Forschung


Neueste SCI Publikationen

Neueste Projekte

Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2017-01-01 - 2018-02-28

Im ländlichen Raum gibt es wenig adäquaten Wohnraum für eine nachhaltige Integration von Asylberechtigten, jedoch viele, zum Teil verfallene Gebäude, die eine gute Bausubstanz aufweisen aber nicht wirtschaftlich sanierbar sind. Die übergeordnete Projektidee sieht vor, Strukturen zu schaffen, in denen Asylberechtigte unter professioneller Anleitung für ihre Familien diese Gebäude sanieren. Ziel ist, diese damit einerseits in den Arbeitsmarkt einzubinden und andererseits eine Integration durch die Zusammenarbeit mit den lokalen Betrieben zu ermöglichen. Für die Gemeinden entsteht ein Mehrwert durch den Erhalt der baukulturellen Werte und die aktive Integration. In einer Machbarkeitsstudie werden arbeitsmarktrelevante und sozioökonomische Strukturen innerhalb raumplanerischer und bautechnischer Randbedingungen analysiert und konkrete Handlungsempfehlungen für die weitere Umsetzung gegeben.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2016-10-01 - 2019-09-30

Archaeen sind eine der ältesten Lebensformen die auf der Erde existieren. Diese einzelligen Organismen leben oft in extremen Biotopen. Viele Vertreter der Archaeen besitzen die Fähigkeit bei sehr hohen Temperaturen (d.h. über 80 °C), sehr niedrigen oder hohen pH-Werten, hohen Salzkonzentrationen oder hohen Drücken zu leben. Da bei vielen Archaeen die Zellhülle nur aus einer sehr dünnen Fettschicht (Lipidmembran), die von einer kristallinen Proteinschicht umhüllt wird, besteht, stellt sich die Frage wie die Natur diese hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber extremen Umweltbedingungen bewerkstelligt. Das Projekt „Herstellung und Charakterisierung von künstlichen archaealen Zellhüllen und deren Bedeutung als Modellmembran“ beschäftigt sich mit der Isolierung der biologischen Bausteinen (Lipide und Proteine) und dem Nachbau künstlicher Zellhüllen daraus. Es soll die Frage geklärt werden wie die Selbstorganisation der Etherlipide und der Oberflächenproteine im Detail abläuft. Zudem geht das Projekt der Frage nach welche Eigenschaften der Biomoleküle selbst und deren Verankerung untereinander zu den makroskopischen Zellhüllen mit erstaunlicher Widerstandsfähigkeit gegenüber extremen Biotopbedingungen führen. Zu diesem Zweck werden erstmals ausgewählte Stämme von Archaeen im Bioreaktor gezüchtet und daraus die Grundbausteine, das sind Oberflächenproteine und Fette (sogenannte Etherlipide), isoliert. Zusätzlich können die Oberflächenproteine auch genetisch hergestellt und verändert werden. So können Ankergruppen in das Protein eingefügt werden um dann spezifisch an die Etherlipide binden zu können. Dies ist ein neuer Ansatz den noch keine Forschergruppe zuvor versucht hat. Durch Anwendung des Bauprinzips, das in der Natur zu beobachten ist, werden Schicht für Schicht die Zellhüllstruktur von Archaeen nachgebaut. Dabei wird jeder Schritt mittels modernsten mikroskopischen und Oberflächen-sensitiven Techniken verfolgt und analysiert werden. Es kommen dabei neben hochauflösender Licht- und Fluoreszenzmikroskopie auch ein Elektronen- und ein Rasterkraftmikroskop als bildgebende Methoden zum Einsatz. Als wichtigste Oberflächen-sensitive Methoden seien die Oberflächenplasmonenresonanz Spektroskopie und die Schwingquarzmikrowaage mit Dissipationsmessung genannt. Diese Methoden dienen zur Bestimmung der Morphologie, Schichtausbildung, Dicke (im Nanometerbereich) und Beschaffenheit der Schichten. Aus den Ergebnissen dieses Projektes können wertvolle Erkenntnisse bezüglich der Isolierung und vor allem der Selbstorganisation von Zellwandbausteinen gewonnen werden. Aus diesem Wissen heraus können Oberflächenbeschichtungen mit sehr spezifischen Eigenschaften (z.B. antihaftend oder selbst-reinigend) hergestellt werden. Als weitere Einsatzgebiete sind biomimetische Membransysteme zu nennen, mit denen man die Zellwände der Archaeen studieren und modellieren kann. Letztere haben aber auch ein großes Potential um als Modellsysteme zu dienen, in denen man Membran-aktive Peptide und Membranproteine einbauen und systematisch untersuchen kann. Damit könnte es auch möglich sein hoch sensitive Diagnose- und Sensorsysteme zu entwickeln.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2017-08-01 - 2020-07-31

Aufgrund der globalen Erwärmung wird eine Erhöhung der Durchschnittstemperaturen erwartet, demzufolge werden sich mehr Dürre-resistente Arten wie Eiche und Kiefer in den österreichischen Wäldern durchsetzen. Da diese in der Lage sind Extraktstoffe während der sogenannten „Kernholzbildung“ in die Mikrostruktur der einzelnen Zellen einzubauen, weisen diese Bäume eine erhöhte natürliche Dauerhaftigkeit auf. Abgesehen davon, dass diese Extrakte den Baum ein langes Leben ermöglichen, sind sie für Konstruktionsholz im Außenbereich essentiell um das Holz vor mikrobiellen Abbau zu schützen. In Zukunft werden diese Extrakte auch eine große Rolle für die Bioraffinerie spielen um neue Produkte für Medizin und Kosmetik zu erschließen. Die Kehrseite der Medaille ist aber, dass Extrakte in der Papier und Holzindustrie nicht immer erwünscht sind, da technische Prozesse wie Aufschluss oder Verleimung gestört werden. Wissenschaftler erforschen seit langem die Verkernung der Bäume und zeigen auf, dass sie eine hohe Variabilität aufweist, sie ist artspezifisch, standortabhängig und durch Umweltbedingungen beeinflusst. Bei manchen Holzarten kann man diesen Prozess mit einem Trocknungs- und Imprägnierungsprozess vergleichen. Bei der Untersuchung der Kernzholzbildung wurden oft unterschiedliche nasschemische und chromatographische Methoden verwendet, wobei die natürliche Holzmikrostruktur verloren geht und auch die Verknüpfung einzelner Komponenten. Deshalb ist die Wechselwirkung der einzelnen Zellwandkomponenten mit den Extrakten auf der Mirko- und Nanoebene nicht restlos geklärt. Eine Wissenslücke besteht besonders bei der Biosynthese der Extrakte sowie deren Transport zu den einzelnen Zellen, offene Fragen sind z.B.: ob die radialen Holzstrahlen die Hauptrolle übernehmen oder es ein komplexes Zusammenspiel unterschiedlicher Komponenten und Prozesse auf Mirkoebene ist? Ist es ein schneller oder langsamer Polymerisationsprozess, von der Jahreszeit, Umweltbedingungen und dem Alter abhängig? Mit diesem Projekt sollen diese Wissenslücken mittels Untersuchung von nativen, nie getrockneten Kernholzproben durch moderne bildgebende und spektroskopische Analysemethoden gefüllt werden. Dabei soll die Fluoreszenzmikroskopie einen Überblick über die Verteilung der Extrakte geben. Darüber hinaus wird mittels Raman-Mikroskopie und TOF-SIMS ein detaillierteres Bild über die chemische Zusammensetzung in Kontext mit der Mikrostruktur gegeben. Co-lokalisiertes ESEM wird die Ultrastruktur der wechselnden Zellwände bei der Kernholzbildung aufklären. Mit diesen Ansätzen werden wir die Kernholzbildung von Kiefern-, Douglasie- und Eichenbäumen untersuchen, indem wir 1) den Extrakten von der Biosynthese bis zur Zellwandimprägnierung folgen, 2) die Wechselwirkungen der Extrakte mit anderen Zellwandkomponenten studieren und 3) die Rolle der natürlichen sowie künstlichen Trocknung bestimmen, da sich bei Vorversuchen mit der Trocknung von natürlichen Proben eine Art „self-sealing“ von Mikrorissen und Tüpfel gezeigt hat. Diese in-situ Studien werden die Verteilung der Extrakte im Zusammenhang mit der Mikro- und Nanostruktur, sowie Veränderungen, Löslichkeit und Wechselwirkungen entschlüsseln und neue Einblicke in die Biologie der Kernholzbildung geben. Geplante Trocknungversuche werden neue wissenschaftliche Erkenntnisse auf dem Gebiet der Pflanzenphysiologie aber auch hinsichtlich der Optimierung von industriellen Anwendungen und Prozessen geben.

Betreute Hochschulschriften

FIS