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2021

Bacteria-CAM zum Nachweis von Krankheitserregern

16. Nationale Branchenkonferenz Gesundheitswirtschaft 2021

Greifswald, 02.06.2021

In einem von der TBI (Technologie-Beratungs-Institut) geförderten Verbundprojekt mit der Diaspective Vision GmbH und wissenschaftlichen Partnern (Hochschule Wismar, Universitätsmedizin Greifswald) wurde die Idee, nicht-invasive Wundkeime mittels einer speziellen Kamera sichtbar zu machen, erfolgreich umgesetzt. Die von der Firma Diaspective Vision GmbH dafür entwickelte Hyperspektralkamera wurde auf einen Wellenlängenbereich erweitert. Es ermöglichte den Nachweis von Bakterien mittels Autofluoreszenz.

Im Sinne betroffener Wund-Patienten steht nun der Ausbau dieser innovativen optischen Diagnostik in weiteren Forschungsprojekten auf dem Programm. Hierzu werden im Rahmen klinischer Tests lokale Infektionsherde mit physiologischen Parametern wie der Sauerstoffsättigung korreliert und eine Messung der Keimbelastung beim Patienten durchgeführt.  Ziel der Wissenschaftler*innen ist, herauszufinden, ob eine Infektion oder natürliche Bakterienbesiedlung vorliegt. Das ist wichtig, um über die Notwendigkeit einer Antibiotika-Therapie zur Wundheilung zu entscheiden.

Darüberhinaus verfolgen die Forschenden die Vision, Infektionserreger direkt in der Wunde zu identifizieren, um in der Therapie auf Breitband-Antibiotika zur Minimierung von Resistenzentwicklungen langfristig verzichten zu können.

Im Kompetenzzentrum Diabetes Karlsburg (KDK) erfolgten im Vorfeld präklinische und klinische Anwendungen der hyperspektralen Diagnostik. Hierfür wurden sowohl in vitro-Versuche (im Labor) als auch in vivo in einer Studie mit Patienten mit diabetischem Fußsyndrom durchgeführt. Dabei wurde die qualitative Keimbelastung chronischer Wunden im Vergleich zur mikrobiellen Standarddiagnostik analysiert. Die Versuche zeigten, dass die Fluoreszenzspektroskopie in Verbindung mit einer Hyperspektralanalyse unterschiedlichen Bakterien sowohl in der Laborkultur (auf Agar und Fleisch) als auch in infizierten Wunden am Patienten erkennen sowie räumlich aufgelöst darstellen kann.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Kai Masur
Leiter der Forschungsgruppe Plasmawundheilung
Kompetenzzentrum Diabetes Karlsburg (KDK)
Tel.: + 49 3834 554 33 22
mailto: kai.masuruni-greifswaldde

Dr. Jana Kuhn
Wissenschaftlich-Klinische Geschäftsleitung
Kompetenzzentrum Diabetes Karlsburg (KDK)
Tel.: +49 38355 70 2151 
mailto: jana.kuhninp-greifswaldde

Presse:
Dr. Gesine Selig
Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V. (INP)
Tel. +49 3834 554 3942
mailto: gesine.seliginp-greifswaldde

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Physikalisches Plasma zur Bekämpfung von SARS-CoV-2

Am 2. Juni 2021 findet ein virtuelles Kick-off-Meeting zum Start eines dreijährigen Forschungsprojektes zur Bekämpfung von SARS-CoV-2 im Mund- und Nasen-Rachenraum unter Einsatz physikalischer Plasmen statt. Das Projekt wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit insgesamt 2 Mio. EUR gefördert.

Unter dem Projekttitel „PlasmaplusCorona (PPC) - Plasmabasierte Desinfektion des Respirationstraktes zur Senkung der SARS-CoV-2-Viruslast in vitro und in vivo“ forscht das Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V. (INP) Greifswald zusammen mit dem Forschungszentrum Borstel, Leibniz Lungenzentrum (FZB) sowie dem Leibniz-Institut für Experimentelle Virologie (HPI) Hamburg an einer technischen Lösung zur lokalen Behandlung des Virus-infizierten Atemtraktes.

Grundlage dafür ist die Erkenntnis, dass die Übertragung von SARS‐CoV‐2 u.a. deshalb besonders hoch ist, weil sich das Virus vor allem in den oberen Atemwegen vermehrt. Auch wenn die Symptome einer COVID‐19‐Erkrankung noch nicht oder nur sehr gering vorhanden sind, ist die Ansteckungsfähigkeit der infizierten Personen bereits hoch. Eine frühzeitige Reduktion der Viruslast im Mund‐ und Nasen‐Rachenraum positiv getesteter, jedoch noch nicht erkrankter Personen soll deren Infektiosität reduzieren und damit der weiteren Verbreitung des Virus und gegebenenfalls auch einer Erkrankung der infizierten Person entgegenwirken.

Physikalisches Plasma ist ein Gemisch aus geladenen und ungeladenen Atomen und/oder Molekülen sowie frei beweglichen Elektronen, das auch als vierter Aggregatzustand bezeichnet wird und entsteht, wenn einem Gas beispielsweise elektrische Energie zugeführt wird. Bei Temperaturen unter 40°C und bei Atmosphärendruck erzeugte sogenannte kalte Plasmen werden bereits in der Medizin zur Unterstützung der Wundheilung eingesetzt. Ihre Wirksamkeit gegen Mikroorganismen und Viren ist vielfach nachgewiesen.

Im Projekt werden verschiedene technische Möglichkeiten zur lokalen Applikation von physikalischem Plasma konzipiert und erprobt. Neben dem umfassenden Wirksamkeitsnachweis gegen SARS-CoV-2 unter Berücksichtigung der spezifischen Anforderungen, die an eine solche Anwendung in einem klinischen Kontext zu stellen sind, bilden in dem vorliegenden Projekt präklinische Untersuchungen zur lokalen Verträglichkeit solcher plasmabasierten Verfahren einen Schwerpunkt. Hiermit werden die entscheidenden Grundlagen für einen Forschungstransfer in die klinische Anwendung gelegt.

Ziel des Projektes ist eine plasmabasierte technische Lösung zur lokalen Behandlung des Atemtraktes, die zu einem Medizinprodukt weiterentwickelt werden kann.

Das Projekt bündelt die Expertisen dreier Leibniz-Institute in der physikalischen, biophysikalischen, biochemischen und biomedizinischen Forschung. Die drei Institute sind Mitglieder der Leibniz-Forschungsverbünde „Gesundheitstechnologien“ und „INFECTIONS“ sowie des Leibniz-Forschungsnetzwerkes „Immunvermittelte Erkrankungen“ (https://www.leibniz-gemeinschaft.de).

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. Thomas von Woedtke
Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V. Greifswald (INP)
Felix-Hausdorff-Str. 2
17489 Greifswald
Tel.: +49 3834 554 3948
E-Mail: woedtkeinp-greifswaldde
Web: https://www.inp-greifswald.de/

Prof. Dr. Ulrich Schaible
Forschungszentrum Borstel, Leibniz Lungenzentrum (FZB)
Parkallee 1-40
23845 Borstel
Tel.: +49 04537 188-6000
E-Mail: uschaiblefz-borstelde
Web: https://fz-borstel.de

Prof. Dr. Gülsah Gabriel
Leibniz-Institut für Experimentelle Virologie (HPI)
Martinistraße 52
20251 Hamburg
Tel.: +49 40 48051 315
E-Mail:  guelsah.gabrielleibniz-hpide
Web: https://www.hpi-hamburg.de/

EINLADUNG zu den digitalen „Anwendertagen Plasmatechnologie“ am Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V. (INP)

Greifswald, 23.04.2021

Unter der Schirmherrschaft von Harry Glawe, Minister für Wirtschaft, Arbeit und Gesundheit Mecklenburg-Vorpommern, lädt das Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V. (INP) vom 27. bis 28. April 2021 zu den digitalen „Anwendertagen Plasmatechnologie“ ein. „Das INP verfügt über langjährige Erfahrung in der Entwicklung plasma-gestützter Prozesse für diverse industrielle Anwendungen. In unserer Veranstaltungsreihe „Anwendertage Plasmatechnologie“ stellen wir nicht nur diese Technologien vor, sondern demonstrieren an Beispielen aus der Praxis wie sich technologische Plasmen in industrielle Prozesse integrieren und sich für die Entwicklung neuartiger Produkte nutzen lassen. Der Dialog aus Wissenschaft und Industrie, den diese Veranstaltung bietet, ist der zentrale Treiber um wissenschaftliche Erkenntnisse in Innovationen zu überführen und den Technologietransfer entscheidend voranzubringen“, so Dr. Katja Fricke, Forschungsschwerpunktleiterin „Bioaktive Oberflächen“ am INP und Ansprechpartnerin im Organisationskomitee der Anwendertage 2021.

Im Rahmen der Anwendertage haben Unternehmen aller Branchen und Interessierte die Möglichkeit, plasmabasierte Konzepte und Umsetzungsstrategien zur industriellen Implementierung kennen zu lernen. Sie erhalten Einsicht zu aktuellen Entwicklungen der Plasmatechnologie, dem Schlüssel zu Prozessen mit hohem Potential für Innovation, Wachstum und Nachhaltigkeit. Hierbei werden spezifische Anwendungen aus Industrie und Forschung zu den Themen: Erneuerbare Energien, Umwelt und Landwirtschaft und Lebenswissenschaften vorgestellt.

Das detaillierte Programm (Programmflyer) ist abrufbar unter:
https://anwendertage.inp-greifswald.de/fileadmin/user_upload/INP_Programm_Anwendertage_Plasmatechnologie_2021.pdf

Die Teilnahme an den Anwendertagen ist kostenlos. Anmeldungen sind unter dem link: https://bit.ly/3qFMNNk möglich. Alle Teilnehmer*innen erhalten die Einwahldaten für die digitale Veranstaltung im Vorfeld nach erfolgreicher Registrierung. Anmeldeschluss ist der 25. April 2021.

Kontinuierliche Forschung und die Weiterentwicklung von Plasmaprozessen- und Anlagen stellen einen wesentlichen Beitrag zur Erschließung neuer Anwendungsfelder dar.

Plasmagestützte Oberflächenverfahren sind heute benutzerfreundlich und verleihen Materialien durch die gezielte Erzeugung von spezifischen Oberflächenfunktionalitäten neue Eigenschaften und einen signifikanten Mehrwert. Die Entwicklung von plasmabasierten Oberflächenverfahren zur Optimierung neuer Materialien und Werkstoffe unterstützt maßgeblich den Übergang zu einer überwiegend auf erneuerbaren Energieträgern basierenden Energieversorgung.

Im Themenfeld ERNEUERBARE ENERGIEN werden im Rahmen der Anwendertage am 27. April unterschiedliche industrielle Dünnschichttechnologien und Nanomaterialien vorgestellt, die neue Wege zur Herstellung wesentlicher Komponenten und Materialien für Brennstoffzellen oder Elektrolyseure ermöglichen. Ziel dabei ist es, die Energieerzeugung und Effizienz der Energienutzung zu steigern. Ein wesentlicher Themenblock ist die Erschließung neuer Anwendungsfelder mit Potenzial für die Plasmatechnologie im Hinblick auf CO2-neutrale Stoffumwandlungsprozesse. Experten berichten außerdem über Anwendungen zur Aufbereitung von Abwasser, Gülle und Fermentationsresten u. a. zur Verbesserung des Vergärungsprozesses und Effizienzsteigerung von Biogasanlagen.

Im Themenfeld UMWELT & LANDWIRTSCHAFT berichten Experten*innen am 28. April zu aktuellen Entwicklungen innovativer Plasma-Verfahren zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit von Pflanzen gegenüber abiotischen und biotischen Stressfaktoren sowie zur Steigerung des Wachstums und Ertrages. Ziel hierbei ist zukünftig eine chemikalienfreie Agrarproduktion. Ein weiteres Thema im Themenblock ist der Einsatz von Plasmen in der Abwasserbehandlung zur Zerstörung hartnäckiger Verbindungen wie pharmazeutische Rückstände sowie das Potential von Plasmabehandlungen für den Schadstoffabbau in der Grundwassersanierung. Ebenso informieren Wissenschaftler*innen über Möglichkeiten zur plasmabasierten Luftreinigung, um toxische oder unerwünschte Schadstoffen (einschließlich Gerüchen) in Luft- oder Abgasströmen zu beseitigen.

Die Plasmamedizin ist ein innovatives Forschungsfeld an der Schnittstelle zwischen Physik und Lebenswissenschaften, das seit einigen Jahren einen immensen internationalen Aufschwung erfährt. Im Themenfeld LEBENSWISSENSCHAFTEN zeigen Experten*innen am Beispiel von kardiovaskulären Implantaten für strukturelle Herzerkrankungen Aktivitäten von der Biomaterialentwicklung bis zum Technologietransfer. Hierbei steht die Entwicklung innovativer Verfahren und Technologien zur Wiederherstellung bestimmter Körperfunktionen oder zur Diagnostik spezifischer Erkrankungen im Mittelpunkt. Die Teilnehmer*innen lernen im Themenblock eine hochempfindliche markierungsfreie Methode basierend auf funktionalisierten Mikropartikeln zur Detektion spezifischer Biomoleküle kennen. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Vorstellung plasmabasierter Verfahren zur Abscheidung von Funktionsschichten mit dem Ziel, die Interaktionen an der Grenzfläche zwischen einem biologischen System und einer technischen Oberfläche zu steuern. Beispiele hierfür sind die Begünstigung der Immobilisierung von Enzymen oder die Anhaftung von Bakterien und damit verbundene reduzierte Biofilmbildung. Auch photokatalytische Oberflächen mit einer Lage aus Metalloxid, meist TiO2, welche durch Bestrahlung im UV- oder sichtbaren Wellenlängenbereich aktiviert werden, zählen dazu. In Kombination mit einem natürlicherweise vorliegenden dünnen Wasserfilm treten diese aktivierten Oberflächen mit Zellen, Mikroorganismen und anderen Flüssigkeiten in Wechselwirkung. Dabei wird in Kombination mit einer idealen Benetzbarkeit der Oberfläche dann oft auch von selbstreinigenden oder auch „easy-to-clean“ Oberflächen gesprochen. Einsatz findet diese Technologie z. B. bei Architekturglas.

Wissenschaftliche Ansprechpartnerin:
Dr. Katja Fricke
Tel.: +49 3834 554 3841
E-Mail: anwendertageinp-greifswaldde
https://anwendertage.inp-greifswald.de

Presse:
Dr. Gesine Selig
Tel.: +49 3834 554 3942
E-Mail: gesine.seliginp-greifswaldde

Leibniz-Gemeinschaft fördert den Forschungsverbund Gesundheitstechnologien für weitere vier Jahre

Greifswald, 16.04.2021

Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie (INP) ist beteiligt

Bis Ende 2024 erhält der Forschungsverbund „Leibniz Gesundheitstechnologien“ eine Förderung in Höhe von 1,2 Millionen Euro durch die Leibniz-Gemeinschaft. Damit startet Leibniz Gesundheitstechnologien mit neuen Projekten, in denen komplementäre Kompetenzen aus 14 Leibniz-Instituten zu innovativen Gesundheitstechnologien zusammenfließen, in seine zweite Entwicklungsphase. Mit der Bewilligung vom 18. März 2021 folgt der Senat damit als oberstes Leibniz-Gremium der Empfehlung des „Senatsausschusses Strategische Vorhaben“ (SAS).

Das Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V. (INP) ist seit seiner Gründung im Jahr 2014 Mitglied des Forschungsverbundes „Leibniz Gesundheitstechnologien“.

Das Konzept „Leibniz Gesundheitstechnologien“ zählt zu den drei vom Leibniz-Senat bewilligten Forschungsverbund-Konzepten, die über die nächsten vier Jahre eine Förderung der Gemeinschaft erhalten.

Der Verbund verfolgt das Ziel, Technologien zu erforschen, die beispielsweise die molekulare Diagnostik von chronischen Atemwegserkrankungen und Krebs verbessern oder neue Formen plasmamedizinischer Wundtherapie ermöglichen. Ebenso sollen neue multimodale Bildgebungsverfahren mit „Machine-Learning“-Ansätzen kombiniert und bioaktive Materialien zur gezielten Wirkstofffreisetzung entwickelt werden.

Im Vorfeld wurden insgesamt sechs Konzept-Skizzen vom Präsidium ausgewählt und als Vollantrag beim SAS eingereicht. Die Bewertung der Konzepte erfolgte durch externe Expertinnen und Experten und leitete sich aus der internen, strategischen Diskussion und Bewertung ab.

Interdisziplinäre Forschung als Markenkern der Leibniz-Gemeinschaft

„Ich freue mich, dass wir mit dem Forschungsverbund „Leibniz Gesundheitstechnologien“ ein Thema mit großer wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Relevanz besetzen. Die interdisziplinäre Erforschung von Gesundheitstechnologien in einer verbindlichen kooperativen Struktur wird sich so zu einem Markenkern der Leibniz-Gemeinschaft entwickeln“, erläutert Professor Matthias Kleiner, Präsident der Leibniz-Gemeinschaft.

Der Verbundsprecher Professor Jürgen Popp (Leibniz-Institut für Photonische Technologien) ergänzt: „Das übergeordnete Ziel von „Leibniz Gesundheitstechnologien“ ist es, bestehende und neue medizinische Technologien der Mitgliedsinstitute in medizinische Arbeitsabläufe zu integrieren. Mit der neuen Förderung werden wir die Anwendungsfelder unserer Technologien erweitern und sie zu ausgereiften Systemen weiterentwickeln.“

In den fünf Kompetenzfeldern des Verbunds – “Point-of-Care-Technologien“, „Biomarker“ „Bioaktive Materialien“, „Plasmamedizin“ und „Bildgebende Methoden“– werden in den kommenden Monaten neue Projekte gestartet, welche die Stärken der 14 beteiligten Leibniz-Institute und der zwei Ausgründungen zusammenführen. Dabei werden die einzelnen Forschungsvorhaben über zusätzliche Förderungen sowie Eigenmittel der Verbundmitglieder finanziert.

Das INP ist im Forschungsverbund verantwortlich für das Kompetenzfeld „Plasmamedizin“. “Leibniz Gesundheitstechnologien bietet uns ein hervorragendes Umfeld, gemeinsam mit anderen Leibniz-Instituten und Industriepartnern sektionsübergreifend zusammenzuarbeiten, um plasmamedizinische Geräte und Therapieansätze interdisziplinär zu erforschen und in die Anwendung zu bringen“, so Prof. Dr. Thomas von Woedtke, wissenschaftliches Vorstandsmitglied und Forschungsschwerpunktleiter Plasmamedizin am INP in Greifswald.

Fokus der Projekte ist dabei die Beschleunigung der Translation von Leibniz-Technologien. Ein umfangreicher Dialog mit verschiedenen Interessentengruppen aus dem Gesundheitswesen und mit Wirtschaftsunternehmen, die eine Entwicklung bis hin zum zugelassenen Medizinprodukt vorantreiben, unterstützt den Prozess.

Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Prof. Dr. Thomas von Woedtke
Forschungsschwerpunktleiter Plasmamedizin
Wissenschaftliches Vorstandsmitglied

Tel.: +49 3834 554 445
Mobil: +49 1724037045
woedtkeinp-greifswaldde

Ausgründung des INP gewinnt Leibniz-Gründungspreis

Greifswald, den 31. März 2021

Die Firma Nebula Biocides GmbH, jüngste Ausgründung des Leibniz-Institutes für Plasmaforschung und Technologie e.V. (INP) aus Greifswald ist einer von zwei Preisträgern des diesjährigen Leibniz-Gründungspeises. Die Gründer Dr. Jörn Winter, Dr. Ansgar Schmidt-Bleker und Prof. Klaus-Dieter Weltmann erhielten die frohe Botschaft direkt aus der Leibniz-Geschäftsstelle in Berlin. Der Preis ist insgesamt mit 50.000 € dotiert und wird jedes Jahr von der Leibniz-Gemeinschaft für Gründungsvorhaben vergeben, die sich durch besondere Leistungen bei der Entwicklung von innovativen und tragfähigen Geschäftsideen auszeichnen.

„Über die Auszeichnung freuen wir uns natürlich sehr. Der Preis unterstreicht die große Bedeutung, die eine wirkungsvolle Hygiene in unserer heutigen Gesellschaft haben muss und bestärkt uns, den eingeschlagenen Weg hin zu einem effektiven Schutz vor Infektionserregern stetig weiter voranzuschreiten.“ so Dr. Jörn Winter einer der  Geschäftsführer der Nebula Biocides GmbH.

Seit 2016 erforschen die Wissenschaftler einen hochwirksamen Desinfektionswirkstoff, der innerhalb von 30 Sekunden sowohl gegen hartnäckige Bakteriensporen als auch gegen widerstandsfähige Viren wirkt. Insbesondere werden Clostridioides difficile Sporen vollständig inaktiviert. Bei einem großflächigen Einsatz des neuen Desinfektionsverfahrens kann so eine signifikante Senkung von Infektionsrisiken z.B. in Krankenhäusern erzielt werden.

Nach dreijähriger intensiver Forschungsarbeit wagten die Wissenschaftler 2019 den Schritt und gründeten die Firma Nebula Biocides GmbH.  „Die Wirksamkeit, die grundsätzliche Verträglichkeit sowie die Sicherheit des Verfahrens in akkreditierten Laboren ist bereits bestätigt. Es fehlt „nur“ noch die Zulassung, und daran arbeiten wir gerade intensiv gemeinsam mit unseren Partnern und natürlich den Zulassungsbehörden“, erklärt Dr. Ansgar Schmidt Bleker, der zweite Geschäftsführer. “Die Auszeichnung gibt in dieser Situation natürlich einen Motivationsschub“.

Die feierliche Überreichung findet aufgrund der aktuellen Situation zwar erst im November in Berlin statt aber Prof. Klaus-Dieter Weltmann, Vorstandsvorsitzender und Wissenschaftlicher Direktor des INP freut sich mit den beiden Wissenschaftlern schon heute. “Das ist ein toller Erfolg für die Nebula Biocides GmbH und natürlich auch besonders für unser Institut. Es zeigt, dass unsere Strategie am INP „Von der Idee zum Prototyp“ aufgeht“, so Prof. Klaus-Dieter Weltmann.

Über den Weg einer Ausgründung gelingt der Technologietransfer bereits das fünfte Mal am INP. 

Für weitere Informationen:
Nebula Biocides GmbH
Dr. Jörn Winter
Brandteichstraße 20
17489 Greifswald
E-Mail: winternebula-biocidesde
Tel.: +49 (0)159 / 04283902
www.nebula-biocides.de

Dr. Gesine Selig
Referat Kommunikation
Tel.: +49 3834 554 3942
gesine.selig@inp-greifswald.de

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Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie (INP) legt Grundstein für „faire“ Forschungsdaten in anwendungsorientierter Plasmaforschung

Die Wissenschaftler Steffen Franke und Markus Becker vom Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V. (INP) haben gemeinsam mit Kollegen das Metadatenschema Plasma-MDS entwickelt. In dem Beitrag „Plasma-MDS, a metadata schema for plasma science with examples from plasma technology“ (Autoren: St. Franke, L. Paulet, J. Schäfer, D. O’Connell, M. M. Becker) wurde dieses Metadatenschema nun in dem Springer Nature Journal Scientific Data veröffentlicht [1].

Im Zuge der Digitalisierung von Forschungsprozessen spielt ein nachhaltiger Umgang mit Daten eine immer größere Rolle. Die sogenannten FAIR-Prinzipien [2] beschreiben anerkannte Kriterien für „faire“, das heißt auffindbare (Findable), zugängliche (Accessible), interoperable (Interoperable) und nachnutzbare (Reusable) Forschungsdaten. Die Erfassung von Metadaten zur Dokumentation von Daten nach einem wohldefinierten Schema ist ein wesentlicher Baustein „fairer“ Daten. Für den Bereich der anwendungsorientierten Plasmaforschung definiert Plasma-MDS ein solches Schema nach einem prozessorientierten Ansatz, welcher der Vielzahl und Diversität der eingesetzten Forschungsmethoden gerecht wird und berücksichtigt, dass in der Plasmaforschung oft auch die Entwicklung von Diagnostikmethoden wesentlicher Bestandteil des Forschungsprozesses ist. Nicht zuletzt ist die Heterogenität plasmaphysikalischer Forschungsdaten auch der Grund, warum in diesem Fachbereich bisher kaum Standards zur Erfassung, Dokumentation und Ablage von Forschungsdaten existieren.

Gleichzeitig ist die Plasmatechnologie sowohl in etablierten Technologiefeldern, wie z.B. der Plasmaoberflächentechnologie, als auch in neuen Anwendungsbereichen mit großem gesellschaftlichen Potenzial vertreten. Zu letzteren zählen insbesondere Plasmaanwendungen in den Bereichen Medizin und Hygiene. Somit ist eine Etablierung von Prozessen und Standards für „faire“ Daten in der angewandten Plasmaphysik und Plasmamedizin von großer Bedeutung und wird seit 2017 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Projekte „InPT-Dat“, Förderperiode: 2017–2019, Förderkennzeichen: 16FDM005 und „QPTDat“, Förderperiode: 2019–2022, Förderkennzeichen: 16QK03A, 16QK03B und 16QK03C gefördert.

Das Metadatenschema Plasma-MDS wurde im Rahmen des Projektes „InPT-Dat“ entwickelt und bildet den Kern zukünftiger Entwicklungen von Tools für ein nachhaltiges Forschungsdatenmanagement im Bereich der anwendungsorientierten Plasmaforschung. Ganz bewusst ist das Metadatenschema aber auch offen für Datensätze aus anderen Bereichen der Plasmaphysik, wie der Kernfusionsforschung oder benachbarten Themen, wie der Forschung an Teilchenbeschleunigern. Die Weiterentwicklung dieses initialen Metadatenschemas und der Aufbau einer erweiterten Forschungsdateninfrastruktur wird einerseits am INP zusammen mit Projektpartnern am FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH und an der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg im Rahmen des Projekts „QPTDat“ verfolgt. Andererseits ist nun von außerordentlicher Bedeutung, dass die wissenschaftliche Gemeinschaft das Plasma-Metadatenschema aufgreift, in lokale Prozesse integriert und aktiv an der Weiterentwicklung mitwirkt. Dazu wurden erste Community-Workshops durchgeführt, weitere sind in Planung. Das Research Department „Plasmas with Complex Interactions“ an der Ruhr-Universität Bochum wirkt an den Entwicklungen bereits mit und stellt mit „rdpcidat“ ein eigenes Forschungsdatenrepositorium unter Verwendung von Plasma-MDS zur Beschreibung der abgelegten Daten zur Verfügung.

Mit der am INP betriebenen Datenplattform „INPTDAT“ (https://www.inptdat.de) existieren damit inzwischen zwei Repositorien, die Plasma-MDS implementieren. Um diesen Schritt für weitere Institute und Forschergruppen so einfach wie möglich zu gestalten und um eine Basis für eine Community getriebene Weiterentwicklung des Metadatenschemas zu schaffen, wurden sowohl die Datenplattform INPTDAT als auch das Plasma-Metadatenschema auf GitHub offen zur Verfügung gestellt: https://github.com/inpt-dat/.

Referenzen:
[1] Franke, St. et al., Plasma-MDS, a metadata schema for plasma science with examples from plasma technology. Sci. Data 7, 439, https://doi.org/10.1038/s41597-020-00771-0 (2020).
[2] Wilkinson, M. D. et al. The FAIR guiding principles for scientific data management and stewardship. Sci. Data 3, 160018, https://doi.org/10.1038/sdata.2016.18 (2016).

Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Dr. Markus Becker

Projekt Manager
Plasma Modelling and Research Data Management
Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie (INP)
Tel.: +49 3834 554 3821

E-Mail: markus.beckerinp-greifswaldde
http://www.leibniz-inp.de

Physikalische Zukunftstechnologien für die Landwirtschaft

PHYSICS FOR FOOD liefert vielversprechende Ergebnisse und präsentiert Grundlagenforschung im Rahmen der Wissenschaftskonferenz IWOPA

Greifswald, 01. März 2021 – Der Klimawandel und steigende Ansprüche hinsichtlich Nachhaltigkeit und Ökologie stellen die Landwirtschaft vor große Herausforderungen. Um die Ernährung der wachsenden Weltbevölkerung auf umweltschonende Weise zu sichern, wird global an neuen Methoden für die Agrarwirtschaft geforscht. Physikalische Methoden wie Plasmatechnologien könnten dabei helfen, Pflanzen gegen Dürren, Überschwemmungen und Schaderreger robuster zu machen und den Einsatz von chemischen Pflanzschutzmitteln zu senken. Ein weiteres Anwendungsfeld ist die Beseitigung von Schadstoffen in der Lebensmittelproduktion.

Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Projekt PHYSICS FOR FOOD liefert hierzu vielversprechende erste Ergebnisse. Am Projekt beteiligte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler präsentieren Auszüge ihrer Forschung im Rahmen des dritten „International Workshop on Plasma Agriculture“ (IWOPA), der heute mit rund 70 internationalen Teilnehmerinnen und Teilnehmern als Online-Kongress unter Federführung des Leibniz-Instituts für Plasmaforschung und Technologie e.V. (INP) startet. Nach Veranstaltungen in den USA und Japan, wo das Thema bisher am stärksten vorangetrieben wurde, organisiert erstmalig eine deutsche Wissenschaftseinrichtung den Erfahrungsaustausch. Auch in Europa ist man mittlerweile von den Potenzialen überzeugt und intensiviert die Bemühungen in der noch jungen Disziplin.

Plasma schützt Saatgut

Während die Grundlagenforschung für Plasmatechnologien in der Landwirtschaft weltweit voranschreitet, arbeitet das Projekt PHYSICS FOR FOOD bereits an konkreten Anwendungen. In Versuchen gelang beispielsweise die Sterilisation des Saatguts von Gerste und Weizen mit plasmabehandelter Luft, was zukünftig eine chemische Beizung ersetzen könnte. Schätzungen zufolge kommen allein in Deutschland jährlich rund zwei Millionen Liter chemischen Beizmittels zum Einsatz. Physikalische Verfahren wie Plasma könnten sich hier als ökologische wie ökonomische Alternativen anbieten, um Ernteerträge zu sichern. Die am Projekt beteiligten wissenschaftlichen Einrichtungen kooperieren in der Entwicklung eng mit Bündnispartnern aus Landwirtschaft und Saatgutherstellung, um praxisnahe Ergebnisse zu liefern.  

Plasma stärkt Pflanzen gegen Folgen des Klimawandels

Eine weitere Zielsetzung des Projekts PHYSICS FOR FOOD ist es, Pflanzen vor den Auswirkungen des Klimawandels zu schützen, damit sie Dürren und Überschwemmungen sowie Schad- und Pilzbefall besser überstehen. Die bisher durchgeführten Experimente zeigen vielversprechende Ergebnisse. Durch die direkte Behandlung mit kaltem Plasma erhöhte sich in Versuchen die Keimungsgeschwindigkeit bei Gerste deutlich. Auch bei Weizen und Raps zeigte sich eine positive Wirkung. Ebenfalls förderlich zur Stärkung von Pflanzen ist der Einsatz von plasmabehandeltem Wasser. Bei den im Projekt untersuchten Pflanzenarten Gerste, Raps und Lupine ließ sich in Gewächshausversuchen hierdurch die Trockenmassebildung positiv beeinflussen. Dies betraf das Wurzelsystem und meist auch den Spross der jungen Pflanzen.  

Weitere physikalische Technologien in der Erprobung

Plasmatechnologien sollen im Rahmen des Projekts zudem dazu genutzt werden, um Abwasser aus der Lebensmittelproduktion und Landwirtschaft von Schadstoffen wie Agrochemikalien zu reinigen. PHYSICS FOR FOOD forscht neben Plasma auch an weiteren physikalischen Methoden wie UV-C-Licht und gepulsten elektrischen Feldern. Erste Tests mit UV-C-Technologie in der Lebensmittel­industrie laufen bereits. Die Anlagen dienen dazu, die Keimbelastung in der Produktion zu senken, um Lebensmittel länger haltbar zu machen. Der Einsatz von gepulsten elektrischen Feldern (Pulsed Electric Fields, PEF) ermöglicht es, die Haltbarkeit von temperaturempfindlichen Naturstoffen in Lebensmitteln zu verlängern, Geschmack und Aussehen zu verbessern und hochwertige Inhaltsstoffe in größerer Menge zu gewinnen. Am Beispiel von Getränken aus Getreide wie Bier und Pflanzendrinks ist dies bereits nachgewiesen und wird nun an Lupinen getestet.

Über PHYSICS FOR FOOD

Die Hochschule Neubrandenburg, das Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V. (INP) und die Ceravis AG starteten im Jahr 2018 das Projekt ‚PHYSICS FOR FOOD – EINE REGION DENKT UM!‘. Gemeinsam mit Partnern entwickelt das Bündnis neue physikalische Technologien für die Landwirtschaft und Lebensmittelverarbeitung. Zum Einsatz kommen Atmosphärendruck-Plasma, gepulste elektrische Felder und UV-Licht. Ziele sind die Reduktion von chemischen Mitteln beim Schutz von Saatgut und Nutzpflanzen und die Stärkung von Pflanzen gegenüber den Folgen des Klimawandels. PHYSICS FOR FOOD arbeitet zudem an neuen Verfahren zur Optimierung von Agrarrohstoffen und der Reduzierung von Schadstoffen in der Lebensmittelproduktion. Gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Initiative ‚WIR! – Wandel durch Innovation in der Region‘ sorgt das Projekt für Technologietransfer und die Sicherung von Arbeitsplätzen im Küstenhinterland Mecklenburg-Vorpommerns (Förderkennzeichen 03WIR2803). Weitere Informationen: https://physicsforfood.org/

Weitere News zu PHYSICS FOR FOOD finden Sie unter: https://physicsforfood.org/news/

Kontakt
Stefan Gerhardt
Kommunikation
Tel: +49 170 202 9098
stefan.gerhardtinp-greifswaldde
https://physicsforfood.org/

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Das Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie (INP) lädt ein zum 3rd International Workshop on Plasma Agriculture

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Greifswald, 26.02.2021

Vom 1. März bis 3. März 2021 findet der 3rd International Workshop on Plasma Agriculture (IWOPA) statt. Die als Online-Kongress abgehaltene Veranstaltung wird durch Grußworte vom Gastgeber Prof. Dr. Klaus-Dieter Weltmann, Vorstandsvorsitzender und Wissenschaftlicher Direktor des Leibniz-Instituts für Plasmaforschung und Technologie e.V. (INP), Dr. Jürgen Buchwald, Staatssekretär im Ministerium für Landwirtschaft und Umwelt Mecklenburg-Vorpommern, und Prof. Dr. Johanna Eleonore Weber, Rektorin der Universität Greifswald feierlich eröffnet.

Der INP-Direktor hatte 2018 bei der IWOPA-2 in Japan erstmals erfolgreich diese hochkarätige Veranstaltung im Bereich der Plasmaanwendungen in der Land- und Ernährungswirtschaft nach Europa geholt. „Die Nutzung Physikalischer Technologien in der Land- und Ernährungswirtschaft ist hochaktuell angesichts der öffentlichen und wissenschaftlichen Diskussionen um den Ersatz von Herbiziden wie Glyphosat oder die für die Ernährung der Weltbevölkerung notwendige Ertragssteigerung in der Landwirtschaft. Mecklenburg-Vorpommern wird mit der IWOPA-3 weitere internationale Ausstrahlung gewinnen. Hierzu tragen insbesondere auch die Ergebnisse des BMBF-Verbundprojektes „Physics for Food“ bei, an denen mehrere regionale Firmen, Landwirte, die Hochschule Neubrandenburg und das INP beteiligt sind“, so Klaus-Dieter Weltmann.

Die IWOPA ist ein interdisziplinäres Treffen zum Austausch neuester Ergebnisse von Weiterentwicklungen, Ideen und zukünftigen Herausforderungen im Bereich Plasma und Agrarkultur. Die Konferenz verfolgt das Ziel, die Forschung, Entwicklung und Anwendung physikalischer Verfahren und Technologien im Bereich der Landwirtschaft zu fördern, um u.a. Alternativen zu chemischen Methoden zu schaffen.

Zu den zentralen Themen der Konferenz zählen die Lebensmittelsicherheit, Konservierung, Lagerung und der Transport, die Samenkeimung, Pflanzenwachstum- und entwicklung, biologische Prozesse wie z.B. Stressreaktionen oder Resistenzen sowie Verfahren und Methoden zur Behandlung von Saatgut und Pflanzen.

IWOPA-3 ist ein wichtiger Baustein im wissenschaftlichen Diskurs zur Bereitstellung neuer Technologien in der Landwirtschaft. Führende Wissenschaftler aus Deutschland, Frankreich, Italien, Japan, Korea, Litauen, Serbien, Slowenien, Tschechien und den Vereinigten Staaten haben ihre Teilnahme zugesagt.

Kontakt:
Dr. Gesine Selig
Kommunikation
Tel.: +49 3834 554 3942
gesine.seliginp-greifswaldde
https://www.inp-greifswald.de

Foto: Plasma-behandeltes Saatgut (Quelle: INP)

 

Kontakt

Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V.
Felix-Hausdorff-Str. 2
17489 Greifswald

Dr. Gesine Selig
Kommunikation, Öffentlichskeitsarbeit
Elternzeitvertretung für Charlotte Giese

Tel.: +49 3834 - 554 3942
Fax: +49 3834 - 554 301

gesine.seliginp-greifswaldde
www.leibniz-inp.de

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