NanoPharm

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NanoPHARM – Neue photokatalytisch aktive Verbundmaterialienzur Eliminierung von pharmazeutischen Reststoffen

Ziel des Projekts NanoPharm war die Entwicklung und Erprobung neuartiger technologischer Ansätze zum Abbau von Arzneimittelkontaminationen in verschiedenen Wässern, für die mit unterschiedlichen Verfahren modifizierten Photokatalysatoren (z.B. Zink oder TiO2Nanopartikel) verwendet wurden.

Als besonders effektiv erwiesen sich dabei Biokomposit-Materialien, die unter Nutzung von S-Layern hergestellt wurden, sowie ein Granulat aus Zink Nanopartikeln, welche mit Silber-Ionen dotiert wurden. Darüber hinaus wurden ausreichend stabile Aptamere zur Erkennung ausgewählter Wirkstoffe und deren Anreicherung ausgewählt und charakterisiert.

Sowohl die Stabilität und als auch die Aktivität der neuartigen Photokatalysatoren, die im Vergleich mit bekannten Materialien signifikant erhöht war, wurde in umfangreichen Abbauversuchen untersucht. Hierfür wurden sowohl einzelne Wirkstoffe als auch Wirkstoff-Gemische in Labor- und Versuchsanlagen nachweislich umgesetzt. Begleitet wurden diese Versuche von einer weitgehenden chemisch-analytischen und toxikologischen Bewertung der Transformationsprodukte.

Für die praktische Umsetzung der gewonnenen Erkenntnisse wurde ein Wasserbehandlungskonzept erarbeitet, bei dem der Prozess der Photokatalyse mit dem der Photooxidation verknüpft wurde und simultan im gleichen Reaktionsraum ablaufen kann. Auf diese Weise lassen sich der Verbrauch an Energie und Oxidationsmittel um ca. 20-30% reduzieren.


Förderkennzeichen: BMBF - FKZ 03X0094
Laufzeit: 01.06.2010 - 31.05.2013 (verlängert bis 30.09.2013)

Projektleitung

UMEX GmbH Logo
Dr. Andreas Meyer, UMEX GmbH Dresden

Projekt-Partner

UMEX GmbH Dresden
proAqua GmbH & Co. KG
Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf e.V. (HZDR)
Hochschule Anhalt (FH)
Leibniz-Institut für Katalyse e.V.
Institut für Wasserchemie, TU Dresden
Institut für Umweltchemie (IEC), Leuphana Universität Lüneburg
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ)

Veröffentlichungen

Alle verfügbaren Abschlussberichte des NanoPHARM Konsortiums finden Sie auf den Seiten der TIB Hannover https://www.tib.eu/de/  
  • UMEX GmbH Dresden (2014). NANOPHARM - Neue photokatalytisch aktive Verbundmaterialien zur Eliminierung von pharmazeutischen Reststoffen : Abschlussbericht zum Teilprojekt der UMEX GmbH Dresden ; Laufzeit des Vorhabens: 01.06.2010 bis 30.09.2013; Meyer, Andreas; UMEX GmbH Dresden; FKZ 03X0094EA; TIB Hannover.
  • Helmholtz-Zentrum fuer Umweltforschung GmbH (UFZ) (2014). NanoPharm - Neue photokatalytisch aktive Verbundmaterialien zur Eliminierung von pharmazeutischen Reststoffen : Teilprojekt: Selektion Arzneimittel-spezifischer Aptamere ; Schlussbericht ; Berichtszeitraum: 01.06.2010 bis 30.09.2013; Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH (UFZ); FKZ 03X0094B; TIB Hannover.
  • Leuphana Universitaet Lueneburg, Institut für Nachhaltige Chemie und Umweltchemie (2014). NANOPHARM - Neue photokatalytisch aktive Verbundmaterialien zur Eliminierung von pharmazeutischen Reststoffen, Abschlussbericht zum Teilprojekt: Erfassung und Bewertung von Transformationsprodukten, Laufzeit: 01.06.2010 – 30.09.2013, Schneider, Mandy; Rastogi, Tushar; Kuemmerer Klaus. FKZ 03X0094C, TIB Hannover.
  • proAqua GmbH & Co. KG (2012). NanoPharm - Neue photokatalytisch aktive Verbundmaterialien zur Eliminierung von pharmazeutischen Reststoffen : Schlussbericht; Laufzeit/Berichtszeitraum: 01.06.2010 bis 31.05.2012; proaqua GmbH & Co. KG, FKZ 03X0094E. TIB Hannover; DOI 10.2314/GBV:735724407.
  • Hochschule Anhalt (FH) - Hochschule fuer angewandte Wissenschaften (2014). Schlussbericht Hochschule Anhalt: Nano- Biotechnologie für den Umweltschutz: Neue photokatalytisch aktive Verbundmaterialien zur Eliminierung von pharmazeutischen Reststoffen (NanoPharm) : Bearbeitungszeitraum: 06/2010 - 10/2013; Hartmann, Jens; Hochschule Anhalt (FH); FKZ 03X0094F. TIB Hannover.
  • Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf e. V. (HZDR) (2014). Schlussbericht zum BMBF-Vorhaben "NanoNature: Nanotechnologie für den Umweltschutz" : NanoPharm - Neue photokatalytische Verbundmaterialien zur Eliminierung von pharmazeutischen Reststoffen ; 01.06.2010 - 30.09.2013; Institut für Ressourcenökologie, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR); FKZ 03X0094G. TIB Hannover.
  • Leibniz-Institut fuer Katalyse e.V. (2014). Nano-Biotechnologie für den Umweltschutz: Neue photokatalytisch aktive Verbundmaterialien zur Eliminierung von pharmazeutischen Reststoffen (Nanopharm) : Teilprojekt: LIKAT ; Laufzeit: 01.06.2010 - 30.09.2013; Steinfeldt, Norbert; Leibniz-Institut für Katalyse e.V.M; FKZ 03X0094H. TIB Hannover.
  • NAMOS GmbH (2014). Projekt: Nanopharm : IV zur Veroeffentlichung vorgesehener fachlicher Inhalt des Schlussberichts und Kurzfassung (Berichtsblatt); Roos Steffen, Hofinger Juergen; NAMOS GmbH, FKZ 03X0094I. TIB Hannover.

2014

  • Rastogi T., Leder C., Menz J., Schneider M., Kuemmerer K. (2014). Qualitative environmental risk assessment of photolytic transformation products of Iodinated X-ray contrast media (ICM) Diatrizoic acid. SETAC Europe - 24th Annual Meeting, Mai 2014, Basel, Schweiz. [Vortrag]
  • Schneider M., Toolaram A.P., Menz J., Rastogi T., Kuemmerer K. (2014). Genotoxicity and ecotoxicity screening of photolytic mixtures from the selective β1-receptor blockers Atenolol and Metoprolol. SETAC Europe - 24th Annual Meeting, Mai 2014, Basel, Schweiz. [Poster]

2013

  • Menz J., Rastogi T., Schneider M., Kuemmerer K. (2013). Phototransformation of the beta-blockers Atenolol, Metoprolol and Propranolol – first-time application of a modified luminescent bacteria test for the initial ecotoxicity assessment of phototransformation products. SETAC North America – 34th annual meeting, 17. - 21. November 2013, Nashville, USA. [Poster]
  • Raff, J. (2013). Biomolekuel-unterstuetzte Photokatalysatoren zur Wasserreinigung Photokatalyse-Kolloquium. Fachverband angewandte Photokatalyse, 09. Oktober 2013, Frankfurt/M., Deutschland. [Vortrag]
  • Reinemann, C.; Strehlitz, B. (2013). Development of quinolone specific DNA aptamers for applications in aquatic environmental probes. COST Thematic Workshop “Nano-scales arrangements of proteins, aptamers and other nucleic acid structures - and their potential applications”, 08.-09.10.2013, Leipzig, Deutschland. [Poster]
  • Raff, J. (2013). Intelligente Biomolekuele zur Funktionalisierung von Kunststoffoberflaechen beim Endanwender. Mitteldeutscher Kunststofftag, 26. - 27. Juni 2013, Erfurt, Deutschland. [Vortrag]
  • Raff, J. (2013). Technology platform on basis of intelligent biomolecules from microbial isolates of a uranium waste pile with potential for many industrial applications. 13. Koordinierungsgespraech PSI/LES – HZDR/IRE, 17.-19. Juni 2013, Dresden, Deutschland. [Vortrag]
  • Albers, A., Schmoock, C., Boernick, H., Worch, E. (2013). Sorption and transformation of diclofenac by iron(III)- and manganese(IV)-hydro-oxides. Micropol & Ecohazard 2013, 16.-20. Juni, Zuerich, Schweiz. Tagungsband, P24 - P25. [Poster]
  • Richter, L., Schmoock, C., Boernick, H., Gravenhorst, O., Hartmann, J., Bauer, C., Ulrich, N., Worch, E. (2013). Transformation products of carbamazepine using novel modified photocatalysts. Micropol & Ecohazard 2013 in Zuerich (Schweiz), Tagungsband, P116 - P117. [Poster]
  • Schmoock, C., Boernick, H., Gravenhorst, O., Hartmann, J., Leder, C., Kuemmerer, K., Worch, E. (2013). Photocatalytic degradation of diclofenac observed degradation products and assessment of their toxicological impact. Micropol & Ecohazard 2013, 16.-20. Juni, Zuerich, Schweiz. Tagungsband , P258 - P259. [Poster]
  • Albers, A., Weniger, A., Schmoock, C., Boernick, H., E. Worch (2013). Transformation und Sorption von Diclofenac durch Mangan(IV)-oxid-haltigen Filtersand. Wasser 2013 - Jahrestagung der Wasserchemischen Gesellschaft GDCh, 6. - 8. Mai 2013, Goslar, Deutschland. Tagungsband, pp. 483 – 486, ISBN 978-3-936028-71-3. [Poster]
  • Richter, L., Schmoock, C., Gravenhorst, O., Ulrich, N., Bauer, C., Boernick, H., Worch E. (2013). Untersuchung von Transformationsprodukten aus der photokatalytischen Umsetzung von Carbamazepin an neuartig modifizierten Katalysatormaterialien. Wasser 2013 - Jahrestagung der Wasserchemischen Gesellschaft GDCh, 6. - 8. Mai 2013, Goslar, Deutschland. Tagungsband, pp. 293 – 296, ISBN 978-3-936028-71-3. [Poster]
  • Schmoock, C.; Malkova, M.; Boernick, H.; Gravenhorst, O.; Hartmann, J.; Vogel, M.; Lehmann, F.; Kutschke, S.; Raff, J.; Worch, E. (2013). Indirekte Bestimmung der photokatalytisch generierten Hydroxylradikale – Anwendungen zur Charakterisierung von erweiterten Oxidationsverfahren. Wasser 2013 - Jahrestagung der Wasserchemischen Gesellschaft GDCh, 6. - 8. Mai 2013, Goslar, Deutschland. [Vortrag]
  • Schmoock, C., Malkova, M., Boernick, H., Gravenhorst, O., Hartmann, H., Vogel, M., Lehmann, F., Kutschke, S., Raff J., Worch, E. (2013). Indirekte Bestimmung der photokatalytsich generierten hydroxylradikale – Anwendung zur Charakterisierung von erweiterten Oxidationsverfahren. Wasser 2013 - Jahrestagung der Wasserchemischen Gesellschaft GDCh, 6. - 8. Mai 2013, Goslar, Deutschland. Tagungsband pp. 348 – 352., ISBN 978-3-936028-71-3. [Poster]
  • Reinemann, C.; Strehlitz B. (2013). Development of quinolone specific DNA aptamers for applications in aquatic environmental probes. Workshop “Aptamers in Medicine and Perspectives”, 04.-05.10.2013, Neapel, Italien. [Poster]
  • Reinemann, C., Strehlitz, B. (2013). Entwicklung von Fluorchinolon-spezifischen Aptameren fuer Nachweis, Anreicherung und Eliminierung pharmazeutischer Reststoffe aus Gewaessern. 8. Deutsches Biosensorsymposium – DBS 2013, 10.-13.03.2013, Wildau, Deutschland. [Vortrag]
  • Hartmann, J. (2013). Vorstellung des Projektes NanoPharm. 3. Clustertreffen der BMBF-Foerdermaßnahmen NanoCare und NanoNature, 14.-15.01.2013, Frankfurt/M., Deutschland. [Vortrag]
  • Rastogi T., Menz J., Toolaram A.P., Leder C., Schneider M., Kuemmerer K. (2013). Identification and assessment of the Transformation Products of Metoprolol. 3. Clustertreffen der BMBF-Foerdermaßnahmen NanoCare und NanoNature, 14. - 15. Januar 2013, Frankfurt/M., Deutschland. [Poster]
  • Schmoock, C.; Boernick, H.; Worch, E.; Vogel, M.; Lehmann, F.; Bobeth, C.; Matys, S.; Kutschke, S.; Raff, J. (2013). Neue photokatalytisch aktive Verbundmaterialien zur Eliminierung von pharmazeutischen Reststoffen - Interaktion zwischen S-Layer-Proteinen und photokatalytischem System. 3. Clustertreffen der BMBF-Foerdermaßnahmen NanoCare und NanoNature, 14. - 15. Januar 2013, Frankfurt/M., Deutschland. [Poster]
  • Schmoock C., H. Boernick, O. Gravenhorst, J. Hartmann, E. Worch (2013). Neuartige im Licht aktive Photokatalysatoren-Haltbarkeit und Stabilitaet. 3. Clustertreffen der BMBF-Foerdermaßnahmen NanoCare und NanoNature, 14. - 15. Januar 2013, Frankfurt/M., Deutschland. [Poster]
  • Schmoock, C., Boernick, H., Vogel, M., Lehmann, F., Bobeth, C., Matys, S., Kutschke, S., Raff, J., Worch, E. (2013). Interaktion zwischen S-Layer-Proteinen und photokatalytischem System. 3. Clustertreffen der BMBF-Foerdermaßnahmen NanoCare und NanoNature, 14. - 15. Januar 2013, Frankfurt/M., Deutschland. [Poster]

2012

  • Raff, J. (2012). Abgeschaut aus der Natur: Biobasierte Nanoverbundmaterialien fuer die Wasserbehandlung. nANO meets Water IV, 08.11.2012, Oberhausen, Deutschland. [Vortrag]
  • Pollmann, K.; Weinert, U.; Guenther, T.; Suhr, M.; Vogel, M.; Bobeth, C.; Lehmann, F.; Matys, S.; Kutschke, S.; Raff, J. (2012). Design of bio-based multifunctional composite materials using self-assembling bacterial S-layer proteins. MSE 2012, 25.-27.09.2012, Darmstadt, Deutschland. [Vortrag]
  • Schmoock, C., Boernick, H., Worch, E., Gravenhorst, O., Hartmann, J. (2012). Photocatalysis-the problem of the incomplete degradation of active pharmaceutical ingredients (AIPs) in water. 15. International Congress of Catalysis, 01.-06.07.2012, Muenchen, Deutschland. [Poster]
  • Raff, J. (2012). Radiooekologische Forschung als Basis zur Entwicklung neuer Materialien. Bilaterales Treffen mit Institut fuer Bioprozess- und Analysemesstechnik e. V., 25.05.2012, Heilbad Heiligenstadt, Deutschland. [Vortrag]
  • Raff, J. (2012). Radiooekologische Forschung als Basis zur Entwicklung neuer Materialien. Bilaterales Treffen mit Fraunhofer Institut fuer Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM, 23.05.2012, Bremen, Deutschland. [Vortrag]
  • Raff, J. (2012). Was das Leben auf den Hinterlassenschaften des Uranerzbergbaus mit Zwergen zu tun hat. Vortragsreihe COM-LABBIO: Vom Molekuel zum Muster - Selbstorganisationsphaenomene in der Biologie, 08.05.2012, Dresden, Deutschland. [Vortrag]
  • Schmoock, C., Roth, S., Boernick, H., Worch, E. (2012). Charakterisierung und Aktivitaetsvergleich photokatalytisch aktiver Materialien ueber indirekte Bestimmung der photokatalytisch generierten Hydroxylradikale. Wasser 2012 - Jahrestagung der Wasserchemischen Gesellschaft GDCh, 14. - 16. Mai 2012, Neu-Ulm, Deutschland. Tagungsband, pp. 332 – 336, ISBN 978-3-936028-71-3. [Poster]
  • Zoschke, K., Schmoock, Ch., Boernick, H., Worch, E. (2012). Vergleichende Untersuchungen zum Abbau von Spurenstoffen mittels UV/VUV/O3 und weiteren Oxidationsverfahren. Wasser 2012 - Jahrestagung der Wasserchemischen Gesellschaft GDCh, 14. - 16. Mai 2012, Neu-Ulm, Deutschland. Tagungsband, pp. 308 - 312, ISBN 978-3-936028-71-3. [Poster]
  • Schmoock, C., Boernick, H., Gravenhorst, O., Hartmann, J., Worch, E. (2012). Entwicklung von Strukturvorschlaegen am Beispiel einer photokatalytischen Umsetzung von Diclofenac - Vorgehensweise unter Anwendung eines LC-UV-MS/MS. UFZ-Workshop LC-MS in der Umweltanalytik, 11.-13.06.2012, Leipzig, Deutschland. Tagungsband S. 55. [Poster]
  • Rastogi T., Menz J., Toolaram A. P., Leder C., Schneider M., Bolek R., Kuemmerer K. (2012). Photodegradation of Propranolol: Identification of transformation product, assessment of their biodegradability, bacterial toxicity and mutagenicity. Gemeinsame Jahrestagung SETAC GLB & Fachgruppe Umweltchemie und oekotoxikologie der GDCh 2012, Leipzig, Deutschland. [Poster]
  • Rastogi T., Bolek R., Schneider M., Kuemmerer K., (2012). Neue photokatalytisch aktive Verbundmaterialien zur Eliminierung von Pharamzeutischen Reststoffen. Teilprojekt: Erfassung und Bewertung von Transformationsprodukten. 2. Clustertreffen der BMBF-Foerdermaßnahmen NanoCare/NanoNature, 13. - 14. Maerz 2012, Frankfurt/M., Deutschland. [Poster]
  • Vogel, M.; Lehmann, F.; Bobeth, C.; Kutschke, S.; Pollmann, K.; Raff, J. (2012). Neue photokatalytisch aktive Verbundmaterialien zur Eliminierung von pharmazeutischen Reststoffen - Teilprojekt: Herstellung und Charakterisierung von photokatalytischen S-Layer basierten Nanokompositen. 2. Clustertreffen der BMBF-Foerdermaßnahmen NanoCare/NanoNature, 13. - 14. Maerz 2012, Frankfurt/M., Deutschland. [Poster]
  • Raff, J. (2012). Entwicklung und Bewertung neuer photokatalytisch aktiver Verbundmaterialien zur Eliminierung von Arzneimittelreststoffen im Projekt NanoPharm. 2. Clustertreffen der BMBF-Foerdermaßnahmen NanoCare/NanoNature, 13. - 14. Maerz 2012, Frankfurt/M., Deutschland. [Vortrag]
  • Schmoock, C., Boernick, H., Gravenhorst, O., Hartmann, J., Vogel, M., Lehmann, F., Worch, E. (2012). Hydroxylradikalausbeute zur Beurteilung der Aktivitaet neuartig modifizierter photokatalytisch aktiver Materialien. 2. Clustertreffen der BMBF-Foerdermaßnahmen NanoCare/NanoNature, 13. - 14. Maerz 2012, Frankfurt/M., Deutschland. [Poster]

2011

  • Raff, J. (2011). S-Layer-basierte Materialien zur Detektion und Entfernung von Schad- und Wertstoffen. Biomatum-Seminar, 17.05.2011, Dresden, Deutschland. [Vortrag]
  • Hartmann, J., Gerngroß, D., Hummel, C., Gravenhorst, O., Boernick, H., Schmoock, C.,Meyer, A., Hermann, H. (2011). Testverfahren fuer Photokatalysatoren auf Basis von kommerziell verfuegbaren Metalloxid-Nanopartikeln. 1. Clustertreffen BMBF-Foerdermaßnahmen NanoCare/NanoNature, 10 - 11. Mai 2011, Frankfurt/M., Deutschland. [Poster]
  • Rastogi T., Bolek R., Schneider M., Kuemmerer K., (2011). Neue photokatalytisch aktive Verbundmaterialien zur Eliminierung von Pharamzeutischen Reststoffen. Teilprojekt: Erfassung und Bewertung von Transformationsprodukten. 1. Clustertreffen BMBF-Foerdermaßnahmen NanoCare/NanoNature, 10 - 11. Mai 2011, Frankfurt/M., Deutschland. [Poster]
  • Schmoock, C., Boernick, H., Worch, E., Hartmann, J. et al., Meyer, A. et al. (2011). Neue photokatalytisch aktive Verbundmaterialien zur Eliminierung von pharmazeutischen Reststoffen - Teilprojekt: Charakterisierung und Aktivitaetsvergleich der photokatalytisch aktiven Materialien. 1. Clustertreffen BMBF-Foerdermaßnahmen NanoCare/NanoNature, 10 - 11. Mai 2011, Frankfurt/M., Deutschland. [Poster]
  • Pollmann, K.; Guenther, T.; Weinert, U., Marquard, A.; Kutschke, S.; Lehmann, F.; Raff, J. (2011). Bioinspired nanocomposites based on self-assembling bacterial surface layer proteins. Euro BioMat 2011, 13.-14.04.2011, Jena, Deutschland. [Vortrag]
  • Raff, J; Weinert, U.; Guenther, T.; Marquard, A.; Lehmann, F.; Kutschke, S.; Pollamnn, K. (2011). Bioinspired hybrid nanomaterials based on self-assembling proteins. DFG-NSF Research Conference, 22.-25.03.2011, New York, USA. [Poster]
  • Weinert, U., Raff, J.; Guenther, T.; Pollmann, K. (2011). Fundamental and application oriented research on bacterial S-layers from uranium mining waste pile isolates. Forschungseminar, Institut fuer Biochemie und Molekularbiologie, Universitaet Hamburg, 26.01.2011, Hamburg, Deutschland. [Vortrag]

2010

  • Pollmann, K. (2010). Nano-Biotechnologie fuer den Umweltschutz: Neue photokatalytisch aktive Verbundmaterialien zur Eliminierung von pharmazeutischen Reststoffen (NanoPharm). 4. Netzwerktreffen des Mitteldeutschen Netzwerks fuer Innovative Umwelttechnik 30.11.2010, Magdeburg, Deutschland. [Vortrag]
  • Raff, J. (2010). Bioinspired Nanomaterials. nanoSeminar, Institut fuer Materialwissenschaft, TU Dresden, 11.11.2010, Dresden, Deutschland [Vortrag]

  • Helmholtz-Zentrum fuer Umweltforschung GmbH (UFZ), Reinemann, C.; Strehlitz, B., Stoltenburg, R. (2013): Fluorchinolon-spezifische Aptamere. Deutsches Patentamt, AZ 10 2013 204 057.1, angemeldet am 08.03.2013.
  • UMEX GmbH Dresden (2011). „Fotoreaktor - Photoreactor comprises a number of light emitting radiation sources arranged in a reaction vessel, in which a number of rod-shaped radiation sources and a number of rod-shaped carrier are arranged with a photoactive material." DE102010025366A1
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