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Sarah Fischer
Surface Processes
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Promotionsarbeiten


Spektroskopische Untersuchungen zu den dreiwertigen Actiniden Americium und Curium an bakteriellen Zellwänden

Bild Sarah Fischer

Promotionsstudent:
Sarah Fischer
Betreuer:
Prof. Dr. G. Bernhard, Dr. A. Barkleit, Dr. J. Raff (HZDR)
Abteilung:
Grenzflächenprozesse
Zeitraum:
03/2011–02/2014


Motivation:

Mikroorganismen, wie Bakterien, sind in der Lage mit Metall-Ionen verschiedenste Wechselwirkungen einzugehen und üben somit Einfluss auf deren Mobilität in der Umwelt aus. Sie entwickeln dabei besondere Strategien, um unter extremen Umweltbedingungen zu überleben.

Die dreiwertigen Actiniden, Americium und Curium, gehören zu den minoren Actiniden. Sie sind Komponenten hochradioaktiven Abfalls mit sehr langen Halbwertszeiten und hoher Radiotoxizität.

Die Endlagerung dieser Stoffe wurde bis heute noch nicht ausreichend geklärt und ist an Sicherheitsanforderungen geknüpft, welche den Eintritt der Actiniden in den Stoffkreislauf verhindern und im Falle einer Freisetzung Schutz von Mensch und Umwelt gewährleisten sollen (Langzeitsicherheitsanalysen). Bakterien üben dabei Einfluss auf die Ausbreitung der Actiniden bei einer Freisetzung aus dem Endlager aus.

In der Arbeit werden Bacillus-Isolate der Uranabraumhalde "Haberland" nahe Johanngeorgenstadt (Sachsen) verwendet. Dabei handelt es sich um gram-positive Bakterien, bei denen in früheren Untersuchungen hohe Bindungskapazitäten zu Uran festgestellt wurden. Sie besitzen einen typischen Zellwandaufbau, bestehend aus einer Cytoplasmamembran, sekundärem Zellwandpolymer, Peptidoglykan und Surface-Layer (S-Layer) an der Oberfläche.


Zielstellung:

Das Ziel der Arbeit ist die Charakterisierung der Bindung der dreiwertigen Actiniden sowie der für die Komplexbildung relevanten funktionellen Gruppen der bakteriellen Zellwände, um das chemische Verhalten auf molekularer Ebene verstehen zu können.

Es erfolgt die Auftrennung der Zellwand der gram-positiven Bakterien in die verschiedenen Kompartimente. Intakte Zellen und Zellwandbestandteile sollen nachfolgend mit den dreiwertigen Actiniden Americium und Curium, sowie dem Lanthanid Europium, als nicht-radioaktives Analogon, inkubiert werden. Zur Aufklärung der Komplexbindung werden spektroskopische Methoden, wie TRLFS, ATR FT-IR und EXAFS angewendet.


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