschen verursachten Quellen. In der Atmosphäre dienen sie als Kondensationskerne, an die sich gasförmiger Wasserdampf anlagert und dadurch Wolkentröpfchen bildet. Das Team konnte nun erstmals ein Forschungsflugzeug in die oberen Stockwerke des asiatischen Monsuns bringen und dort Schlüsselprozesse von globaler Bedeutung erforschen. Die verschiedenen Methoden und Instrumente ergänzten sich so, dass sie die Messwerte gegenseitig bestätigen konnten. Beteiligt waren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), des Forschungszentrums Jülich (FZJ), der Johannes Gutenberg-Universität und des Max-Planck-Instituts für Chemie in Mainz, des Alfred-Wegener-Instituts, der Bergischen Universität Wuppertal sowie des Laboratoire de Météorologie Dynamique in Paris und des Istituto di Scienze dell’Atmosfera e del Clima in Rom.
„Überraschenderweise konnten wir in weiten Teilen der ATAL kristallines Ammoniumnitrat als Hauptbestandteil nachweisen“, erklärt Dr. Michael Höpfner vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung – Atmosphärische Spurengase und Fernerkundung des KIT. Die unerwarteten Ergebnisse, die unter anderem das Messinstrument GLORIA des KIT und des Forschungszentrums Jülich lieferte, konnten die Klimaforscher in der „Wolkenkammer“ AIDA am KIT bestätigen: „Unsere Experimente zeigten, dass, entgegen der allgemeinen Lehrmeinung, flüssige Ammoniumnitrat-Tröpfchen bei kleinen, hauptsächlich schwefelhaltigen Verunreinigungen und minus 50 Grad zu festen Teilchen kristallisieren, die auch bei den Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsbedingungen der oberen Troposphäre bestehen bleiben“, so Dr. Robert Wagner vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung – Atmosphärische Aerosolforschung des KIT. Mit Satellitenbeobachtungen konnten die Forscher tatsächlich große Mengen Ammoniumnitrat-Aerosole über Asien zurück bis ins Jahr 1997 nachweisen – ein Jahr, in dem die ATAL als noch nicht existent galt.
„Damit haben wir das langjährige Rätsel über die Zusammensetzung der ATAL gelöst“, sagt Michael Höpfner. Denn bisher galt es als unwahrscheinlich, dass dieses Aerosol in solch großen Höhen vorkommt, da Regen das Vorläufergas Ammoniak sehr schnell aus der Atmosphäre wäscht. „Jedoch konnten wir beispiellose Ammoniak-Konzentrationen während des asiatischen Monsuns feststellen: Die Werte sind bis zu 50 Mal höher als in zurückliegenden Messungen“, so Höpfner. Seinen Ursprung hat dieses Ammoniak vor allem in der Landwirtschaft, besonders bei der Viehhaltung und der Düngemittelanwendung. In Asien sind heute die höchsten Ammoniak-Emissionen festzustellen. Während des Monsuns werden die verschmutzen Luftmassen von der Landoberfläche in Höhen bis zu 18 Kilometer transportiert. Hier reagiert Ammoniak zu Ammoniumnitrat, einem Aerosol, das sowohl die Bildung als auch die Eigenschaften von Wolken beeinflusst.
„Unsere Daten beweisen zum ersten Mal, dass Ammoniumnitrat-Aerosole in der oberen Troposphäre während des asiatischen Monsuns allgegenwärtig sind“, sagt Höpfner. Diese Ergebnisse sind vor allem für die Wechselwirkungen von Wolken und Aerosolen wichtig, eine der größten Unsicherheiten in der Klimamodellierung. Zudem belegen sie, dass das am Boden emittierte Ammoniak großen Einfluss auf die Prozesse in der oberen Troposphäre – und möglicherweise das asiatische Klima – hat.
Ammoniak auf der Spur: Messinstrument GLORIA und Wolkenkammer AIDA
Die Flugzeugkampagne war Teil des Projekts StratoClim, in dem 37 wissenschaftliche Organisationen aus elf europäischen Ländern, den USA, Bangladesch, Indien und Nepal unter Leitung des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung zusammenarbeiten. Das Höhenforschungsflugzeug M55-Geophysika trug dabei 25 speziell entwickelte Messinstrumente in Flughöhen von über 20 Kilometern Höhe, etwa zweifach höher als übliche Flugzeuge erreichen können. Ein wesentliches Messinstrument an Bord der Geophysika war das Infrarotspektrometer GLORIA (Gimballed Limb Observer for Radiance Imaging of the Atmosphere), welches die Höhenverteilung unterschiedlichster Spurengase entlang des Flugpfads misst. Bei ihren Flügen hatten die Forscher insbesondere Ammoniak im Blick, da es maßgeblich an der Bildung von Aerosolpartikeln beteiligt ist. GLORIA ist das derzeit einzige Instrument, das Ammoniak in diesen Höhen messen kann.
Mit Daten des Satelliteninstruments MIPAS (Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding) des IMK-ASF am KIT, das zwischen 2002 und 2012 gleichzeitig die Höhenverteilung von mehr als 30 Spurengasen vermaß, konnten die Wissenschaftler erstmals simultan die globale Verteilung von Ammoniak und Ammoniumnitrat erfassen. Die Wissenschaftler nutzten für ihre Untersuchungen auch die Anlage AIDA (Aerosol-Interaktionen und -Dynamik in der Atmosphäre) am Campus Nord des KIT. Sie bietet weltweit einzigartige Möglichkeiten, Aerosol- und Wolkenprozesse unter atmosphärischen Bedingungen zu untersuchen. In der Anlage lassen sich alle in der unteren und mittleren Atmosphäre vorkommenden Temperatur- und Druckverhältnisse simulieren.
Sarah Werner
Was bedeutet Freiheit ? Das Magazin der Leibniz-Forschungsgemeinschaft
(Leibniz-Institut) – Frei von staatlichen Eingriffen zu denken und zu leben, mag für uns in Deutschland alltäglich sein – aber es ist nicht selbstverständlich. Unsere grundlegenden Rechte schützt seit mittlerweile 70 Jahren das Grundgesetz, auch mit dem Grundrecht auf Wissenschaftsfreiheit, das freie Forschung und Erkenntnisse für alle ermöglicht. Andernorts kämpfen Menschen bis heute für ein selbstbestimmtes Leben. Wie kann Freiheit ein globales Gut werden?
Freie Forschung braucht unter anderem Autonomie, die Möglichkeit, Ergebnisse frei zu publizieren und finanzielle Förderung. In vielen Ländern finden Forschende diese Bedingungen heute vor; in anderen haben sie mit Repression und staatlichen Eingriffen zu kämpfen. Mit der Publizistin Carolin Emcke und der ungarischen Historikerin Andrea Petö haben wir über Wissenschaftsfreiheit gesprochen – und über ihre Gegner.
Am Leibniz-Zentrum für Zeithistorische Forschung befasst sich die Historikerin Juliane Fürst mit Freigeistern in Zeiten des Kalten Krieges: Inspiriert von den Hippies in den USA träumten in den 1960er Jahren auch in der Sowjetunion junge Menschen von Liebe, Frieden und Rock ’n’ Roll. Doch ihre Suche nach Freiheit brachte die Blumenkinder des Ostens in Konflikt mit dem Regime.
Weltweit erleiden Schätzungen zufolge jährlich 130.000 Menschen eine Querschnittslähmung als Folge eines Unfalls, andere schränkt sie von Geburt an massiv in ihrer Bewegungsfreiheit ein. Am DWI – Leibniz-Institut für Interaktive Materialien in Aachen forscht Laura De Laporte an einer Therapie für Rückenmarksverletzungen. Angetrieben wird sie dabei auch von ihrer persönlichen Geschichte.
Außerdem lesen Sie in leibniz:
Freie Köpfe: Im Mathematischen Forschungsinstitut Oberwolfach treffen sich die Koryphäen des Fachs zum Gedankenaustausch – in Workshops oder bei einer Wanderung durch den Schwarzwald.
Wiederansiedlung: Überfischung, Umweltverschmutzung und Dämme haben den Stör aus Deutschlands Gewässern verdrängt. Leibniz-Forscher arbeiten an seiner Rückkehr.
Homosexuelle Emanzipation: Im Interview spricht der Historiker Michael Schwartz über eine Erfolgsgeschichte mit dunklen Kapiteln und Rückschlägen.
Willensfrage: Wie frei sind unsere Entscheidungen wirklich?
Staubfrei: Selbst winzigste Partikel müssen draußen bleiben. Zu Besuch im Reinraum des IHP – Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik.
Autokratie: Um an der Macht zu bleiben, beschneiden autokratische Regime die Freiheiten ihrer Bürger – und greifen dazu auch auf demokratische Mittel zurück.
Forschungspolitik: Mit Bundesarbeitsminister Hubertus Heil und Wilhelm Bauer vom Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation hat Leibniz-Präsident Matthias Kleiner über die digitalen Arbeitswelten der Zukunft gesprochen.
Resilienz: Am Römisch-Germanischen Zentralmuseum – Leibniz-Forschungsinstitut für Archäologie untersucht Alexandra W. Busch, was Gesellschaften widerstandsfähig macht.
Nur so ein Vorschlag: In seiner Kolumne lädt Leibniz-Präsident Matthias Kleiner dieses Mal zum Seilspringen ein.
Die Leibniz-Gemeinschaft
Die Leibniz-Gemeinschaft verbindet 95 selbständige Forschungseinrichtungen. Ihre Ausrichtung reicht von den Natur-, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Raum- und Sozialwissenschaften bis zu den Geisteswissenschaften. Leibniz-Institute widmen sich gesellschaftlich, ökonomisch und ökologisch relevanten Fragen. Sie betreiben erkenntnis- und anwendungsorientierte Forschung, auch in den übergreifenden Leibniz-Forschungsverbünden, sind oder unterhalten wissenschaftliche Infrastrukturen und bieten forschungsbasierte Dienstleistungen an. Die Leibniz-Gemeinschaft setzt Schwerpunkte im Wissenstransfer, vor allem mit den Leibniz-Forschungsmuseen. Sie berät und informiert Politik, Wissenschaft, Wirtschaft und Öffentlichkeit. Leibniz-Einrichtungen pflegen enge Kooperationen mit den Hochschulen – u.a. in Form der Leibniz-WissenschaftsCampi, mit der Industrie und anderen Partnern im In- und Ausland. Sie unterliegen einem transparenten und unabhängigen Begutachtungsverfahren. Aufgrund ihrer gesamtstaatlichen Bedeutung fördern Bund und Länder die Institute der Leibniz-Gemeinschaft gemeinsam. Die Leibniz-Institute beschäftigen knapp 20.000 Personen, darunter etwa die Hälfte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Der Gesamtetat der Institute liegt bei mehr als 1,9 Milliarden Euro.
Künstliches Knie- und Hüftgelenk: Darauf muss man achten ! Mit einer Einleitung von Jean Pütz
Liebe Besucher meiner Homepage !
Vor zwei Jahren, getrieben durch Knie- und Hüftschmerzen, meinte mein Orthopäde, ich käme um eine entsprechende Operation nicht umhin, ein künstliches Knie- als auch Hüftgelenk einsetzen zu lassen.
Um das zu verhindern, ging ich regelmäßig zum Physiotherapeuten, allerdings ohne besonderem Erfolg, die Schmerzen blieben.
Also versuchte ich es mit schmerzlindernden Medikamenten. Morgens und abends nahm ich jeweils 600 mg Ibuprofen ein. Nach etwa zwei Monaten stellte mein Hausarzt fest, dass meine Nieren sehr geschädigt waren und ich Gefahr laufe, Dialyse-Patient zu werden.
Gott sei Dank erkannte dieser Arzt, dass es am Ibuprofen lag. Er verschrieb mir ein anderes Medikament und die Nieren regenerierten sich wieder. Es war also noch nicht zu spät.
Dabei erfuhr ich nebenbei, dass dieses Schicksal so manchem Sportler nicht erspart geblieben ist. Bei Sportarten, bei denen Schmerzen unvermeidlich sind, ist das leider heute noch ein probates Mittel, die Schmerzempfindlichkeit zu vermindern. Einige Sportler prozessieren sogar in diese Richtung.
Die Erlösung, was mich betrifft, kam unerwartet. Einer meiner guten Freunde aus jugendlichen Jahren, den ich zufällig traf, schickte mir ein geheimnisvolles Paket. Der Inhalt entpuppte sich als 500 g Hagebuttenpulver, das aus getrockneten und feingemahlenen Früchten der Heckenrose bestand. Als Kinder benutzen wir die Kerne als Juckpulver.
Zunächst war ich skeptisch und lies es unbeachtet liegen, bis meine Schmerzen mich dazu trieben, es zumindest einmal zu versuchen, obwohl ich im Internet keine seriöse Erklärung fand, dass es zur Behandlung von Gelenkschmerzen geeignet wäre.
Jeden Morgen nahm ich daraufhin zunächst einmal ohne besondere Erwartung einen gehäuften Teelöffel dieses Pulvers, eingerührt in ein wenig Joghurt oder Apfelmus. Wider allen Erwartungen waren nach acht Tagen meine Schmerzen wie weggeblasen. Selbst heute, nach mehr als einem Jahr, bin ich weitgehend schmerzfrei. Das gilt sogar für mein Schultergelenk, welches mich Jahrzehnte gepeinigt hat.
Daraufhin setzte ich eine private, nicht wissenschaftlich exakte Forschung an und verteilte an mir bekannte Leidensgenossen kleinere Mengen dieses Pulvers. Tatsächlich meldeten bis zu 80% eine Schmerzlinderung.
Den Tipp gebe ich auch deswegen weiter, weil Hagebuttenpulver ein normales Lebensmittel ist. Sehr vitaminhaltig und reich an sekundären Pflanzenstoffen, also praktisch ohne Risiko, es sei denn, der Körper reagiert allergisch auf diesen Stoff – allerdings sehr selten.
Außerdem ist es sehr preiswert. Ich beziehe es über das Internet. Da kosten 500 g zwischen 12,00 und 20,00 €, womit man drei Monate auskommt.
Klicken Sie auf dieser Homepage auf ‚Produkte‘. Da habe ich, wie früher bei den Hobbythek-Sendungen, dafür gesorgt, dass Sie es in kontrollierter Qualität beziehen können. Um Missverständnissen vorzubeugen, ich verdiene an diesem Produkt keinen Cent.
Dieser erstaunlichen Eigenschaft des Hagebuttenpulvers müsste sich im Übrigen die seriöse Forschung intensiv widmen. Aber ich weiß, dass die Forschung im Argen liegt – gerade was Naturstoffe anbelangt. Weil damit kein Geld zu verdienen ist, denn es lässt sich nicht patentieren. Das gilt auch für das vielseitig einsetzbare Teebaumöl, welches immer noch nicht als Medikament, sondern als ’nur für kosmetische Zwecke geeignet‘ verwendet werden darf. Diesem Thema habe ich mit einem Kollegen ein Hobbythek-Buch unter dem Titel ‚ Tausendsassa Teebaumöl‘ gewidmet, welches leider vergriffen ist, aber immer noch antiquarisch bezogen werden kann.
Welche Risiken – vielleicht nicht notwendige – künstliche Gelenke mit sich bringen, erklärt der folgende Bericht.
Ihr Jean Pütz
(Deutsche Gesellschaft für Endoprothetik e. V.) – Die Infektion eines künstlichen Hüft- oder Kniegelenks gehört zu den gefürchtetsten Komplikationen in der Endoprothetik (1). Sie kann auch noch Jahrzehnte nach der Implantation auftreten – und zieht dann oft langwierige und aufwendige Behandlungen mit mehreren Operationen nach sich. Erreger aus einem Infektherd können sich über die Blutbahn auf das Implantat ausbreiten und dort vermehren. Träger von Gelenkprothesen sollten deshalb jedwede Infektion und Entzündung ernst nehmen und sich im Zweifel ärztlich beraten lassen, empfiehlt die AE – Deutsche Gesellschaft für Endoprothetik. Die Fachgesellschaft rät, auch kleine Wunden, entstanden etwa beim Nägel schneiden, bei der Gartenarbeit, oder beim Spiel mit dem Haustier, immer sofort fachgerecht zu desinfizieren und im weiteren Heilungsverlauf im Auge zu behalten. Treten Beschwerden wie Rötung und Schwellung des Gelenks und vor allem anhaltende Belastungsschmerzen auf, sollten diese umgehend vom Arzt abgeklärt werden.
Mit etwa 440 000 Implantationen im Jahr gelten Hüft- und Knieprothesen als sichere und höchst erfolgreiche Maßnahmen zur Wiederherstellung von Schmerzfreiheit, Mobilität und sozialer Teilhabe. Dennoch erleiden etwa 0,5 bis zwei Prozent aller Patienten eine sogenannte periprothetische Infektion ihres Hüft- oder Kniegelenks (1). „Die Besiedelung mit schädlichen Bakterien kann sowohl in der frühen Phase nach der Operation als auch Monate bis Jahre danach auftreten“, sagt Professor Dr. med. Rudolf Ascherl, Präsident der AE und Direktor der Klinik für spezielle Chirurgie und Endoprothetik am Krankenhaus in Tirschenreuth. Dabei rufen die Erreger zunächst eine Entzündung in der Implantatumgebung hervor. Später löst sich der prothesentragende Knochen auf. Schmerzen und eine Lockerung des künstlichen Gelenks sind die Folge.
Neben den periprothetischen Infektionen, bei denen Bakterien bereits in seltenen Fällen im Rahmen der Operation eingebracht wurden, entstehen Implantatinfekte auch durch Zirkulation von Erregern im Blut. „Auslöser dieser über den Blutweg gestreuten Infektionen können größere Entzündungen, etwa von Blase oder Lunge sein“, sagt Professor Karl-Dieter Heller AE-Vizepräsident aus Braunschweig und Chefarzt der Orthopädischen Klinik am Herzogin Elisabeth Hospital in Braunschweig. Als weitere mögliche Ursachen kommen aber auch Bakterienquellen wie offene Beine (Durchblutungsstörungen), eine blutig verlaufende Zahnbehandlung, eine Darmspiegelung, bei der Polypen abgetragen werden, oder eine eher unscheinbare Verletzung beim Heimwerken in Frage“, so Ascherl, der auf die Behandlung von periprothetischen Infektionen spezialisiert ist.
„Trägt der Patient weitere Fremdkörper, etwa künstliche Herzklappen, die sich infiziert haben, können auch diese Keime auf die Gelenkprothese verschleppt werden.“
Normalerweise schützt das Immunsystem den Körper vor einer Ausbreitung von Infekten und eliminiert Keime, die über den Blutweg streuen. Ein Implantat ist jedoch ein unbelebter Fremdkörper. Er kann sich nicht selbst vor der Besiedelung mit Bakterien schützen (2). „Deshalb bleiben Bakterien dort bevorzugt haften. Da sie sich auf der künstlichen Oberfläche ungestört vermehren können, sind sogar schon verhältnismäßig wenige Keime in der Lage, eine ernsthafte Infektion auszulösen“, erläutert Ascherl die Problematik. Auf der Oberfläche der Prothesen beginnen sie bereits innerhalb von wenigen Tagen, einen Schleimfilm zu bilden. „Bakterien, die sich innerhalb dieses sogenannten Biofilms befinden, sind vor dem Angriff durch Antibiotika und des Immunsystems geschützt“, so der Orthopäde und Unfallchirurg weiter. Eine realistische Chance, die Infektion durch Antibiotika in den Griff zu bekommen, besteht deshalb nur in den ersten drei Wochen nach Beginn der Symptome.“ Umso wichtiger sei es, schnell eine Behandlung einzuleiten.
„Patienten mit einem künstlichen Gelenk sollten deshalb ihr Leben lang ihren Körper von Kopf bis Fuß besonders aufmerksam pflegen“, so Ascherl. Und er betont: „Schmerzen am operierten Gelenk sind immer ein Alarmzeichen und müssen umgehend vom Arzt abgeklärt werden.“
Die anspruchsvolle Behandlung eines Protheseninfektes setze sehr viel Erfahrung voraus. Zudem sei eine enge Zusammenarbeit verschiedener Fachdisziplinen, etwa Mikrobiologen, Infektiologen, Internisten, Orthopäden und Fachpflegekräften wesentlich, betont der Experte. „Am besten sind Betroffene deshalb in einem spezialisierten Zentrum aufgehoben“, sagt auch Professor Carsten Perka, Generalsekretär der AE und Ärztlicher Direktor des Centrums für Muskuloskeletale Chirurgie, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie an der Charité. Doch die adäquate Versorgung sei unterfinanziert, so Ascherl weiter: „Die wenigen Zentren, die sich hierzulande dieser Patienten noch annehmen, weisen jährliche Finanzierungslücken in Millionenhöhe auf.“ Hier müsse von der Politik dringend nachgebessert werden, fordert der Präsident der AE.