Positive Bilanz für siebtes EU-Rahmenprogramm

Das Projekt TEH-TUBE zielt darauf ab, neue polymer-basierte Biomaterialien als Herzklappenimplantate zu entwickeln.

Angeborene Herzfehler gelten weltweit als Hauptursache für 42 Prozent aller Todesfälle im Kindesalter. Die medizinische Behandlung der Herzfehler ist kompliziert, aufwändig und für den Patienten mit beträchtlichem Risiko verbunden. Bei etwa einem Drittel der angeborenen Herzfehler ist die rechte Herzklappe beschädigt, die den Blutabfluss aus dem Herzen in die Lungenarterie regelt. Beim klassischen chirurgischen Eingriff ersetzen die Mediziner entweder einen Teil oder die ganze Herzklappe mit einem Implantat, dessen Material bisher weder seine Funktion noch seine Form nach dem Eingriff verändert, und daher nicht mitwächst. Dadurch müssen sich die Kinder und Jugendlichen häufig mehreren korrigierenden chirurgischen Eingriffe unterziehen, die für die Patienten sowohl ein gesundheitliches Risiko als auch eine Einschränkung an Lebensqualität bedeuten.

Das Projekt TEH-TUBE zielt darauf ab, neue polymer-basierte Biomaterialien als Herzklappenimplantate zu entwickeln, die eine Kombination von mehreren neuen Funktionen haben: Da sie abbaubar sind und daher mit der Zeit von wachsendem, körpereigenem Gewebe ersetzt werden, „verschwinden“ überflüssig werdende Teile des Implantats rückstandsfrei. Sie sind jedoch bis dahin in der Lage, zumindest einen Teil der biologischen Funktionen der körpereigenen Herzklappe zu übernehmen. Neben der Umsetzung der oben genannten Eigenschaften müssen die neuen Implantate eine Reihe von Bedingungen erfüllen. Zum Beispiel darf das Implantat keine toxischen Auswirkungen auf das körpereigene Gewebe besitzen, es muss „hämokompatibel“ sein. Das heißt, es darf keine Thrombosen hervorrufen, und das körpereigene Immunsystem darf die neuen Materialien nicht abstoßen. Mit dem städtischen Krankenhaus in Paris leitet das größte Krankenhaus dieser Art in Europa das kleine aber hochkarätig zusammengestellte Konsortium. Neben zwei Forschungseinrichtungen beteiligen sich insgesamt drei Firmen, die bei erfolgreicher Forschungsentwicklung die anschließende Vermarktung und sofortige Anwendung des neuen Implantats im Gesundheitswesen in Europa sicherstellen werden.

Rolle des HZG Innerhalb des Konsortiums übernimmt das Institut für Biomaterialforschung die Entwicklung eines neuartigen Polymers sowie die spezifische Oberflächenfunktionalisierung des Herzklappenimplantats. „Entwicklung“ schließt hier auch die anschließende Überprüfung und Sicherstellung von Eigenschaften wie zum Beispiel Zytotoxizität, Immunokompatibiliät und Hämokompatibilität des neuen Polymers ein.

Wissenswertes: Mit dem Begriff „tissue engineering“ (deutsch etwa „Gewebekonstruktion“) bezeichnet man die künstliche Herstellung von biologischem Gewebe durch ziel- beziehungsweise funktionsgerichtete Kultivierung von Zellen. Eine mögliche Anwendung im Gesundheitswesen ist der Ersatz von krankem oder fehlendem Gewebe beim Menschen. Die Europäische Union finanziert „tissue engineering“ mit umfangreichen Geldmitteln durch viele Projekte mit einer Vielzahl von möglichen zukünftigen Anwendungen, wie in diesem Fall zum Beispiel der Ersatz von Herzklappen bei kranken Kindern und Jugendlichen.

Das Climate Service 2.0 erarbeitet neue methodische Ansätze, welche die Information und Kommunikation zum Thema Klimawandel für lokale Entscheidungsträger in Küstenregionen Südafrikas verbessern soll.

KNOWHOW gehört zu einer spezifischen Form von EU-Projekten, in denen europäische Einrichtungen mit Partnern außerhalb Europas Personal austauschen, um durch diese gegenseitigen Besuche einen grenzüberschreitenden Wissenstransfer über Europa hinaus zu ermöglichen und zu beschleunigen. Das Kernthema von KNOWHOW sind Anpassungsoptionen an den Klimawandel in Küstenregionen Südafrikas. Neben dem HZG beteiligen sich Forschungseinrichtungen aus Portugal, Holland und Norwegen. Partner in Südafrika ist das Institut für Rohstoffe und Umwelt des „Council for Scientific and Industrial Research (CSIR)“.

Ziel des Projekts ist zunächst die Bestandsaufnahme sowohl des existierenden Wissens zum Klimawandel und dessen Auswirkungen an den Küsten Südafrikas, als auch über die zugehörige Kommunikation zwischen Wissenschaft und relevanten politischen Entscheidungsträgern. Darauf aufbauend wollen die Projektbeteiligten Grundlagen und Methoden für eine effektive Kommunikation zwischen Wissenschaft und Gesetzesgebern erarbeiten. Im Fokus stehen dabei diejenigen Regionalregierungen und Entscheidungsträger, die in Küstenregionen Südafrikas verantwortlich für Küstenschutzmaßnahmen, als Reaktion auf Umweltveränderungen und den Klimawandel sind. Ein weiteres Ziel des Projekts ist ein fachübergreifender Forschungsvorschlag für das neue EU-Rahmenprogramm HORIZON 2020, der zu einem effektiveren Küstenmanagement in Südafrika bei anhaltendem Klimawandel beitragen wird.

Rolle des HZG: Das Climate Service Center 2.0 am HZG erarbeitet neue methodische Ansätze, die darauf abzielen die Bereitstellung von Informationen und die Kommunikation für lokale Entscheidungsträger bei Maßnahmen zur Anpassung an den Klimawandel in Küstenregionen Südafrikas zu verbessern. Das Projekt trägt damit gleichzeitig zur Erweiterung des Angebots an Klimadienstleistungen des Climate Service Centers 2.0 („climate services“) für Regionen außerhalb Europas bei.

Wissenswertes: EU Projekte können auch dazu dienen, Beiträge zur Lösung von Umweltproblemen in anderen Kontinenten zu leisten. Europäische Forschung zum Klimawandel in Küstenregionen nimmt weltweit eine führende Rolle ein und trägt zur Lösung von Problemen in außereuropäischen Küstenregionen bei, zum Beispiel in Südafrika.

Klimainformationen bündeln und verschiedenen Zielgruppen zugänglich machen: dieses Ziel verfolgt das EU-Projekt CLIPC. © Insa Meinke

Wichtige Daten zu vergangenen und möglichen künftigen Klimaänderungen und deren Auswirkungen werden zur Zeit in sehr unterschiedlichen Formaten und an einer Vielzahl von regionalen, nationalen und internationalen Datenzentren und anderen Einrichtungen vorgehalten: Ein schneller Zugriff auf nötige Informationen durch die Politik, Entscheidungsträger des privaten und öffentlichen Sektors, Industrie und Öffentlichkeit werden erschwert und auch die Wissenschaft gestaltet sich dadurch komplizierter. Ziel von CLIPC ist der Aufbau einer europaweiten Plattform, die wesentliche Klimainformationen einer Vielzahl von Nutzern zur Verfügung stellt.

Eine Herausforderung besteht in der großen Vielfalt der Beobachtungsdaten. Sie stammen zum Beispiel von Satelliten, Wetter- und Klimastationen. Weitere Informationsquellen sind Klimaprojektionen, Re-Analysen und abgeleitete Datenprodukte wie Impaktindikatoren. Die geplante Plattform wird den Zugriff auf Daten und Produkte bündeln, so dass die Nutzer die Auswirkungen des Klimawandels einschätzen und für ihre Zwecke auswerten können. Das Projekt leistet einen Beitrag zum europäischen Erdüberwachungsprogramm COPERNICUS und ebenfalls zur Entwicklung von so genannten Klimadiensten („climate services“) in Europa.

Rolle des HZG: Ein Kernproblem bei der Diskussion und Bewertung der Klimadaten ist der Umgang mit Unsicherheiten von sowohl Beobachtungsdaten als auch Modellergebnissen. Das Climate Service Center 2.0 am HZG wird unter anderem statistische Methoden zur Bewertung von Klimaprojektionen anwenden und somit einen Beitrage zum besseren Verständnis des Begriffs „Unsicherheit“ von Klima- und Impaktmodelldaten leisten.

Wissenswertes: Europa soll in Zukunft einen einfachen und leicht verständlichen Zugang zu Klimainformationen bekommen. Dies ist unter anderem die Grundlage für die Entwicklung so genannter Klimadienste („climate services“).
Hier geht's zur Webseite des Climate Service Center 2.0

2013 stiegen die Pegelstände der Elbe erneut auf historische Rekordwerte. Inwieweit der menschegemachte Klimawandel Wetterextreme beeinflusst, untersucht das EU-Projekt EUCLEIA.

Hitzewellen, Sturmfluten und Dürreperioden – immer wieder wird in der Öffentlichkeit über die Auswirkungen extremer Wetterereignisse, deren mögliche Ursachen und Zusammenhänge mit dem Klimawandel berichtet und diskutiert. Wissenschaftler weltweit sind sich einig, dass der menschengemachte Klimawandel temperaturabhängige Wetterextreme, wie Hitzeperioden fördert, andere, wie beispielsweise Kälteperioden, vermindert. Ob dies auch für andere Wetterextreme zutrifft und zu welchem Ausmaß solche Extremereignisse durch den vom Menschen verursachten Klimawandel beeinflusst werden, ist jedoch bislang ungewiss.

Hier setzt das Forschungsprojekt EUCLEIA an. Ziel ist die Entwicklung eines quasi-operationellen Monitoringsystems, mit dem der Anteil des anthropogenen Klimawandels an einzelnen Wetterextremen in Europa bestimmt werden kann. Um die Ergebnisse zielgruppenorientiert zu gestalten, streben die beteiligten Forschungseinrichtungen eine enge Zusammenarbeit mit wichtigen Interessens- und Zielgruppen an, darunter beispielsweise die Versicherungswirtschaft, kommunale und regionale Entscheidungsträger in Politik und Verwaltung sowie die breite Öffentlichkeit.
EUCLEIA ist ein europäischer Beitrag zum COPERNICUS Programm, welches ein globales Monitoring von Umwelt- und Sicherheitsgefahren zum Ziel hat.

Rolle des HZG: Das Institut für Küstenforschung leistet zwei Beiträge zum Projekt: In einem praxisorientierten Arbeitspaket untersuchen die Wissenschaftler die Nützlichkeitswahrnehmung und die Anforderungen unterschiedlicher Nutzergruppen an ein solches Monitoringsystem am Beispiel von Sturmfluten an der deutschen Ostseeküste. Außerdem analysieren sie Sturmfluten in der Ostsee mit physikalisch-statistischen Methoden, um wissenschaftlich belastbare Aussagen über deren Auftreten, resultierende Schäden und mögliche Zusammenhänge mit dem globalen Klimawandel zu gewinnen.

Wissenswertes: Globale Klimaänderungen und deren mögliche regionale Auswirkungen auf extreme Wetterereignisse sollen in Zukunft mit weltweiten Programmen routinemäßig beobachtet und bewertet werden. Die dazu nötigen Methoden existieren nur unzureichend und werden zurzeit mit großem finanziellem Aufwand unter anderem durch Projekte der Europäischen Union entwickelt. Das Norddeutsche Klimabüro hat mit dem Norddeutschen Klimamonitor Ende März eine neue Methode zum regionalen Klimamonitoring in Norddeutschland vorgestellt: www.norddeutscher-klimamonitor.de

Gemeinsamer Rahmen von CLIPC und EUCLEIA: Beide Projekte sind Beiträge zu COPERNICUS und den darin geplanten Klima-Dienstleistungen

Schwer bestimmbare chemische und biologische Belastungen wie Algenblüten werden erst spät erkannt, weshalb das EU-Projekt ENVIGUARD hoch spezielle Biosensoren zur Überwachung des guten ökologischen Zustands des Meeres entwickeln und erproben will.

Ziel von ENVIGUARD ist die Entwicklung, Erprobung und Anwendung neuartiger präziser und hochspezifischer Sensoren auf der Basis von biologischen Messprinzipien (Biosensor) für bisher schwer bestimmbare chemische Schadstoffe und biologische Belastungen wie zum Beispiel toxische Algen, Viren und Bakterien in den Ozeanen. Die Sensoren sollen in Frühwarnsystemen zur Überwachung des guten ökologischen Zustands des Meeres dienen, aber auch zur Überwachung von Aquakulturen eingesetzt werden. Das neue Messsystem muss kostengünstig hergestellt werden können, um es in großer Zahl zur Überwachung der Ozeane zu nutzen.

Das Gerät besteht aus drei verschiedenen Sensorsystemen, die zu einem Gesamtsensorpaket vereinigt werden können und die jeweils Daten zu den unterschiedlichen wissenschaftlichen Parametern - Algen, Keime, Umweltschadstoffe - erheben. Die gesammelten Daten werden dann automatisch auf dem Gerät gespeichert und verarbeitet sowie in Echtzeit an eine zentrale Dateneinheit geschickt. Wenn das entwickelte Gerät erfolgreich zur marinen Umweltüberwachung eingesetzt werden kann, verspricht sich das Konsortium dadurch auch Marktvorteile für die europäische Forschungs- und Monitoring-Geräteindustrie.

Rolle des HZG: Das Institut für Küstenforschung wird die neuen Sensoren beziehungsweise Sensorpakete für die entwickelten und betriebenen Geräteträger, wie zum Beispiel automatisierte Messysteme auf kommerziellen Schiffen (FerryBox), im Rahmen des Küstenüberwachungssystems COSYNA anpassen und testen.

Die Wasserqualität und viele andere Parameter wie den Ph-Wert wollen die Meeresforscher im Rahmen des EU-Projekts NEXOS mit kompakten robusten und kostengünstigen Sensoren messen.

Kompakt, robust, kostengünstig und in der Lage möglichst viele Umweltparameter gleichzeitig zu messen, solche Sensoren wünschen sich die Meeresforscher für ein besseres und vor allem zeitlich und räumlich umfassenderes maritimes Überwachungssystem. Im Rahmen des EU-Projekts NEXOS will ein internationales Konsortium aus Wissenschaftlern und Unternehmen solche Sensorpakete entwickeln. Auf Basis von akustischen und optischen Messprinzipien sollen verschiedene Parameter, von der Detektion von Meeressäugern und Unterwasserlärm bis zur Erfassung von Algenblüten und der Versauerung der Meere, gemessen werden können. Ziel ist es, damit die Umsetzung der europäischen Umweltziele (zum Beispiel Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie) zur Erhaltung des Lebensraums Meer zu unterstützen.

Rolle HZG: Das Institut für Küstenforschung wird sich an der Entwicklung von Sensorik zur Messung des pH-Wertes sowie zur Bestimmung von Algenarten beteiligen sowie die entwickelten Sensorsysteme zum Beispiel auf ihren FerryBox Systemen ausführlich testen.

Wissenswertes zu ENVIGUARD und NEXOS und zum gemeinsamen Rahmen: Die Europäische Kommission und die EU-Mitgliedstaaten haben eine gemeinsame europäische Strategie zum Erhalt des guten ökologischen Status der europäischen Meere verabschiedet. („European Marine Strategie Framework Directive for Good Environmental Status“). Zur Umsetzung dieser Strategie ist Forschungsarbeit für eine effektivere Überwachung der europäischen Meere nötig, diese wird zum Teil von der EU finanziert. Das HZG beteiligt sich an zwei neuen EU-Projekten dazu: ENVIGUARD und NEXOS.

RISES-AM will untersuchen, wie sich der Klimawandel auf die Küste auswirken würde, wenn er ungebremst und mit hohem Temperaturanstieg fortschreitet.

Die Küstengebiete können wegen ihrer hohen Bevölkerungsdichte, der dort zunehmenden Wirtschaftstätigkeit und ihrer ökologischen Bedeutung besonders sensibel auf Klimaveränderungen reagieren. Der künftige Klimawandel sowie dessen mögliche Auswirkungen auf Küstengebiete sind unsicher und hängen unter anderem stark von den für die Zukunft gemachten Annahmen über Art und Ausmaß von klimaschädlichen Abgasen ab. Das Projekt RISES-AM macht die theoretische Grundannahme, dass sich der Klimawandel ungebremst und mit hohem globalen Temperaturanstieg von mehreren Grad Celsius bis zum Ende des 21. Jahrhunderts entwickeln wird (sogenannte „high-end“ Szenarien).

Untersucht werden, welche Auswirkungen diese Szenarien speziell für Küstengebiete hätten und welche verschiedenen Optionen für Küstenregionen bestehen, um sich an die Auswirkungen dieser Szenarien optimal anzupassen. Dabei werden neben den Umweltaspekten und –auswirkungen auch die Kosten der verschiedenen Handlungsoptionen berücksichtigt. Das Projekt untersucht einerseits globale Auswirkungen, andererseits werden spezifische regionale Studien besonders gefährdeter oder typischen Küstenregionen durchgeführt.

Rolle des HZG: Das Institut für Küstenforschung wird insbesondere die deutsche Bucht, die Elbmündung und den Unterlauf der Elbe, einschließlich der Stadt und des Hafens Hamburg untersuchen.