Vom Menschen künstlich hergestellte chemische Verbindungen finden sich in allen Lebensbereichen und dienen dem Lebensstandard in einer modernen Industriegesellschaft. Eine besonders relevante Kategorie sind organische Verbindungen, die nur im Bereich von Nanogramm und weniger in die Umwelt eingetragen werden und damit auch als Mikroverunreinigungen ins Trinkwasser gelangen. Derartige sogenannte anthropogene Spurenstoffe lassen sich nur mit verfeinerten Analysetechniken nachweisen, gelten aber schon in geringsten Konzentrationen als gesundheitsrelevant bzw. gesundheitsschädigend.
Die Herkunft dieser Mikroverunreinigungnen ist sehr vielschichtig. Sie gelangen durch die Verwendung von Industrie- und Haushaltschemikalien, Arzneimitteln, Kosmetika oder Pflanzenschutzmitteln in die Umwelt. Außerdem zeigen Studien, dass insbesondere im Ablauf von Krankenhausabwässern die Konzentrationswerte verschiedener Mikroschadstoffe um den Faktor 100 bis 1000 höher liegen, als im Ablauf kommunaler Kläranlagen, in denen naturgemäß die Abwässer aus verschiedenen Quellen behandelt werden. Es ist bekannt, dass sie in Krankenhäusern zwar "nur" 5-35% der Gesamtmedikamentenmenge ausmachen, der Großteil jedoch im häuslichen Umfeld verbraucht wird, deshalb ist die Entwicklung von zentralen Technologien für häusliche Abwässer, die eine verbesserte Abbauleistung für anthropogene Spurenstoffe zeigen, von großer Bedeutung.
Für die Bewältigung dieser Aufgabe und der damit verbundenen immensen Notwendigkeit an neuartigen Lösungsansätzen wurde ein Verbundprojekt ins Leben gerufen, das sogenannte β-Clean Projekt. Innerhalb dieses Projektes, versuchen Verbundprojektpartner wie die BUSSE GmbH, BUSSE Innovative Systeme GmbH, die TU Dresden, das Leibniz-Institut für Oberflächenmodifizierung e.V. (IOM), sowie die Bioinformatics Group der Hochschule Mittweida (bigM), innerhalb von drei Jahren und mit einer durch das Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst (SMWK) und der Sächsischen Aufbaubank (SAB) geförderten Finanzierung von 1,2Mio € die Verbreitung von anthropogenen Spurenstoffen im aquatischen Lebensraum zu verhindern.
Innerhalb der bigM, welche unter der Leitung von Prof. Dr. rer. nat. Dirk Labudde steht, entwirft und testet der wissenschaftliche Mitarbeiter (Promovent) Alexander Eisold, mit Hilfe von computerorientierten Ansätzen multifunktionale Aptamere für eine Aptamerbibliothek, welche die Grundlage für die Entwicklung eines auf Aptameren basierenden Filtersystems bildet. Dabei sind Aptamere kurze, einzelsträngige DNAOligonukleotide, an denen aufgrund ihres spezifischen Bindungsverhaltens anthropogene Spurenstoffe binden können und somit effektiv aus dem Trinkwasser entfernt werden.
Mit dem erfolgreichen Abschluss des Entwicklungsprojektes durch alle Projektverbundpartner stehen für Wasseraufbereitungsanlagen oder Trinkwasserentnahmestellen nachschaltbare, prototypische Kartuschen bzw. Filtersysteme zur Verfügung, die den Gehalt an anthropogenen Spurenstoffen im behandelten Wasser wesentlich reduzieren.
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Text: Steffen Grunert