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Neue Technologien aus dem Bereich Chemie

Die hier aufgelisteten Technologieangebote aus dem Bereich Chemie wurden von unseren Patentmanagern auf Umsetzbarkeit, Qualität und Marktrelevanz geprüft. Profitabilität steht damit immer im Zentrum unserer Technologieangebote.

Cerdioxid-Nanopartikel verhindern Biofouling

Biofouling-Prozesse im marinen Bereich, z.B. an Hafenanlagen, Schiffsrümpfen, an Netzen von Aquakulturen usw.,  werden durch Nachahmung eines bakteriellen Abwehrmechanismus zur Unterdrückung der Biofilmbildung nachhaltig unterbunden. Durch die Nachahmung eines biologischen Prozesses wird der Einsatz von giftigen Kupferverbindungen vermieden.

Verfahren zur Synthese von medizinisch relevanten Metallverbindungen

In der heutigen Zeit  werden häufig Radiopharmaka zu diagnostischen oder therapeutischen Zwecken eingesetzt. Die darin beinhaltenden Radionuklide geben in gewünschten Geweben ihre Strahlung zu diagnostischen oder therapeutischen Zwecken ab. Um die Radionuklide im lebenden Organismus am richtigen Ort zu platzieren, werden diese durch einen bifunktionellen Chelator komplexiert, welcher das radioaktive  Metall und einen zielführenden, gewebsspezifischen Vektor verknüpft. Zur Synthese dieses MetallLigand-Komplexes im wässrigen - und somit therapeutisch relevanten - Milieu bedarf es Temperaturen um die 100 °C, Reaktionszeiten <10 Minuten und einen relativen hohen Einsatz an Edukten. Somit können als Targetvektoren u.a. keine Antikörper verwendet werden, da ebendiese denaturieren würden. Die vorliegende Erfindung stellt eine Verbesserung der Radiopharmakasynthese im wässrigen Milieu dar, da sie durch Modifizierung der Lösungsmittelverhältnisse mit Reduzierung der Reaktionstemperaturen, sowie Reaktionszeiten und Edukteinsätzen einhergeht. Dabei bleiben die hohen Syntheseausbeuten, welche mit den vorher schon bestehenden Synthesenverfahren erreicht wurden, erhalten. 

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Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung endfunktionalisierter Polymere

Die kontinuierliche Synthese von endfunktionellen Polymeren durch die Terminierung anionischer Polymerisation mit Oxiranen erforderte bisher apparativ, sowie präparativ einen hohen Aufwand. Um jedoch lebende Polymere mit einer größeren Verwendungsbreitbande im Gebiet der Oberflächenanbindung, -beschichtung und Dispersionsreagenzien einsetzen zu können, müssten neben der einfacheren Zugänglichkeit der Polymere ebenfalls eine quantitative Funktionalisierung derselben möglich sein. Vorliegende Erfindung ermöglicht den Zugang zu hoch definierten endfunktionalisierten Polymeren, welche als Vorstufe zu komplizierten makromolekularen Strukturen dienen können, deren Modifizierung auf das jeweilige Anwendungsgebiet möglich ist. Die Polymere werden mit Hilfe eines continuous flow-Prozesses durch Mikroreaktortechnologie synthetisiert. Diese Technologie bringt mehrere Vorteile mit sich. Durch den besseren Stofftransport und der größeren Grenzflächen, sind kürzere Diffusionszeiten und somit auch kürzere Reaktionszeiten im Vergleich zu Glasapparaturen möglich. Die größeren Grenzflächen gehen des Weiteren mit einem verbesserten Wärmeaustausch einher, was zu einer besseren Kontrolle von exothermen Reaktionen führt und des Weiteren die Anzahl von Nebenreaktionen senkt. Mit diesem kontinuierlichen Verfahren ist es somit möglich in großtechnischen Maßstäben wirtschaftlich endfunktionalisierte Polymere zu synthetisiert. 

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Bifunktionelle Chelatbildner BFC

Heutzutage sind Radiopharmazeutika von großer Bedeutung. Sie werden entweder in der Diagnostik zur Bildgebung oder in der Therapie eingesetzt. Ein Radiopharmakon setzt sich aus einem radioaktiven Metall,  einem zielführenden Vektor und einer Verbindungseinheit, die Vektor und Metall verbindet, zusammen. Verbindungen die imstande sind das radioaktive  Metall und den zielführenden Vektor  zu verknüpfen werden als bifunktionelle Chelatoren (BFCs) bezeichnet.  Durch den Vektor dockt das Radiopharmakon am gewünschten Zielorgan an, wo das radioaktive Metall seine Strahlung zu diagnostischen oder therapeutischen Zwecken abgibt. Ein radioaktives Metall, welches oft verwendet wird ist Gallium68. In den letzten Jahren haben sich verschiedene BFCs etabliert, die  dieses Metall chelatisieren. Jedoch benötigen diese BFCs  sehr lange Reaktionszeiten und  sehr hohe Temperaturen. Oft ist auch  ein niedriger pH-Wert erforderlich, wodurch die Auswahl der Vektoren stark eingeschränkt wird. Ebenfalls nachteilig sind hohe Kosten und schwierigen Synthesen. Gegenstand dieser Erfindung ist ein  bifunktioneller Chelator auf der Basis eines 1,4-Diazepin-(DAZA) Gerüsts mit dem die oben genannten Probleme gelöst werden.  Für die Herstellung des Radiopharmakons mit diesem Derivat werden nur kurze Reaktionszeiten und niedrige Temperaturen benötigt. Außerdem ist bei der Radiomarkierung ein milder pH-Wert ausreichend, wodurch die  Auswahl an zielführenden Vektoren erheblich vergrößert wird. Trotz des milden pH-Werts und der niedrigen Temperaturen wird eine ausreichende in-vivo-Stabilität beibehalten. Ein weiterer Vorteil ist die hohe Selektivität von 68Gallium-Ionen gegenüber anderen Metallkationen. 

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Eisen(III)-oxid/Eisen(III)-hydroxid-Nanopartikel mit funktionalisierten Hüllen mit verbesserter Bioverfügbarkeit

Eisenmangel ist die häufigste Mangelerkrankung unter der weltweit jeder vierte leidet. Die gängigste Methode zur Therapie gegen Eisenmangel ist die Verabreichung von Fe(II)-Salzen. Jedoch ist die Bioverfügbarkeit aus Fe(II)-Salzen, also die Menge an Eisen, welche der Körper aus diesen Präparaten letztendlich aufnehmen kann, sehr gering. Die Aufnahme von verschiedenen Lebensmitteln wie Kaffee, schwarzer Tee oder bestimmte Arzneimittel können die Bioverfügbarkeit noch weiter herabsetzen. Ein weiterer Nachteil der Fe(II)-salze sind Nebenwirkungen wie Magen-Darm-Besch-werden. Eine mögliche Alternative zu den Fe(II)-Salzen ist der Eisen(III)-hydroxid Polymaltose Komplex (FeONP_PM), welcher ein geringeres Aufkommen von Nebenwirkungen aufweist. Jedoch wurde festgestellt, dass die Bioverfügbarkeit bei diesem Präparat sehr gering ist... 

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Apparatur zur Bestimmung des Abroll- und Kontaktwinkels

Heutzutage werden im industriellen Bereich Kontaktwinkel-Messvorrichtungen verwendet, mit denen optisch der Kontaktwinkel von Flüssigkeitstropfen bestimmt werden kann. Diese Geräte ermitteln den Kontaktwinkel indem sie per Kamera den Tropfen erfassen und über ein Bildverarbeitungsprogramm den Winkel zwischen Oberflächenkontur und Tropfenkontur messen. Die Tropfenkontur wird an ein mathematisches Modell angepasst, mit dessen Hilfe der Kontaktwinkel als Tangente im Schnittpunkt der Konturlinie mit der Basislinie gebildet werden kann. Wird die Konturlinie des Tropfens nicht richtig erkannt, so kann diese auch manuell angelegt werden. Jedoch können hier durch die subjektive Einstellung des Benutzers Abweichungen bei der Kontaktwinkelmessung auftreten. Weitere Nachteile dieser Geräte sind die hohen Anschaffungskosten, welche sich oft im fünfstelligen Bereich bewegen und die Größe der Geräte, durch welche die Transportfähigkeit stark eingeschränkt wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, den Kontaktwinkel und gleichzeitig den Abrollwinkel von wässrigen Lösungen und von Reaktionskapseln mechanisch zu bestimmen und auf diese Weise Aussagen über die Hydrophobizität einer Oberfläche und ihre Oberflächenenergie zu treffen. Ein wichtiger Vorteil bei diesem Verfahren ist, dass die Messungen nicht durch die subjektive Benutzung des Geräts beeinträchtigt werden. Es werden bei verschiedener Handhabung mit der gleichen Reaktionskapsel oder wässrigen Lösung immer die gleichen Ergebnisse erzielt. Ein weiterer Vorteil sind die geringen Anschaffungskosten. Die Kosten für den Prototypen lagen bei ungefähr 400 Euro. Das Gerät ist außerdem durch seine kompakte und klappbare Form sehr gut zu transportieren. 

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Verfahren zur Gewinnung von Ethylal

 

Ethylal entsteht durch sauer katalysierte Reaktion aus Formaldehyd mit Ethanol. Die Reaktion ist reversibel und nicht vollständig, sodass nach der Reaktion im Allgemeinen Mischungen von Ethylal, Ethanol, Wasser und Formaldehyd vorliegen. Durch ein Azeotrop im Binärsystem Ethylal-Ethanol gelingt die Gewinnung von reinem Ethylal durch einfache Rektifikation nicht. Daher werden für die Abtrennung von Ethylal aus diesen Mischungen verschiedene physikalische oder chemische Verfahren vorgeschlagen. In den bekannten Verfahren werden für den Prozess Hilfsstoffe eingesetzt. Eine einfache Entsorgung der Hilfsstoffe ohne vorherige Aufarbeitung stellt unter Kosten und Umweltschutzaspekten keine Option dar. Ebenfalls gehen gelöste Wertprodukte wie Ethanol verloren. Daher müssen die Hilfsstoffe unter starkem Aufwand wieder aufbereitet werden, wodurch die Verfahren energieaufwändig werden.

Mit dem neuartigen Verfahren ist es erstmals möglich mit einem geringen Apparateaufwand von zwei Rektifikationskolonnen und ohne den Einsatz von Hilfsstoffen reines Ethylal zu gewinnen. Das Azeotrop Ethylal-Ethanol durch Druckwechseldestillation gebrochen. Durch einen höheren Druck in  Druckerhöhung in der zweiten Kolonne wird das Azeotrop verschoben. Dies ermöglicht die Gewinnung von reinem Ethylal  im Sumpf. Enthält der Zulauf des Verfahrens Formaldehyd, so kann im Abtriebsteil der ersten Kolonne eine Reaktionszone eingebracht werden. Diese enthält einen heterogenen, sauren Katalysator, der Formaldehyd zu zusätzlichem Ethylal umsetzt. Durch die Ausführung als Reaktivdestillation kann Formaldehyd kann bis auf Spuren abreagiert werden.

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DAT-PET-Tracer

In den vergangenen Jahren konnten zahlreiche Hinweise dafür gefunden werden, dass Fehlfunktionen am dopaminergen Rezeptor im zentralen Nervensystem für psychiatrische und neurologische Erkrankungen wie Parkinson, Schizophrenie, ADHS und Psychosen verantwortlich sind. Durch funktionell-bildgebende Diagnostik mittels SPECT ist die Visualisierung der dopaminergen Signaltransduktion in lebenden Organismen möglich. Jedoch erfüllen die im Stand der Technik bekannten SPECT-Radiotracer nur bedingt die Anforderungen für eine optimale Visualisierung speziell der dopaminergen Transporter (DAT). Probleme sind die mangelnde Selektivität der Liganden und die lokale und dynamische Potenz der SPECT-Bildgebung. Extrastriatale Bestandteile der nigrostriatalen Bahn können nicht visualisiert werden, wodurch die Bewertung eines extrastriatalen Fortschreitens einer Krankheit unmöglich ist.

Mit neuentwickelten Neuroliganden für die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) wird die Visualisierung der dopaminergen Signaltransduktion optimiert. Die Auflösung der PET-Bildgebung ist im Vergleich zur SPECT-Bildgebung wesentlich besser. Die neuen, mit 18F bzw. 11&ltC markierten Radiotracer zeichnen sich durch eine sehr hohe Selektivität und Affinität aus. Die hohe Affinität der Liganden erlaubt  auch Quantifizierungen solcher Hirnregionen, die eine geringe Dichte an DAT aufweisen. Diese Liganden sind auch als hochselektive Referenzliganden bei molekularbiologischen Studien einsetzbar, da sie keine Kreuzaffinitäten zu anderen Neurotransmittersystemen besitzen.

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Funktionelle verzweigte Copolymere

Verzweigte und hochverzweigte Polymere finden heutzutage vielfältige Anwendungsmöglichkeiten.Durch seine chemisch inerte Struktur und seine gute Biokompatibilität ist Polyethylenglykol (PEG) eines der meistverwendeten wasserlöslichen Polymere der heutigen Zeit. Jedoch ist der Einsatz von PEG wegen seines inhärenten Kristallisationsgrades in manchen Fällen beschränkt.Ein strukturell analoger Polyether, welcher in den letzten Jahren in der Forschung etabliert wurde, ist hochverzweigtes Polyglycerin (hbPG), das sich ebenfalls durch eine sehr gute Biokompatibilitätund Stabilität bewährt hat, aber auf dem Markt nur in Form von niedermolekularen Produkten verfügbar ist.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht den Einbau von verzweigten Glycerineinheiten in Polyethylenglykol. Durch eine speziell entwickelte Copolymerisationstechnik lassen sich statistische Copolymere aus Ethylenoxid und Glycidol, die als „hochverzweigtesPEG“ aufgefasst werden können, in einem Schritt herstellen. Hierbei lässt sich der Gehalt an Glycerin variieren, wodurch die Eigenschaften der Materialien sowie ihre Löslichkeit breit maßgeschneidert werden können. Die eingebauten Glycerineinheiten senken die Kristallisationsfähigkeit von PEG. Bei mehr als 15% Glycerin-Einbau erhält man nicht kristallines PEG. Die hochverzweigten PEG-Strukturen zeigen ausgezeichnete Biokompatibilität und vielseitige weitere Modifizierbarkeit, was neue Einsatzmöglichkeiten in der Medizin, Pharmazie, Kosmetik, aber auch für Lithium-Ionenleiter in der Batterietechnologie eröffnet.

-Kurzbeschreibung-

Radionuklidgeneratorfür höchste radiochemische Reinheit

Kurzlebige Radionuklide finden heutzutage einen vielfältigen Einsatz in verschiedenen Bereichen der Medizin, da sie aufgrund der Strahlung, die sie abgeben vor allem für diagnostische aber auch für therapeutische Zwecke eingesetzt werden. Gewonnen wer­den diese Radionuklide aus Mutternukliden, welche in einem Generator durch Elution das Tochter-Nuklid abgeben. Angesichts der geringen Halbwertszeit sind die Tochternuklide nicht schädlich für die Gesundheit. Weisen die Mutternuklide jedoch eine längere Halbwertszeit auf und werden partiell mit dem Tochternuklid abgetrennt, so kann das gesundheitsschädigend sein. Aus diesem Grund ist nur ein minimaler Gehalt an Mutternuklid in dem zu injizierenden Tochternuklid-Eluat erlaubt. Dieser Grenzwert ist arzneimittelrechtlich festgelegt  und darf nicht überschritten werden. Deshalb ist es bei der Herstellung der Radionu­klide wichtig, den “break-through“ des Mutternuklids in die Tochternuklidlösung möglichst gering zu halten.

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Neues Verfahren zur milden kathodischen Desoxygenierung von Amiden und Estern

Die Innovation betrifft ein neues Verfahren zur Desoxygenierung von Carbonsäure­amiden undCarbonsäureestern durch kathodische Reduktion. Das Verfahren eignet sich vor allem zur Herstellung von Aminen, die als Ausgangsstoffe für die Her­stellung einer Vielzahl chemischer Ver­bin­dungen und Produkte Verwendung finden. Es sind verschiedene Methoden zur Desoxygenierung von Amiden bekannt, wobei meist Metallhydride als Reduktionsmittel zum Einsatz kommen. Diese exotherme Reaktion geht mit der Bildung von Wasser­stoff einher und daher bedarf es vor allem bei der Aufarbeitung umfangreicher Sicherheitsvorkehrungen. Zudem fallen bei der Aufarbeitung Oxide bzw. Hydroxide an, deren Abtrennung vom eigentlichen Produkt aufwändig und kostenintensiv ist.

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Process Technology for Solution Precipitation of Nanocrystalline Materials

According to a novel precipitation technology, finely dispersed solid particles having sizes down to the nano-scale can now be industrially manufactured. Two reactants are separated in different compartments of a largely unpressurised membrane reactor while mass transport takes place by diffusion of one reactant through the membrane pores. The method is universally applicable, i.e. not confined to a specific reaction, and different kinds of industrial membrane modules can be used. Through specific selection of the membrane composition the process can be implemented under continuous operation without detrimental plugging. Additionally, sample preparations of CaCO3 nanocrystals thus obtained exhibit large porosities which suggest novel applications as absorptive or carrier materials. 

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