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Langlebige Radionuklide in Biosystemen


Der Abbau natürlicher Ressourcen von Metallen und Radiometalle bringt die Störung der ökologischen Systeme durch den Bergbau, aber auch durch die Abfallentsorgung mit sich. Ein zentrales Anliegen der Gesellschaft ist die Minimierung der nachteiligen Auswirkungen dieser Aktivitäten. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen die zugrunde liegenden, molekularen Prozesse verstanden werden, um die biologische Risiken zu bewerten und Gesundheitsrisiken zu vermeiden.

Das Forschungsthema "Langlebige Radionuklide in Biosystems" zielt auf das Verständnis der physikalischen, chemischen und biologischen Prozesse ab, die zur Übertragung von Metallen und Radionukliden aus der Geo- in die Biosphäre führen. Entsprechend sind Forschungsaktivitäten zu diesem Thema stark interdisziplinär. Zum Beispiel wird die Speziation von Actiniden in Boden-und Porenwasser und an den Schnittstellen mit den Biosystemen, sowie der Verbleib der aufgenommenen Metalle innerhalb eines Organismus untersucht.

Derzeit sind phänomenologische Parameter wie Transfer-Faktor verwendet, um die Aufnahme und Ausbreitung von Schadstoffen in die Nahrungskette zu bewerten, ohne Rücksicht auf chemische Wechselwirkungen. Um diese offensichtliche Lücke zu schließen, teilen wir diesen Transfer in Sub-Prozesse, die in vitro und in vivo untersucht werden. Die biochemische Grundlage der zellulären Aufnahme / Export von langlebigen Radionukliden durch Zellmembranen in Bodenorganismen, Pflanzen und tierischen Zellen sowie ihre Wirkung auf den Stoffwechsel sind zentralen Aktivitäten und betreffen die Planung von niedrig dosiertem Risikobewertungsstrategien in geeignete Modellorganismen.

Die aktuelle Forschung befasst sich mit der Vielfalt und Aktivität der bakteriellen Populationen in kontaminierten ehemaligen Uranbergbaugebieten. Wir erforschen die biochemischen Grundlagen ihrer Wechselwirkung mit langlebigen Radionukliden, die zu Sorption, Akkumulation, Mineralisierung, Biotransformation und metabolische Störungen führen. Diese Faktoren können wiederum geochemische Prozesse wie Migration von Uran (und andere Aktiniden) beeinflussen und sollten bei der Auswahl der Endlager-Wirtsgesteine in Betracht gezogen werden. Eine Vielzahl von spektroskopischen, kalorimetrische und molekularbiologischen Methoden werden verwendet, um die Beziehung zwischen den chemischen Zustand von Radionukliden, deren Lokalisierung innerhalb von Organismen auf einer µm-Skala und deren Wirkung auf den Stoffwechsel zu verstehen.

Ausgewählte Publikationen

  1. Eu3+-Mediated Polymerization of Benzenetetracarboxylic Acid Studied by Spectroscopy, Temperature-Dependent Calorimetry, and Density Functional Theory.
    Barkleit A., Tsushima S., Savchuk O., Philipp J., Heim K., Acker M., Taut S., Fahmy K., Inorg. Chem. 2011, 50, 5451-5459
  2. Trehalose Renders the Dauer Larva of Caenorhabditis elegans Resistant to Extreme Desiccation.
    Erkut C., Penkov S., Khesbak H., Vorkel D., Verbavatz J.M., Fahmy K., Kurzchalia T.V., Curr. Biol. 2011, 21(15), 1331-1336
  3. Chemical Speciation of Trivalent Actinides and Lanthanides in Biological Fluids: The Dominant in Vitro Binding Form of Curium(III) and Europium(III) in Human Urine
    Heller, A.; Barkleit, A.; Bernhard, G., Chem. Res. Toxicol., 2011, 24 (2), 193–203
  4. Impact of uranium (U) on the cellular glutathione pool and resultant consequences for the redox status of U
    Viehweger, K.; Geipel, G.; Bernhard, G., BioMetals, 2011, 24 (6), 1197-1204

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