Archiv der Kategorie: Wissenschaft

In der Wissenschaft wird fleißig gearbeitet und geforscht, jedoch braucht es ab und an auch einen klugen Gedanken. Denn wenn alle Berechnungen versagen ist dies nicht Zufall, sondern Unwissen.

Bernd Sternal

Drohnen im Einsatz: moderne Technologie rettet Leben

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Mit fortschreitenden medizinischen Kenntnissen fällt es Ärzten, Sanitätern und anderem medizinischen Personal leichter,Leben zu retten, als es noch vor einigen Jahren der Fall war. Auch wenn längst nicht alle Krankheiten geheilt und Verletzungen kuriert werden können, lässt der stetige Fortschritt hoffen, dass in der Zukunft noch viel mehr möglich sein wird als heute. Das gilt aber nicht nur für die Kenntnisse und Heilungsmethoden, sondern auch für die Technologie, die zum Einsatz kommt.

Drohnen erfreuen sich in zahlreichen Bereichen großer Beliebtheit. Die fliegenden Objekte lassen sich zu unterschiedlichen Zwecken einsetzen, und das nicht nur zur eigenen Belustigung,sondern auch in sehr ernsten Angelegenheiten. So gestaltet sich beispielsweise die Überwachung mithilfe der einfach zu steuernden Objekte besonders einfach und komfortabel. Drohnen können aber auch in der Lage sein, Menschenleben zuretten – so geschehen zum Beispiel in Australien, wo zwei junge Männer beim Schwimmen von einer starken Strömung überrascht wurden und in Seenot gerieten. Eine erst kürzlich erworbene Drohne wurde daraufhin von den Rettungsschwimmern losgeschickt, um die Verunglückten zu finden und zu retten. Das Pilotprojekt,das erst wenige Tage zuvor gestartet war, war ein Erfolg auf ganzer Linie.

Für die lebensrettende Drohne war es kein Problem, den Seekilometer binnen nur einer Minute zurückzulegen. Rettungsschwimmer hätten bei ruhiger See dafür die sechsfache Zeit benötigt – bei der vorherrschenden Strömung war an ein Heranschwimmen aber gar nicht zu denken! Als die Drohne die jungen Männer erreicht hatte, warf sie eine Schwimmhilfe ab, an der sie sich fest- und über Wasser halten konnten. Die Rettung der in Seenot geratenen Jugendlichen gelang so problemlos. Aufgrund des erfolgreichen Einsatzes werden Drohnen in Zukunft häufiger im Bereich Seerettung eingesetzt werden. Und das ist noch nicht alles; auch in der Bergrettung erweisen sich die Flugobjekte als überaus sinnvoll. Hier können aufgrund der geringen Größe und hohen Wendigkeit der Drohnen Regionen erreicht werden, in die Menschen nicht vordringen können.Im Vergleich zu Helikoptern haben sie daher einen entscheidenden Vorteil.Darüber hinaus lassen sie sich auch bei schlechter Sicht oder bei Nacht einsetzen.

Auch im Alltag gibt es für Drohnen zahlreichen Verwendungsmöglichkeiten in der Menschenrettung. Verirrt sich etwa ein Alzheimer-Patient, kann dieser mithilfe der vielseitigen Flugobjekte gezielt gesucht und gefunden werden – und das effektiver und mit deutlich weniger Aufwand als mit einem Suchtrupp. Denkbar ist auch der Einsatz bei einem Hauseinsturz mit Verschütteten. Feststeht, dass Drohnen in Zukunft immer häufiger und vielseitiger im Rettungsbereich als vielseitiger Helfer Verwendung finden werden.

Autoreifen aus russischer Pusteblume

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Ein moderner Autoreifen besteht heute aus vielen verschiedenen Materialien, entscheidender Hauptbestandteil ist jedoch seit Anbeginn der Reifenherstellung Naturkautschuk.
Der Naturkautschuk wird heute sowohl in Südostasien wie in Mittel- und Südamerika hauptsächlich aus dem ursprünglich nur im Amazonasbecken vorkommenden Kautschukbaum (Hevea brasiliensis) gewonnen.
Damit ist eine enorme Importabhängigkeit verbunden, die bereits im Zweiten Weltkrieg zu Problemen führte. Bereits seit den 1930 Jahren gab es daher in der Sowjetunion, und später in Hitler-Deutschland, Versuche und Bestrebungen diesen Kautschuk aus einheimischen Pflanzen zu gewinnen. Im Fokus stand dabei die Pusteblume – gewöhnlicher Löwenzahn -, jedoch mangelte es damals an genügend geeigneten Pflanzen sowie an der Extraktionstechnik.

Jetzt hat der Reifenhersteller Continental einen neuen Anlauf genommen und dazu Spezialisten mit ins Boot genommen: die Westfälische Wilhelms-Universität Münster, das Frauenhofer-Institut für Molekularbiologie sowie das Julius-Kühn-Institut Quedlinburg (Bundesforschungs-Institut für Kulturpflanzen).
Was aber ist Naturkautschuk eigentlich, der für Reifen bis heute unersetzlich ist?
Es ist eine kolloide Dispersion in einer wässrigen Lösung (Serum). Hauptbestandteil des Kolloids ist ein Polymer aus Isopren-Einheiten, das cis-1,4-Polyisopren; andere Stoffe sind Proteine und Harze, die die Kolloide stabilisieren. Viele andere Pflanzenarten liefern ebenfalls cis-1,4-Polyisopren von unterschiedlicher Qualität, werden jedoch wenig oder nicht genutzt. Es fehlt bei diesen potentiellen Lieferanten einfach die Menge an Pflanzen und/oder die entsprechenden Gewinnungstechnologien.
Nach jahrelanger Arbeit gibt es nun eine erste Alternative: Der Russische Löwenzahn (Taraxacum kok-saghyz) ist eine Pflanzenart aus der Gattung Löwenzahn (Taraxacum) in der Familie der Korbblütler (Asteraceae). Sie ist ursprünglich in Kasachstan und im westlichen Xinjiang beheimatet. Der Kautschuk ist beim Löwenzahn – der Pusteblume – in der Wurzel enthalten – wir alle kennen diesen weißen klebrigen Saft. Der russische Löwenzahn ist gegenüber dem einheimischen kleiner und hat einen viel hören Kautschukgehalt. Seine Wurzel besteht zu 15 Prozent aus Kautschuk.
Der Leiter dies Forschungsteam, Professor Dirk Prüfer, von der Universität Münster berichtet, das schon bei den ersten Experimenten klar war, dass der Kautschuk des Löwenzahns genau so gut ist, wie der vom Kautschukbaum. Inzwischen ist der Löwenzahn vom Quedlinburger Züchterinstitut so optimiert worden, dass der Kautschuk-Gehalt stabil ist.

Bei der Standortwahl für das Versuchslabor kam der Zufall zu Hilfe. Professor Prüfer stellte diese Idee 2013 auf Biotechnologie-Tagen in Anklam vor und stieß in der Stadt auf großes Interesse. Es gab ausreichend geeignete Böden in der Umgebung und auch Landwirte, die bereit waren dieses „Unkraut“ auch anzubauen. Zudem kannte man sich aus, mit der Verarbeitung von Wurzeln, denn in Anklam produziert die einzige Zuckerfabrik in Mecklenburg-Vorpommern.
Technologien wurden entwickelt, Extraktionsverfahren, der russische Löwenzahn wurde züchterisch behandelt und versuchsweise angebaut. 2017 bauten Landwirte von vier Unternehmen rund um das nahe gelegene Ducherow erstmals im landwirtschaftlichen Kontext Löwenzahn auf etwa 30 Hektar an. Vor kurzem wurde nun die Ernte eingefahren. Das Blattgrün blieb dabei auf dem Acker, die Wurzeln wurden nach Anklam gebracht. Über eine Auswilderung dieses Löwenzahns muss man sich nach Aussagen von Prof. Prüfer nicht sorgen, dies sei züchterisch gelöst worden. Jedoch bestehe das Ziel größere Wurzeln zu bekommen und einen Ertrag von einer Tonne Kautschuk pro Hektar Anbaufläche zu erzielen; das würde dem Ertrag von Kautschuk-Plantagen entsprechen.
Jetzt wurde in Anklam von Continental ein Forschungs- und Versuchslabor eröffnet. Dort werden die Löwenzahn-Wurzeln in Mahlwerken mir Wasser zerquetscht, wobei der Kautschuk herausgewaschen wird. Dazu seien keine giftigen Lösungsmittel notwendig, wie versichert wird. Die Rückstände sollen dann zukünftig in Biogasanlagen verarbeitet werden.
Eine tolle Idee, die sich hoffentlich wirtschaftlich umsetzen lässt: Es wäre unserer Landwirtschaft zu wünschen und auch ökologisch wäre es ein Schritt nach vorn.

Liquid Biopsy – eine revolutionäre Technologie zur Krebsfrüherkennung

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Die Idee sowie auch die erste Umsetzung der Liquid Biopsy stammt von dem chinesischen Labormediziner Dennis Lo. Unter dieser Methode versteht man die Entnahme und Untersuchung von flüssigem Gewebe (Blut) aus einem lebenden Organismus.
Lo forscht an der Universität von Hongkong und ihm gelang nach langer, intensiver Forschung 1997 der Nachweis, das im Blut schwangerer Frauen DNA-Bruchstücke des ungeborenen Kindes zirkulieren. Durch diese Entdeckung konnte ein Bluttest entwickelt werden, der werdenden Müttern schon in der frühen Phase einer Schwangerschaft informiert, ob ihr Fötus an Trisomie 13 ((Pätau-Syndrom), Trisomie 18 (Edwards-Syndrom) oder 21 Trisomie ((Down-Syndrom) leidet.

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Nun bestehen zudem berechtigte Hoffnungen, dass die Liquid Biopsy auch bei der Krebsfrüherkennung bzw. Krebsvorsorge erfolgreich eingesetzt werden könnte.
Krebs kann jeden treffen – zu jedem Zeitpunkt und in jedem Alter. Wann immer sich eine von den unzähligen Milliarden Körperzellen teilt, kann ein Kopierfehler im Erbgut zu Wildwuchs führen. Leider gleicht immer noch fast jede zweite Krebsdiagnose einem Todesurteil, auch wenn die Therapiemöglichkeiten in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte gemacht haben. Die Gründe dafür liegen auch darin begründet, dass die Tumore oftmals einfach zu spät erkannt werden.
Da wäre es doch ein Segen, wenn durch einen einfachen Bluttest Krebs früh erkannt und dann auch geheilt werden könnte. Nach Dennis Los Erfolg bei den Schwangerschaftstest kam diese Idee auf, galt jedoch zunächst als kühne Vision. In den letzten Jahren jedoch zeichnen sich erstaunlich schnell erste Erfolge ab.
Bei vielen Tumoren lösen sich ständig tote Zellen ab und Bruchstücke davon zirkulieren im menschlichen Blutkreislauf. Das mutierte Erbgut unterscheidet sich von dem, gesunder Zellen und könnte theoretisch bei einem Bluttest separiert und ermittelt werden: theoretisch.
Das Konzept ist brillant, doch seine Umsetzung stellt extrem hohe Hürden. Es müssen einige wenige mutierte Genbruchstücke zwischen unendlich vielen gesunden aufgespürt werden; dazu ist eine riesige Datenanalyse notwendig. Zudem hat jede Krebsart ihre eigenen, verschiedenen, mutierten Gensequenzen, die jedoch auch erkannt und zugeordnet werden müssen. Denn Fehlalarm oder eine falsche Zuordnung zu einem Tumor würden mitunter mehr Schaden als Nutzen verursachen.
Das angesehene Forscherteam um Nickolas Papadopoulos vom US-amerikanischen Johns Hopkins Kimmel Cancer Center hat nun ein entsprechendes Projekt vorgelegt. Der von diesem Team entwickelte Test CancerSEEK sucht nach den acht häufigsten Krebstypen. Der Test muss zuverlässig, aber auch bezahlbar sein. Er soll nach den acht häufigsten Krebstypen suchen. In den USA soll er im Rahmen einer fünfjährigen Studie bei 50 000 Frauen im Rentenalter zum Einsatz kommen. CancerSEEK sucht in diesem Test nach 16 Krebsmutationen und acht Eiweißstoffen, die im Zusammenhang mit Tumoren auftreten. Die bisherigen Testergebnisse bei Personen, bei denen bereits Krebs diagnostiziert wurde, macht Hoffnung: Bei 70 Prozent dieser Personen konnte auch der Bluttest anschlagen.
Es ist ein äußerst komplexer Rest, der da in Zukunft entwickelt werden muss. Jede Krebsart hat ihren eigenen genetischen Fingerabdruck und alle unter einem Test zu vereinen scheint derzeit noch in weiter Ferne. Zudem kommen weitere Leiden hinzu, die das Blutbild stark beeinflussen könnten, wie z.B. entzündliche Erkrankungen.




Eine Mammutaufgabe also, die zwar machbar erscheint, jedoch viel Zeit und noch mehr Geld kostet. Das Forschungsteam konnte jedoch mit einem 2016 gegründeten Joint Venture bisher über eine Milliarde Dollar einsammeln, die unter anderem von Bill Gates, Amazon-Chef Jeff Bezos sowie führenden Pharmaunternehmen stammen. Auf diesem ambitionierten Weg der Krebsforschung werden derzeit Blutproben von 120.000 Frauen gesammelt, um einen Test für die Früherkennung von Brustkrebs zu entwickeln. Es ist also nicht nur Hoffnung als Steif am Horizont, sondern es kann wohl von einer Medizin-Technologie gesprochen werden, die in Zukunft einmal die Krebsfrüherkennung revolutionieren könnte. Die Hoffnung stirbt zuletzt und in diesem Fall hoffentlich nie.