Forschungsprojekte der Hochschule Albstadt-Sigmaringen

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  • Nachhaltige Entwicklung

    Projektbeschreibung

    Hintergrund

    Der Verpackungssektor ist auf nationaler und europäischer Ebene der anteilsmäßig größte Endverbrauchermarkt für Kunststoffe. Der optimale Schutz sensibler Packgüter wie z.B. Lebensmitteln ist wichtig, um die gewünschte Haltbarkeit, Qualität und Sicherheit dieser zu gewährleisten. Hierbei sind Mehrschichtverbundmaterialien als Packmittel besonders interessant, da die Kombination verschiedener Materialien in maßgeschneiderten Verpackungseigenschaften resultieren kann. Andererseits bringt dies auch Herausforderungen am Ende der Nutzungsphase der Lebensmittelverpackung, in Bezug auf das Trennen und damit Sortieren, Recyceln oder Kompostieren, mit sich. Die Materialien können nur erschwert in einen technischen oder biologischen Kreislauf zurückgeführt werden. Das bedeutet, dass Mehrschichtverpackungen, bei denen die Verbundpartner nicht effizient getrennt werden können, keinen Beitrag zur Kreislaufwirtschaft leisten können.

    Zielsetzung

    Im Projekt PRESERVE sollen biobasierte und kreislauffähige Verpackungslösungen entwickelt werden. Dafür werden Upcycling-Strategien aus früheren und laufenden Projekten angepasst und skaliert. Im Projekt werden zur Leistungsverbesserung von Primärverpackungen biobasierte Barrierebeschichtungen für Biokunststoff- und Papier- / Kartonsubstrate sowie die eBeam-Bestrahlung und mikrofibrilläre Funktionalisierung dieser fokussiert. Die entwickelten Verpackungslösungen  sollen recycelbar, im Sinne einer stofflichen Verwertung, sein. In diesem Zusammenhang kommen verschiedene biotechnologische Prozesse zur Anwendung, die den biologischen Abbau von Biokunststoffen erleichtern und die Rückgewinnung funktioneller Oligomere für nachfolgende Anwendungen ermöglichen sollen. Gleichzeitig sollen diese Prozesse auch die Schichttrennung und das anschließende (stoffliche) Recycling von Mehrschichtmaterialen zulassen. Dadurch können Biokunststoffe aus den Verpackungen wiedergewonnen werden, um anschließend in hochwertigen Anwendungen verwendet zu werden. Es sollen z.B. kreislauffähige Verpackungen für Körperpflegeprodukte und wiederverwendbare Tragetaschen oder Transportboxen entwickelt werden.

    Schlagworte

    Circular Economy; biobasierte Kunststoffe; Recyclingfähige und kreislauffähige Verpackungen; Innovative Verfahren; eBeam

    Forschungsschwerpunkt:

    NESP | Nachhaltige Entwicklung - Smarte Materialien und Produkte

  • Biomedizin

    Projektbeschreibung

    Hintergrund

    Die bisherigen Barriereeigenschaften der Zellkultursysteme sollen verbessert werden, um die Lagerfähigkeit der Systeme und Anwendungsfehler in den Logistikabläufen zu reduzieren. Über die Zeit auftretende Gaspermeation kann zur negativen Beeinflussungen des Testsystems führen, woraus zurzeit eine Einschränkung der potentiell möglichen Haltbarkeit sowie Einschränkungen bezüglich Logistik und Transport resultieren.

    Zielsetzung

    Im Projekt sollen die Gasbarriereeigenschaften der Zellkultursysteme optimiert werden. Hierbei werden unterschiedliche innovative Verfahren zur Barrierefunktionalisierung erprobt. Zielsetzung ist die Gewährleistung einer definierten Atmosphärenzusammensetzung innerhalb der Zellkultursysteme über die gesamte Lagerdauer und die gesamte Logistikkette, unabhängig von den Lagerbedingungen.

    Schlagworte

    Verpackungsoptimierung; Innovative Verfahren zur Barrierefunktionalisierung

    Forschungsschwerpunkt:

    GEB | Gesundheit - Ernährung - Biomedizin

  • Smarte Materialien

    Projektbeschreibung

    Hintergrund

    Das von der Carl-Zeiss-Stiftung geförderte Projekt „SmartMaterial“ ist interdisziplinär ausgerichtet. Übergeordnetes Projektziel ist die Entwicklung und Charakterisierung smarter Funktionsmaterialien für Technische Textilien und intelligente Verpackungskonzepte. Das Projekt ist auf drei Jahre angelegt und beinhaltet zwei Teilprojekte, die von den Bereichen Engineering (Prof. Dr. Jörn Felix Lübben) und Life Sciences (Prof. Dr. Markus Schmid) bearbeitet werden. Die Entwicklung intelligenter chemikalien-, temperatur- sowie feuchteschaltbarer Funktions- und Indikatorschichten für Technische Textilien und intelligente Verpackungen bereichert den Forschungsschwerpunkt, der sich in den letzten Jahren an der Hochschule Albstadt-Sigmaringen etabliert hat: Nachhaltige Entwicklung – Smarte Materialien und Produkte (NESP).

    Im ersten der zwei Teilprojekte sollen Intelligente Technische Textilien und faserbasierte Werkstoffe eingesetzt werden. Diese fungieren als kontrollierbarer Filter für Wasserdampf und dienen somit der Kontrolle des Mikroklimas für das Wohlbefinden des Menschen wie z.B. in Form eines T-Shirts. In Kombination mit Verpackungen ist im Rahmen des Projektes die Entwicklung und Nutzung smarter Fasern als Sensoren für die Frische von Lebensmitteln und/oder zur Feuchtegehaltregulation geplant.

    Intelligente Verpackungen können einen Beitrag zur Reduktion der jährlich über 12 Mio. Tonnen anfallenden Lebensmittelabfällen in Deutschland leisten. Entlang der Lebensmittelwertschöpfungskette liegt ein großes Reduktionspotential der Lebensmittelabfälle beim Verbraucher. Befragungen zeigen, dass viele Verbraucher Lebensmittel allein aufgrund eines überschrittenen Haltbarkeitsdatums und unabhängig von der eigentlichen
    Genusstauglichkeit wegwerfen. In diesem Projektvorhaben sollen daher intelligente Verpackungskonzepte entwickelt werden, die die Genießbarkeit der enthaltenen Lebensmittel anzeigen.
     

    Zielsetzung

    In den zwei Teilprojekten Intelligente Technische Textilien und Intelligente Verpackungen sollen zunächst die nachfolgend beschriebenen Ziele verfolgt und diese dann in einer smarten Faserverbundverpackung zusammengeführt werden.

    TEILPROJEKT INTELLIGENTE TECHNISCHE TEXTILIEN

    Teilprojektleitung: Prof. Dr. Jörn Felix Lübben

    Am Standort Albstadt sollen, als Folgeprojekt des RespothermTex-Projektes, unter der Teilprojektleitung von Professor Dr. Jörn Felix Lübben Oberflächen von Fasern oder Flächen nach einer Metallisierung als leitfähige und heizbare Substrate für eine aktive Regulierung dienen. Als Schnittstelle zwischen Metallschicht und interaktiver Oberschicht sollen innovative Verbindungsmoleküle („Linker“) eingesetzt werden. Diese reduzieren die Korrosionsanfälligkeit der Metalle deutlich und führen dadurch zu einem langlebigeren und verlässlicheren Funktionsmaterial. Als Funktionsträger kommen interaktive Materialien und Indikatoren zum Einsatz, mit denen sensorische und aktorische Funktionen erzeugt werden sollen. Das An- und Ausschalten der Funktionen soll sowohl aktiv via Computer- bzw. Mobilesoftware („App“) als auch passiv über die klimatischen Umgebungsbedingungen möglich sein. Damit sollen neue Anwendungsgebiete für Technische Textilien und Smarte Verpackungsmaterialien erschlossen werden.

    Avisierte Ziele:

    • Entwicklung von neuartigen smarten faserbasierten Funktionsmaterialien für aktiv hygro-thermal schaltbare Filter und chemische Sensoren.
    • Entwicklung von Methoden für die Herstellung und Charakterisierung dieser.
       

    TEILPROJEKT INTELLIGENTE VERPACKUNGEN    

    Teilprojektleitung: Prof. Dr. Markus Schmid

    Das Teilprojekt zur Entwicklung neuer intelligenter Verpackungen wird am Standort Sigmaringen unter der Leitung von Professor Dr. Markus Schmid durchgeführt und ist dort optimal im Kontext des Sustainable Packaging Institutes (SPI) im Bereich der Smarten Verpackungen eingebettet.

    Das Ziel dieses Teilprojektes ist die Reduktion von Lebensmittelabfällen, vor allem beim Verbraucher. Dafür sollen geeignete Abbauprodukte bei Verderbnis von Lebensmittel (z.B. Stoffwechselprodukte von Mikroorganismen) identifiziert werden. Anschließend sollen mögliche Indikatoren für deren Detektion, basierend auf der direkten Wechselwirkung zwischen der reaktiven Substanz des Indikators (intelligenter Werkstoff) und den chemischen Verbindung, entwickelt und charakterisiert werden. Erprobt werden beispielsweise Verpackungsfolien mit Frischeindikatoren, die ihre Farbe ändern, wenn das verpackte Produkt ungenießbar geworden ist.

    Avisierte Ziele:

    • Entwicklung eines höchst zuverlässigen und kostengünstigen intelligenten Verpackungskonzeptes auf der Basis nachwachsender Rohstoffe zur Anwendung in Lebensmittelverpackungen.
    • Validierung der Indikatorverpackungen mittels klassischer mikrobiologischer Verfahren zur Bereitstellung höchst zuverlässiger und marktfähiger intelligenter Verpackungskonzepte.

    Schlagworte

    Intelligente Verpackungskonzepte; Lebensmittelverpackung; Technische Textilien; Smarte Materialien; Faserbasierte Funktionsmaterialien; Hygro-thermal schaltbare Filter; Chemische Sensoren

    Forschungsschwerpunkt:

    NESP | Nachhaltige Entwicklung - Smarte Materialien und Produkte

  • Digitalisierung

    Forschungsprojekt der Hochschule Albstadt-Sigmaringen

    Projektbeschreibung

    Projektvorhaben

    In einem baden-württembergisches Konsortium aus 9 Universitäten und Hochschulen werden Schulungen zur Digitalisierung entwickelt. Dabei stehen neue Schulungs- und Qualifizierungsangebote zur Sammlung, Bewertung und Nutzung großer Datenmengen im Fokus, die in Unternehmen anfallen. Es werden ganz unterschiedliche Bildungsformate eingesetzt, wobei sich Online- und Präsenzelemente ergänzen. Die Weiterbildungsangebote richten sich speziell an mittelständische Unternehmen. Ziel ist es, die Kompetenz des Mittelstands in der Erfassung und Auswertung von massiven Datenmengen zu stärken. Die Unternehmen werden in Lage versetzt, aus den gewonnenen Daten die richtigen Schlüsse zu ziehen.

    Schlagworte

    Data Literacy, Data Science, Verarbeitung von Datenmengen, Weiterbildungsangebote, Digitalisierung

    Forschungsschwerpunkt:

    DITI | Digitalisierung - IT-Security - Industrie 4.0

  • Nachhaltige Entwicklung

    Projektbeschreibung

    Hintergrund

    Bei der Olivenölherstellung fällt eine Reihe von Nebenprodukten an, die die Produzenten vor ökonomische und ökologische Herausforderungen stellen können. Dabei enthalten Olivenölnebenprodukte in der Regel größere Mengen an biologisch wirksamen Inhaltsstoffen. Ihre Nutzung in der Lebensmittel- und Verpackungsindustrie beispielsweise als aktive Olivenölverpackung könnte eine Wertsteigerung im Olivenölherstellungsprozess bewirken und die Haltbarkeit sowie die Qualität von Olivenöl steigern. Letztere werden stark beeinflusst von oxidativen Prozessen, die abhängig von der Sauerstoffverfügbarkeit, der Lichtexposition und der Temperatur sind. Oxidative Prozesse treten bereits bei der Herstellung des Öls auf, Verpackung sowie Transport und Lagerung spielen jedoch eine entscheidende Rolle

    Zielsetzung

    Ziel von VIPack ist es, aktive Verpackungskonzepte für Olivenöl zu entwickeln, sie anschließend im industriellen Maßstab zu produzieren und in einem Lagerversuch zu testen. Im Verpackungskonzept sollen aktive Inhaltsstoffe aus Oliven- bzw. Olivenölnebenprodukten enthalten sein. Die Wirkung der Extrakte sowie die Qualität und Leistungsfähigkeit der aktiven Folien werden im Labor getestet.

    Die Entwicklung innovativer Produkte mit einer höheren Wertschöpfung durch Nutzung von kostengünstigen Nebenprodukten der Olivenölherstellung bei gleichzeitiger Reduktion von Produktionsabfällen soll einen Beitrag zur ökonomischen und ökologischen Kreislaufwirtschaft leisten. Parallel dazu werden Konzepte entwickelt, um Prozesse und Abläufe in kleinen und mittleren Olivenmühlen in Tunesien zu optimieren. Gesamtziel ist es, die Nachhaltigkeit der gesamten Wertschöpfungskette der Olivenölproduktion zu erhöhen.

    Schlagworte

    Aktive Verpackungen; Nachhaltigkeit, Olivenöl, Olivenöl Wertschöpfungskette, Nebenprodukte

    Forschungsschwerpunkt:

    NESP | Nachhaltige Entwicklung - Smarte Materialien und Produkte

  • Lebensmittel | Ernährung | Hygiene

    Projektbeschreibung

    Hintergrund

    Umweltschutz, Ressourcenschonung und nachhaltiges Wirtschaften nehmen in unserem Alltag wichtige Rollen ein. Viele Konsumenten präferieren regionale Produkte oder biologisch angebaute und verarbeitete Lebensmittel. Trotz diverser Labels und Auszeichnungen ist die Transparenz bezüglich der Anbaumethodik, der Transportwege und der Verarbeitung leider oftmals mangelhaft, die Informationslage heterogen und das Vertrauen in die Produkte und Prozesse nicht immer gegeben.

    Zielsetzung

    In diesem Vorhabn soll untersucht werden, nach welchen Kriterien die regionalen KonsumentInnen die Regionalität der Endprodukte bewerten und wie sich Regionalität im Zusammenhang mit landwirtschaftlichen Produkten darstellen und kommunizieren lässt. Dies soll an Produkten, die Regionalität aufweisen (z.B. Konfitüre, Obstsaft, Pesto) untersucht werden. Dabei ist einerseits von Interesse, welche Selektions- und Auswahlkriterien für regionale KonsumentInnen kaufentscheidend sind, andererseits, welche Einflussfaktoren die Beurteilung der Regionalität bestimmen und wie sich die notwendigen Informationen entlang der Wertschöpfungskette ermitteln und zusammenführen lassen. Im Projekt werden zwei Forschungsteams aus St. Gallen und Sigmaringen in einem integrierten Forschungsdesign Konsumentenforschung und Prozess- sowie Informationsbedarfsanalysen miteinander verbinden. In einem iterativen Prozess werden wir aussagekräftige Kennzahlen und das Konzept für eine digitale Plattform entwickeln, mit deren Hilfe die Regionalität der Produkte bedarfsgerecht ermittelt und kommuniziert werden kann. Dabei wollen wir insbesondere die Möglichkeiten der automatischen Generierung, Verdichtung und Bereitstellung von Daten nutzen.

    Schlagworte

    Regionalität von Erzeugnissen, Verbraucherverhalten, Informationen entlang der Wertschöpfungskette

    Forschungsschwerpunkt:

    GEB | Gesundheit - Ernährung - Biomedizin

  • Nachhaltige Entwicklung

    Schlagworte: Nachhaltige Verpackungskonzepte, Chitin, Chitosan, eBeam, Agrarfolie

    Hintergrund

    Kunststoffe dominieren den Verpackungssektor. Die Verwendung von Kunststoffen, insbesondere für Verpackungen und im Agrarsektor, wird jedoch aufgrund ihrer Langlebigkeit und der Herausforderungen beim Recycling zunehmend zu einer Herausforderung für die Umwelt. Mehr als die Hälfte der Lebensmittelverpackungen in Siedlungsabfällen enthält Produktreste, was das Recycling erschwert. In der Landwirtschaft besteht ein Problem bei der Steigerung der Recyclingrate darin, dass erschwingliche biologisch abbaubare Kunststoffalternativen nicht im Boden abgebaut werden, sondern industriell kompostiert werden müssen. Dazu kommt die Schwierigkeit, dass Verschmutzungen das Recycling von Agrarfolien erschweren. In der Folge landen fast 80 Prozent auf landwirtschaftlichen Feldern, Mülldeponien oder in der Natur.

    Zielsetzung

    Im Projekt RECOVER werden neue biotechnologische Lösungen entwickelt, bei denen Mikroorganismen, neuartige Enzyme, Würmer und Insekten verwendet werden, um Abfallströme aus herkömmlichen Kunststoffverpackungen und Agrarkunststoffen abzubauen. Dadurch werden auch neue Rohstoffe für die biobasierte Industrie wie Chitin/Chitosan geschaffen, was wiederum als hochwertiges Rohmaterial für Biokunststoffe in aktiven Verpackungen, verbesserten Mulchfolien und als Biodünger eingesetzt werden kann. Insbesondere die Entwicklung eines umweltfreundlicheren und ökonomisch sinnvollen Prozesses zur Extraktion von Chitin aus Insekten und der Umwandlung zu antimikrobiell aktiven Chitosan steht für das Sustainable Packaging Institute (SPI) an der Hochschule Albstadt-Sigmaringen im Fokus. Beide Prozesse sowie die Verarbeitung des gewonnenen Chitosans für Anwendung in Verpackungen und Mulchfolien werden dabei mit Elektronenstrahlbehandlungen modifiziert.

    Forschungsschwerpunkt:

    NESP | Nachhaltige Entwicklung - Smarte Materialien und Produkte

  • Digitalisierung

    Forschungsprojekt der Hochschule Albstadt-Sigmaringen

    Projektbeschreibung

    Hintergrund

    In den innovativen Industrieunternehmen wie denen in der Automobil- und der Luftfahrtbranche sind Kollaborationstechniken und -labore in verschiedenen Formen bereits seit Jahren im Einsatz. Was historisch mit Telefonkonferenzen statt Dienstreisen begann, hat mit den Fortschritten bei den Technologien wie PCs und Datenbreitband als auch bei der Software wie die Entwicklung vom Zeichenbrett über Computer Aided Design (CAD) hin zu Virtual Reality (VR) und Augmented Reality (AR) heute den Status normaler Werkzeuge für die interdisziplinäre Zusammenarbeit in diesen Unternehmen erreicht. Die Kollaborationstechniken sind häufig in extra Räumen installiert z. B. Videokonferenzanlagen und große VR-Labore. Andere Technik wie z.B. Chat-Programme kann jeder Mitarbeiter direkt am Arbeitsplatz nutzen. Ohne den Einsatz der digitalen Kollaborationstechniken wären die heute benötigten kurzen Entwicklungszeiten in vielen Industriebranchen nicht zu erreichen und auch die Fernwartung von Maschinen beim Kunden wäre für die Maschinenhersteller unmöglich.

    Zielsetzung

    Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll eine mobile Kollaborationsumgebung entwickelt werden. Diese Kollaborationsumgebung integriert die verschiedenen Technologien der grafischen Simulation VR und AR als auch bereits etablierte Verfahren wie die der Videoübertragung bzw. -konferenz und Chatprogramme in einem mobilen Koffersystem oder Flight Case. Mit dem mobilen System wird es möglich, an jedem beliebigen Ort in einer Hochschule eine Kollaborationsumgebung als Kollaborationslabor aufzubauen. Der digitalen Zusammenarbeit innerhalb einer Hochschule, mit anderen Hochschulen oder auch mit Unternehmen bei Industrieprojekten sind künftig örtlich keine Grenzen gesetzt.

    Schlagworte

    Virtual Reality, Augmented Reality, Kollaborationslabor, graphisches Simulation

    Forschungsschwerpunkt:

    DITI | Digitalisierung - IT-Security - Industrie 4.0

  • Künstliche Intelligenz

    Forschungsprojekt der Hochschule Albstadt-Sigmaringen

     

    Projektbeschreibung

    Hintergrund

    Bei Bauwerken sind auf Grund der hohen Beanspruchung regelmäßige Prüfungen des Zustandes erforderlich. Diese Prüfungen führen nicht nur zur Behinderung des Verkehrsflusses, sondern sind oft auch durch die subjektive Bewertung von Schadensbildern nicht miteinander vergleichbar. Dies führt dazu, dass Schäden nicht korrekt bewertet werden und somit Gegenmaßnahmen zu spät erfolgen. Zeit- und kostenaufwändige Sanierungsmaßnahmen von Verkehrswegen sind die Folge.

    Zielsetzung

    Durch künstliche Intelligenz soll eine maßgebliche Unterstützung bei der Abnahme, weiterführenden Prüfung und Instandhaltung von Infrastrukturbauwerken zu gewährleisten werden. Das hierfür zu entwickelnde Verfahren soll bestehende Prozessen der Bauwerksprüfung digitalisieren und automatisieren. Es soll ein Software-Tool erstellt werden, mit dem Aufnahmen von Schäden automatisch analysiert und bewertet werden können. Die Aufbereitung der Ergebnisse erfolgt prüfungsgerecht und BIM-fähig.

    Schlagworte

    Schadenserkennung, künstliche Intelligenz, Infrastruktur zum Datenmanagement, automatisierte Analyse

    Forschungsschwerpunkt:

    DITI | Digitalisierung - IT-Security - Industrie 4.0

  • Lebensmittel | Ernährung | Hygiene

    Forschungsprojekt der Hochschule Albstadt-Sigmaringen

    Projektbeschreibung

    Hintergrund

    Frischeperformanceparameter stellen neben den Bereichen Energieeffizienz, Design und Digitalisierung die Haupttreiber im Innovationsumfeld von Kühlgeräten dar. Je Lebensmittelprodukt bestehen klare Empfehlungen bzgl. der optimalen Lagerklimabedingungen. Diese umfassen als Hauptparameter Lagertemperatur und Temperaturfluktuation, Luftfeuchte und Feuchtefluktuation, Strömungsverhältnisse sowie Licht und Gasatmosphäre, welche jedoch heute nicht oder in nicht ausreichendem Maße in den bestehenden Normen für Haushalts-Kühl-/Gefriergeräte berücksichtigt werden. Nur durch eine gezielte Bewertung des Einflusses der Einzelparameter sowie der Kombinationen mehrerer Parameter kann eine Aussage zur Frischeperformance unterschiedlicher Gerätetechnologien getroffen werden.

    Zielsetzung

    Ziel des Projektes ist es, international anwendbare Prüfstandards zur Bewertung der Frischeperformance von Kühlgeräten zu entwickeln, die Wiederholbarkeitsgenauigkeit/ Reproduzierbarkeitder Prüfstandards zu überprüfen sowie die Ergebnisse normmäßig aufzuarbeiten und in die Normung auf deutscher (DKE) Ebene und darüber auf europäischer (CENELEC) und internationaler (IEC) Ebene einzureichen.

    Schlagworte

    Frischeperformanceparameter, Prüfstandards, Kühlgerätenormung

    Forschungsschwerpunkt:

    GEB | Gesundheit - Ernährung - Biomedizin

  • IT Security

    Projektbeschreibung

    Zielsetzung

    Das Projekt SEKT untersucht systematisch die Integration und IT-Sicherheit von elektronischen Kommunikationssystemen in smarten textilen Produkten und entwickelt praxisrelevante Sicherheitskonzepte und smarte Demonstratoren.

    Kernziel ist die wissenschaftliche Untersuchung des Gebiets IT-Sicherheit von smarten textilen Produkten und die Übertragung vorhandener Sicherheitskonzepte, sowie die Entwicklung sicherer, innovativer Prototypen.

    Aus dem gewonnenen Wissen werden Handlungsempfehlungen abgeleitet und Lehrangebote für die Textil- und Bekleidungsbranche geschaffen und damit wird ein intensiver interdisziplinärer und branchenübergreifender Know-how-Transfer gewährleistet.

    Schlagworte

    IT-Security, IT-Sicherheit, Smart Textiles, smarte Demonstratoren, praxisnahe Sicherheitskonzepte

    Forschungsschwerpunkt:

    DITI | Digitalisierung - IT-Security - Industrie 4.0

  • Stammzellforschung

    Forschungsprojekt der Hochschule Albstadt-Sigmaringen

    Zielsetzung

    Ziel des Vorhabens ist es, einen erstmals automatisierten Zellkultur-Roboter zum Kultivieren von iPS-Zellhauptkulturen zu entwickeln. Dieser soll es ermöglichen, zahlreiche iPS-Zelllinien gleichzeitig zu generieren und in Kultur zu halten. Die Kolonien sollen automatisch erfasst und mit einer Bildbearbeitungssoftware analysiert, segmentiert und lokalisiert werden. Anschließend sollen Die iPS-Zellkolonien automatisch per Laser in Teilstücke geschnitten und mittels Pipette passagiert werden. Auch das Auftragen einer extrazellulären Matrix und der Medienwechsel soll vollautomatisiert stattfinden.

    Schlagworte

    Zellkultur-Roboter, automatisierte Stammzellkultur

    Forschungsschwerpunkt:

    GEB | Gesundheit - Ernährung - Biomedizin

  • Biomedizin

    Titel englisch:

    Collaborative project: Establishment and validation of analytical methods for the detailed analysis of allergen profiles in foodstuffs and for the individual characterisation of its allergenic effect in patients (ALLERGEN-PRO) - subproject D

    Schlagworte:

    Lebensmittelsicherheit, food safety, Allergene, allergens, Diagnostik, diagnostics, Allergene, allergens, Allergie/Unverträglichkeitsreaktion, allergy/incompatibility response, Produktsicherheit, product safety, Allergene, allergens, Lebensmittelanalytik, food analysis, Ursache-Wirkungs-Beziehung, cause and effect-relationship, Verbraucherinformation, consumer information; Novel Food – Fleischersatz  

    Vorhaben englisch:

    The project ALLERGEN-PRO has the overall goal to develop improved analytical methodologies based on PCR and mass spectrometric tools for the unambiguous identification and quantification of allergenic compounds from insects that are relevant for food production. The developed methods will be used by project partners in their routine analysis and proposed for enforcement purposes by official control laboratories. In addition innovative in vitro tests for the identification of allergen IgE/IgG epitopes in the insect proteome are developed. Those methods will improve food safety by providing the possibility for patients with allergic cross-reactions to shellfish and house dust mites to test a potential allergy to insects. For the first time a whole blood diagnostic system will be developed that will allow patients without any risk to determine if an allergy has been manifested or if it is just an intolerance without clinical symptoms. The new in vitro diagnostic tool will be used for the detection of clinically relevant allergic reactions in patients allergic against house dust mite using antigen–specific reaction of immune cells. The establishment of such diagnostic tools for different processed allergens in foods will be of benefit for patients to be informed about a clinically relevant food allergy. This research project will also deliver information about the clinical relevance of insect as a potential allergic food product. The project is divided in 6 work packages. In the project ALLERGEN-PRO qualitative and quantitative methods for the detection of insects and potential allergens thereof, respectively, developed and validated. In addition new in vitro diagnostic tools for the detection of IgE binding profiles and in vitro test systems established which will identify a clinically relevant food allergy.

    Vorhaben deutsch:

    Das Projekt ALLERGEN-PRO verfolgt das übergreifende Ziel, verbesserte analytische Methoden für einen sicheren Nachweis allergener Bestandteile von für die Lebensmittelherstellung relevanten Insekten auf Nukleinsäure- und Proteinebene mit Hilfe von modernen real time-PCR und massenspektrometrischen Verfahren in unterschiedlichen Lebensmittelmatrices zu entwickeln. Diese Nachweismethoden werden sowohl für Verarbeitungsbetriebe als auch für die amtliche Lebensmittelkontrolle bereitgestellt. Zudem werden im Projekt innovative, durchsatzfähige in vitro-Verfahren für die Identifizierung von allergenen IgE-/IgG-Epitopen in Insektenproteomen entwickelt, die eine verbesserte Sicherheit für Allergiker gewähleisten soll, indem eine schnelle und individuelle Risikoanalyse des allergenen Potentials dieser Proteine ermöglicht wird. Im Projekt wird auch erstmals an der Entwicklung eines in vitro-Testsystems gearbeitet, das es ermöglichen soll, mit minimaler Belastung des Patienten und ohne Risiko, zu ermitteln, ob der Patient allergisch ist oder nur eine Sensibilisierung ohne klinische Reaktionen aufweist. Im Projekt wird erstmals an der Entwicklung eines neuartigen in vitro-Diagnoseverfahrens zur Detektion klinisch relevanter allergischer Reaktionen in Hausstaubmilbensensibilisierten Patienten mittels antigen-spezifischer Reaktionen von Immunzellen gearbeitet. Die Etablierung dieser Analytik für unterschiedlich prozessierte Allergene in Lebensmitteln hilft dem betroffenen Allergiker im Alltag, wenn er weiß, ob er eine klinisch relevante Nahrungsmittelallergie hat. Das Forschungsvorhaben wird auch Untersuchungen hinsichtlich der Erfassung der klinischen Relevanz von Insekten als potentielles Nahrungsmittelallergen durchführen.

     

    Themenfelder:

    Gesundheitlicher Verbraucherschutz, health-related consumer protection

    Vorhaben

     

     

     

     

    Forschungsschwerpunkt:

    GEB | Gesundheit - Ernährung - Biomedizin

  • Nachhaltige Entwicklung

    Hintergrund

    Kunststoffe dominieren den Verpackungssektor. Die Verwendung von Kunststoffen, insbesondere für Verpackungen und im Agrarsektor, wird jedoch aufgrund ihrer Langlebigkeit und der Herausforderungen beim Recycling zunehmend zu einer Herausforderung für die Umwelt. Mehr als die Hälfte der Lebensmittelverpackungen in Siedlungsabfällen enthält Produktreste, was das Recycling erschwert. In der Landwirtschaft besteht ein Problem bei der Steigerung der Recyclingrate darin, dass erschwingliche biologisch abbaubare Kunststoffalternativen nicht im Boden abgebaut werden, sondern industriell kompostiert werden müssen. Dazu kommt die Schwierigkeit, dass Verschmutzungen das Recycling von Agrarfolien erschweren. In der Folge landen fast 80 Prozent auf landwirtschaftlichen Feldern, Mülldeponien oder in der Natur.

    Zielsetzung

    Im Projekt RECOVER werden neue biotechnologische Lösungen entwickelt, bei denen Mikroorganismen, neuartige Enzyme, Würmer und Insekten verwendet werden, um Abfallströme aus herkömmlichen Kunststoffverpackungen und Agrarkunststoffen abzubauen. Dadurch werden auch neue Rohstoffe für die biobasierte Industrie wie Chitin/Chitosan geschaffen, was wiederum als hochwertiges Rohmaterial für Biokunststoffe in aktiven Verpackungen, verbesserten Mulchfolien und als Biodünger eingesetzt werden kann. Insbesondere die Entwicklung eines umweltfreundlicheren und ökonomisch sinnvollen Prozesses zur Extraktion von Chitin aus Insekten und der Umwandlung zu antimikrobiell aktiven Chitosan steht für das Sustainable Packaging Institute (SPI) an der Hochschule Albstadt-Sigmaringen im Fokus. Beide Prozesse sowie die Verarbeitung des gewonnenen Chitosans für die Anwendung in Verpackungen und Mulchfolien werden dabei mit Elektronenstrahlbehandlungen modifiziert.

    Schlagworte:

    Nachhaltige Verpackungskonzepte, Chitin, Chitosan, eBeam, Agrarfolie

    Forschungsschwerpunkt:

    NESP | Nachhaltige Entwicklung - Smarte Materialien und Produkte

  • Nachhaltige Entwicklung

    Projektbeschreibung

    Hintergrund

    Biobasierte Materialien wie Polymilchsäure(PLA)-Folien sind bereits sehr gut erforscht und ausreichend, um als Packmittel für eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem für die Verpackung von wenig sensiblen Lebensmitteln, eingesetzt zu werden. Um den Anforderungen zur Verpackung von sensibleren Lebensmitteln, wie Käse-/Wurstaufschnitt oder Convenience Produkte im Backwaren- und Snackbereich zu genügen, müssen die Barriereeigenschaften von PLA erhöht werden. Dadurch können auch sensible Produkte, die unter modifizierter Atmosphäre (Modified Atmosphere Packaging - MAP) Anforderungen verpackt werden müssen, in PLA-basierten Folien abgepackt werden. Prinzipiell kann eine Erhöhung der Sauerstoffbarriere durch Beschichtung mit Proteinen und eine Erhöhung der Wasserdampfbarriere durch Wachsbeschichtung erreicht werden. Ein Verbund aus biobasierten Materialien kann die Bedürfnisse von MAP-Verpackungen erfüllen, was das Kernziel des Vorhabens PLA4MAP ist und in der nachfolgend dargestellten Zielsetzung beschrieben wird.

    Zielsetzung

    Im Projekt PLA4MAP steht die Entwicklung von biobasierten und recyclingfähigen Verpackungskonzepten für Lebensmittel, die unter modifizierter Atmosphäre verpackt werden müssen, im Fokus. Um dieses Ziel zu erreichen sollen tiefgezogene Schalen aus einem Verbund mit PLA als Hauptkomponente hergestellt werden. Die Herausforderung liegt in der Entwicklung eines biobasierten Verbundes aus PLA und beschichteten Proteinen und Wachsen. Protein- und Wachsbeschichtungen sind notwendig, um die Gas- und Wasserdampfbarriereeigenschaften zu erhöhen. Des Weiteren werden quervernetzende Elektronenstrahlbehandlungen getestet, die dazu führen sollen, dass stärkere Quervernetzungen die Eigenschaften des Verbundes positiv beeinflussen. Der angestrebte Verbundaufbau ist in der Projektabbildung ersichtlich. Inbesondere die Protein-Beschichtungen und die Quervernetzung mit Elektronenstrahlen ist Aufgabe des Sustainable Packaging Institute (SPI) an der Hochschule Albstadt-Sigmaringen. In einem aufbauenden Schritt sollen die Prozesse zur Herstellung der biobasierten Verbunde so angepasst werden, dass diese auf kommerziellen Anlagen verarbeitet werden können. Des Weiteren sollen Abpackversuche mit Produkten unternommen werden, um die Prozessparameter des Wärmekontaktsiegelns zu optimieren. Um die ganzheitliche Betrachtung des Verpackungskreislaufes zu berücksichtigen, wird die entwickelte Verbund-Verpackung hinsichtlich ihrer mechanischen und lösemittelbasierten Recyclingfähigkeit bewertet. Die Ergebnisse des Projektes PLA4MAP werden in einem öffentlich zugänglichen Anwenderhandbuch publiziert, um die Etablierung von PLA-basierten Verpackungen am Markt zu fördern.

    Schlagworte

    Nachhaltige Verpackungskonzepte; Polymilchsäure-basierte Verpackungen; Bio-basierte und recyclingfähige Verpackung für modifizierte Atmosphäre Verpackungen

    Interdisziplinäre Forschungsschwerpunkte:

    NESP | Nachhaltige Entwicklung - Smarte Materialien und Produkte
    GEB | Gesundheit - Ernährung - Biomedizin

  • Biomedizin

    Abstract

    Am 1. April 2019 startete das Verbundprojekt "InGel-NxG -Injizierbare, adaptive Hydrogele der nächsten Generation" an dem Prof. Dr. Dieter Stoll und Prof. Dr. Ingrid Müller aus der Fakultät Life Science beteiligt sind. InGel-NxG wird vom BMBF in der Linie ProMatLeben-Polymere über drei Jahre gefördert. Im Projekt werden in enger Zusammenarbeit von Forschungsinstituten, Pharma-, Biotech-  und Medizintechnikfirmen neue Hydrogele zur Freisetzung von Wirkstoffen  zur Therapie entzündlicher Gelenkerkrankungen entwickelt. Unsere Hochschule  wird im Projekt in enger Zusammenarbeit mit den Forschungsgruppen und den assoziierten Pharmapartnern an der Entwicklung von GMP konformen Produktions- und Abfüllprozessen für die neuartigen Wirkstoff- und Hydrogelkomponenten arbeiten.

     

    Projektbeschreibung –Teilprojekt HSAS FKZ: 13XP5086E

    Die Hochschule Albstadt-Sigmaringen wird zusammen mit dem assoziierten Industriepartner, der Vetter Pharma-Fertigung GmbH & Co. KG, den Transfer der Herstellungsprozesse der Hydrogele vom Labormaßstab in den Pilot- und Produktionsmaßstab übernehmen. Aufgrund der Komplexität der Hydrogel-Produkte sind beim Upscaling der Hydrogel-Produktion vor allem Anpassungen bei Transfer-, Mischungs- und Abfüllprozessen erforderlich. Die Integration von responsiven Wirkstoffpartikeln und Mikrobläschen in die dafür erforderlichen Produktionsprozesse muss entwickelt werden. Außerdem müssen Abfüllungsprozesse in geeignete Applikationssysteme und die Gefriertrocknung der Produkte in diesen Applikatoren etabliert werden.

    Intelligente Materialien zur Behandlung von Entzündungen der Gelenke

    Im Projekt soll eine Materialplattform zur lokalen Therapie volkswirtschaftlich bedeutender Leiden, wie entzündlicher Gelenkerkrankungen etabliert werden. Solche Entzündungen treten häufig im Verlauf einer Arthrose, zumeist in den Kniegelenken auf. Die Häufigkeit degenerativer Erkrankungen des Bewegungsapparats, wie z.B. von Arthrosen, nimmt aufgrund der demografischen Entwicklung in den westlichen Industrieländern kontinuierlich zu. In Deutschland leidet derzeit jeder vierte Erwachsene an einer Arthrose. Im Projekt werden neue Technologien entwickelt, die eine modulare Herstellung und Zulassung von sogenannten „Hydrogelen“ mit einstellbaren Materialeigenschaften als Medizinprodukt, Arzneimittel, Kombinationsprodukt oder Trägermaterial für zellbasierte regenerative Therapien ermöglichen.

    Ein Hydrogel ist dabei ein Wasser enthaltendes, aber wasserunlösliches Polymer. Dieses kann einen Wirkstoff aufnehmen und gezielt am Ort der Krankheit injiziert werden (siehe Abbildung). Die Abgabe des Wirkstoff soll dabei entweder rein passiv oder aber auch je nach Bedarf, d.h. durch den entzündlichen Prozess gesteuert abgegeben werden können. Eine optimale Dosierung ohne die Gefahr einer Überdosierung soll so ermöglicht werden. Darüber hinaus soll auch eine aktive Steuerung des Freisetzungsmechanismus etabliert werden, die durch den behandelnden Arzt vorgenommen werden kann. Mittels Ultraschall kann dieser den Zustand des Wirkstoffdepots überwachen und gleichzeitig, gezielt durch Ultraschallpulse die Freisetzung kontrollierter Mengen des Wirkstoffs einleiten. Diese Kombination aus Therapie und Diagnostik wird als „Theranostik“ bezeichnet.

    Das Projekt bündelt Kompetenzen von Partnern aus der Grundlagen- und angewandten Materialforschung sowie namhafte Unternehmen aus der Pharma-, Biotech- und Medizintechnikbranche. Im Erfolgsfall soll das neuartige Material klinisch geprüft und anschließend kommerzialisiert werden. Der Pharmastandort Baden-Württemberg wird dadurch nachhaltig gestärkt.

     

  • Wissenstransfer

  • Wissenstransfer

  • Wissenstransfer

  • Wissenstransfer

  • Wissenstransfer

  • Nachhaltige Entwicklung

    Projektbeschreibung

    Hintergrund

    Kunststoffe haben viele Vorteile, wie ihre guten Barriereeigenschaften, Flexibilität, einfache Handhabung, jedoch eine eingeschränkte Wiederverwertbarkeit. Nur ein Bruchteil der Kunststoffe wird derzeit recycelt, woraus verschiedene Umweltauswirkungen entstehen. Es gibt bereits einige Forschung im Bereich der biobasierten Kunststoffe, jedoch sind die Barriereeigenschaften noch nicht ausreichend, um sensible Lebensmittel wie zum Beispiel Wurst- und Käseaufschnitt ausreichend zu schützen.

    Zielsetzung

    Das Ziel von BIOnTop ist die Entwicklung von kosteneffizienten biobasierten Kunststoffkonzepten, die auch für sensible Lebensmittel ausreichend Barriereeigenschaften bieten und gleichzeitig kreislauffähig sind. Dabei bleibt das Kernziel der biobasierten Verpackungen, die ressourcenreichen Lebensmittel zu schützen und deren Haltbarkeit zu gewährleistet.

    Schlagworte

    Nachhaltige Verpackungskonzepte; Verpackungsmaterialentwicklung; Biokunststoffe/biobasierte Kunststoffe; Polymilchsäure; End-of-life Optionen; Rezyklierbarkeit; Bioabbaubarkeit von Verpackungsmaterialien

    Interdisziplinäre Forschungsschwerpunkte:

    NESP | Nachhaltige Entwicklung - Smarte Materialien und Produkte
    GEB | Gesundheit - Ernährung - Biomedizin

  • Pharmatechnik

    Hintergrund

    Rekombinante monoklonale Antikörper (AK) werden zunehmend in der Therapie v. a. bei Tumor- und Autoimmunerkrankungen eingesetzt. Sie sind Hoffnungsträger für viele Patienten. Ein verstärkter Einsatz dieser teuren Wirkstoffe erfordert aber eine drastische Kostenreduktion in ihrer Produktion. Zur Herstellung von mAK werden überwiegend Chinese Hamster Ovary (CHO)-Zellen eingesetzt, die von Zulassungsbehörden als sicher eingestuft werden. CHO-Zellen sind jedoch natürlicherweise nicht auf die AK-Produktion spezialisiert. Die Natur hat in Jahrmillionen evolutionärer Entwicklung aber spezialisierte AK-Produzenten hervorgebracht, die Plasma-Zellen unseres Immunsystems.

    Vorhaben

    Im Verbundprojekt von HBC und HAS mit Boehringer Ingelheim, Signatope, NMI und Uni Ulm wollen wir diese evolutionäre Optimierung für die CHO-Zellen nutzen. In einem systematischen Ansatz werden grundlegende molekulare und zellbiologische Eigenschaften, die Plasma-Zellen auszeichnen, durch OMICS-Technologien im Vergleich zu CHO-Zellen analysiert. Mit diesem Wissen wird mit state-of-the-art Methoden wie CRISPR/Cas9 eine synthetische CHO-Plasma-Hybridzelllinie etabliert, die als Hybrid optimierte Fermentationseigenschaften einer CHO-Zelle mit evolutionär optimierten Produktions- und Sekretionseigenschaften humaner Plasmazellen vereint. Das Projekt trägt dazu bei, die Produktion von Biopharmazeutika zu optimieren und leistet so einen wichtigen Beitrag zur Kostenreduktion im Gesundheitssystem.

    Zielsetzung

    Ein neu generiertes CHO-Plasma-Zellhybrid soll am Ende des Projektes

    • die seit Jahrzehnten optimierten Fermentationseigenschaften einer CHO-Zelle mit den evolutionär optimierten Produktionseigenschaften humaner Plasmazellen verbinden,
    • deutlich höhere Produktionsausbeuten bei der Herstellung therapeutischer Antikörper ermöglichen,
    • die Grundlage für verbesserte zelluläre Produktionssysteme für Biopharmazeutika legen,
    • einen wichtigen Beitrag zur Reduktion der Produktionskosten für moderne biotechnologische Wirkstoffe leisten und dadurch trotz zunehmendem Einsatz sehr spezifisch wirkender, rekombinant hergestellter Biotherapeutika eine Stabilisierung der Kosten im Gesundheitssystem ermöglichen.
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