Forschung

Das Immunsystem verfügt über die Fähigkeit, zwischen „selbst“ und „fremd“ zu unterscheiden, was für den Schutz vor Infektionen von grundlegender Bedeutung ist. Auf molekularer Ebene geschieht dies durch spezifische Rezeptoren eukaryotischer Zellen, die charakteristische Fremdmoleküle von Mikroorganismen erkennen. Ein solches Molekül ist das Lipopolysaccharid (LPS), das in der Zellwand von Gram-negativen Bakterien vorkommt und eine Schlüsselrolle bei der Wirt-Pathogen Interaktion spielt. Spezifische Proteinrezeptoren des angeborenen Immunsystems, die LPS erkennen, können entzündliche Abwehrreaktion gegen Infektionen auslösen und die Immunhomöostase unterstützen. Bakterielle Pathogene verfügen über eine Vielzahl von Mechanismen, um ihre Zellwand als Reaktion auf die Übertragung zwischen Umwelt, Vektor und menschlichem Wirt anzupassen, indem sie die Zusammensetzung des LPS verändern und so die Immunantwort der eukaryotischen Zelle beeinflussen. Die Modifikation der Phosphatgruppen der immunstimulierenden Komponente des LPS, einem Glykolipid Lipid A, schützt die Bakterien vor der Erkennung durch kationische antimikrobielle Peptide des Wirts. Die Auswirkungen dieser Modifikationen auf die LPS-Erkennungsrezeptoren des angeborenen Immunsystems sind jedoch weitgehend unbekannt. Von besonderer Bedeutung sind die Effekte von Phosphatgruppenmodifikationen auf intrazelluläre LPS-spezifische Rezeptoren, die an der antitumoralen Immunität beteiligt sind. Aufgrund der großen Heterogenität bakterieller Glykane sowie der Instabilität modifizierter Phosphatgruppen können strukturell definierte intakte LPS-Fragmente nicht direkt aus bakteriellen Quellen isoliert werden. Die chemische Synthese stellt jedoch eine zuverlässige Methode dar, komplexe immunmodulatorische LPS-Moleküle aus kleinen Bausteinen zusammenzusetzen. Die Kohlenhydratchemie, oder Glykochemie, bietet vielseitige Werkzeuge zur Synthese komplexer Glykane, wodurch strukturell definierte und homogene Moleküle von hoher Reinheit für biologische Untersuchungen erhalten werden können. Im Rahmen des Projektes werden neue synthetische Ansätze zum Aufbau komplexer phosphorylierter Glykane entwickelt und eine Reihe von bakteriellen LPS- und Lipid A-Molekülen mit modifizierten Phosphatgruppen hergestellt. In Zusammenarbeit mit internationalen Forschungsgruppen auf dem Gebiet der Immunologie und der Strukturbiologie wird die immunbiologische Aktivität und Interaktion unserer synthetischen phosphorylierten Glykolipide und LPS-Moleküle mit entsprechenden Proteinen untersucht. Durch die Entwicklung einer Sammlung synthetischer Varianten bakterieller Lipid A- und LPS-Moleküle mit einzigartig modifizierten Phosphatgruppen zielen unsere Forschungsarbeiten darauf ab, die strukturelle Basis ihrer Interaktion mit Immunrezeptoren aufzuklären und die molekularen Grundlagen der antitumoralen und antibakteriellen LPS-induzierten Immunität zu erforschen.

Das Projekt "Flammschutzbehandlung von Holz mittels superkritischem CO2" (Projektnummer FO999903628) beabsichtigt im Rahmen der FFG-Förderschiene Bridge gemeinsam mit dem Kompetenzzentrum Wood KPlus sowie den Firmenpartnern NATEX (Österreich) und Fritz Kohl GmbH & Co. KG (Deutschland) die Imprägnierung von technischen Furnieren mit Hochleistungs-Flammschutzmitteln (FSM) unter Nutzung von überkritischem CO2 als Trägermedium zu untersuchen. Ziel ist die Verwendung dieser Furniere im Flugzeug-, Automobil- und Schiffbau. Im Rahmen des 3-jährigen Projektes werden in die F&E-Arbeiten in 4 zentralen Arbeitspaketen durchgeführt (neben den APs Management und Dissemination). Basierend auf einer umfassenden Literaturstudie (AP 2) zu P- und N-haltigen Hochleistungs-Flammschutzmitteln, deren Löse- und Transportverhalten in scCO2 sowie der Option zur Einführung von reaktiven Ankergruppen zur chemischen Fixierung in Holz ist eine Auswahl an FSM für die weiteren Arbeiten in AP 3-5 zu treffen. Für diese Verbindungen werden in AP 3 Untersuchungen zum Löslichkeits- und Transportverhalten in scCO2 durchgeführt. Diese Arbeiten erlauben die Identifizierung von besonders aussichtsreichen FSM und Imprägnierbedingungen (p, T, Entspannungsregime). In der Folge werden Versuche zur Imprägnierung von Holzfurnieren, technischen Furnieren und kleinen Massivholzproben durchgeführt um den Beladungserfolg qualitativ und quantitative zu bewerten. Entsprechend werden diese Versuche durch eine umfassende Analytik begleitet, die dem Nachweis der Homogenität der Beladung, dem Beladungsgrad sowie dem Einfluss der Behandlung auf wesentliche Materialeigenschaften dient. Durch Daten aus diesen Experimenten können wichtige Rückschlüsse auf die Verbesserung der Prozessführung gewonnen werden. Schließlich sollen in AP 5 für ausgewählte Proben flammschutzrelevante, mechanische, olfaktorische, morphologische und colorimetrische Parameter erhoben werden um abschließend die Praxistauglichkeit einer scCO2-gestützen Imprägnierung von Holzfurnieren sowie die Übertragung auf Massivholz zu bewerten.

Die sensorische Qualität von Wein ist das Ergebnis einer Vielzahl von Wechselwirkungen zwischen allen im Wein enthaltenen chemischen Komponenten und spezifischen Umweltfaktoren, wie der Temperatur oder des Weins. Da die Weinqualität von zahlreichen Faktoren wie Sorte, Anbaubedingungen, Klimaveränderungen, Hefestämmen, Weinbereitungstechnologien und menschlichen Erfahrungen beeinflusst wird, ist die Bewertung der Weinqualität und deren Erhaltung – in Sinne der Reproduzierbarkeit von Jahr zu Jahr - heutzutage die größte Herausforderung sowohl für die Weinerzeuger als auch für die Weinwissenschaft. Weinbaupraktiken zielen in erster Linie darauf ab, qualitativ hochwertige Trauben zu erzeugen, die den Geschmack und die Aromen der Rebsorten und/oder die für eine bestimmte Region oder ein bestimmtes Terroir typischen Eigenschaften widerspiegeln. In Österreich ist der Districtus Austriae Controllatus (DAC) eine Klassifizierung für regionaltypische Qualitätsweine, die auf dem Weinmarkt für besondere Produkte sorgt. Eine genaue Bewertung und Beurteilung der Weinqualität, Identität und Typizität ist für Winzer von großer Bedeutung, um eine korrekte Weinklassifizierung und ein gezieltes Marketing durchzuführen. Ziel dieses Projekts ist die Bewertung der Trauben- und Weinqualität sowie die Charakterisierung und Vorhersage der regionaltypischen Qualität mit Hilfe von Element- und sensorischen Analysen, ungezielten und zielgerichteten metabolomischen und spektroskopischen Ansätzen sowie künstlicher Intelligenz. Die Traubenqualität ist der wichtigste Faktor für die Herstellung von Qualitätswein, und bei einige in Weintrauben enthaltenen Metaboliten kann ein enger Zusammenhang mit der Weinqualität bestehen. Dieser Zusammenhang zwischen den Traubenmetaboliten und der Weinqualität wird mit Hilfe von ungezielten Metabolomik- und Spektroskopieansätzen und mit Hilfe von Modellen zur Vorhersage der Weinqualität, die mit Hilfe von künstlicher Intelligenz und Algorithmen des maschinellen Lernens erstellt werden, untersucht werden. Ein besonderer Schwerpunkt dieses Projekts ist eine detaillierte chemische Charakterisierung, die den Einfluss der Wiener Weinbauregion (Herkunft) auf den Wiener Gemischten Satz DAC und den Grünen Veltliner klären soll. Als Ergebnis des Projekts werden Software, Apps und ein einzigartiges Qualitätskennzeichen für die Vorhersage der Weinqualität und die Bewertung der Authentizität auf der Grundlage von im Projekt etablierten Datenbanken entwickelt. Diese Lösung wird so konzipiert, dass sie die Identität und Authentizität jeder einzelnen Flasche belegen und zurückverfolgen kann. Die Ergebnisse dieses Projekts zielen wiederum darauf ab, sowohl das Herkunftsmarketing als auch die künftige Erhaltung der Weinproduktionsprozesse und der Qualität von in Wien hergestellten Weinen zu unterstützen.