Prof. Dr. Heinrich Hühnerfuß

Retras

AK picior de pui

abordare

a lua legatura

curriculum vitae

născut în Wilster („perla coastei de vest, oraș al monumentelor arhitecturale”), statul Schleswig-Holstein (Germania);

1963-1971 Universitatea din Hamburg,

1971 Dr. rer. nat. (sub prof. Wolfgang Walter); 1986 abilitare;

1991 venia legendi ("Privatdozent"); 1996 Profesor la Universitatea din Hamburg

Căsătorit cu: Erika Hühnerfuss
copii: Natalie Hühnerfuss; Dr. Katja Hühnerfuss
nepoți: Bjarne Hühnerfuss

Membru al Asociației Route 66 din Arizona

cercetare

Ecotoxicologie

Ecotoxicologia investighează efectele substanțelor chimice asupra sistemelor biologice, cum ar fi plantele, animalele, bacteriile sau ecosistemele întregi. Această cercetare interdisciplinară vizează stabilirea unor relații doză-răspuns între concentrația unui compus specific și efectul observat. Cunoștințele acumulate sunt aplicate, pe de o parte, la monitorizarea de rutină a ecosistemelor, pe de altă parte, la înregistrarea substanțelor noi și la evaluarea substanțelor chimice vechi. În grupul nostru de cercetare, accentul special pe acest subiect a fost pus pe diferitele efecte ale enantiomerilor HCH, care arată o capacitate diferită de a traversa bariera hematoencefalică. Datorită acestui fapt, impactul toxicologic al fiecărui enantiomer trebuie luat în considerare foarte atent. Mai multe detalii găsiți pe pagina despre chiralitate. Abia recent, a fost publicată o carte care tratează aceste aspecte: Chiral Environmental Pollutants - Trace Analysis and Ecotoxicology .

În prezent, lucrăm la combinarea metodelor noastre analitice cu testarea biologică, așa-numita analiză chimică orientată spre bio-test. Până în prezent, această strategie a fost aplicată probelor de apă din râul Elba (teză de diplomă, Ninja Reineke) și este acum extinsă la probele de sedimente din Marea Nordului. Facem parte dintr-un proiect interdisciplinar la Universitatea din Hamburg: Proiectul ISIS (Identificarea contaminanților legați de sedimente: analize ghidate de toxicitate; durata 2000-2002) combină cunoștințele de chimie, biologie și toxicologie, deoarece diferite instituții din Hamburg participă la acest proiect (a se vedea mai jos).

Cu fracționarea aplicată direcționată biologic, ar trebui să fie posibil să obțineți o perspectivă asupra efectelor cauzate de substanțele nocive într-un compartiment complex de mediu. Una dintre problemele cu care se confruntă este diferențierea dintre efectele naturale ale compușilor biogeni și cele cauzate de activitățile umane. Pentru mai multe detalii vezi aici.

Partenerii Proiectul ISIS sunt după cum urmează:

Analiza biotei

Conceptul de bază al acestei abordări experimentale se bazează pe presupunerea că transformarea enzimatică a xenobioticelor chirale poate avea loc foarte enantioselectiv, dând astfel naștere la excese enantiomerice, în timp ce procesele abiotice sunt de așteptat să conducă la produse de transformare racemică, dacă compușii părinți intră în mediu ca racemates. În concluzie, cromatografia enantioselectivă a extractelor de probe de mediu ar trebui să dezvăluie procese de transformare biotică și respectiv abiotică.

În 1991, grupul de lucru al prof. Hühnerfuss (Kallenborn și colab., 1991, a se vedea lista completă a referințelor) a fost primul care a raportat cu privire la aplicarea cu succes a cromatografie gazoasă enantioselectivă (GC) la extracte de biote cu scopul de a investiga metabolismul enantioselectiv al alfa-HCH în organismele de diferite niveluri trofice. Autorii au obținut rațe Eider comune (Somateria mollissima (L.)) din refugiul sălbatic Oehe/Schleimünde de pe coasta baltică a Germaniei. Probele de organe au fost prelevate numai de la animale sănătoase care, la scufundare, deveniseră prinse în plasele de pescuit ale pescarului local și, prin urmare, au fost înecate. Rața Eider a fost aleasă deoarece favorizează în mare măsură midiile albastre (Mytilus edulis L.) în dieta sa. La rândul lor, midiile albastre sunt capabile să îmbogățească puternic poluanții și servesc astfel ca „organisme indicatoare” pentru a oferi o perspectivă asupra stării unui mediu acvatic. Astfel, se întâlnește unul dintre puținele exemple, în care se poate presupune un „lanț alimentar” simplu (scoica de apă rață Eider). În mod normal, ar trebui să luăm în considerare mai degrabă o „rețea alimentară”.

Analizele detaliate ale extractelor a șase țesuturi comune de rață Eider au arătat că (+) - alfa-HCH a fost clar îmbogățit; aproape enantiomeric pur (+) - alfa-HCH a fost prezent în extractele de ficat. Puritatea enantiomerică a (+) - alfa-HCH izolată din extracte de ficat a fost atât de mare încât, după purificarea prin HPLC, poate fi utilizată direct în experimentele model. Prin contrast, raportul enantiomeric (+) - alfa-HCH/(-) - alfa-HCH a fost de aproximativ 7 în extractele musculare și de aproximativ 1,6 în extractele de rinichi, prin care valorile acestor organe au fost puțin mai mari sau mai mici pentru diferite rațe Eider comune.

O explicație exactă pentru apariția diferitelor rapoarte enantiomerice ale (+) - alfa-HCH în organele rațelor Eider comune nu poate fi dată în prezent. Se poate presupune, totuși, că motivul stă în diferitele funcții fiziologice ale organelor. Pentru mușchi și rinichi, ale căror funcții principale sunt „locomoția” și respectiv „excreția”, conținutul de lipide extractibile este de aproximativ 2%; Prin urmare, aceste organe pot stoca poluanți lipofili. Ficatul, care conține aproximativ 2,5% din matrice extractibilă, servește ca „organ de detoxifiere” și, prin urmare, nu este capabil doar să stocheze compuși toxici, ci îi poate metaboliza și în substanțe pe care organismul le poate tolera sau excreta. Deoarece (+) - alfa-HCH găsit în ficatul rațelor Eider comune este aproape enantiomeric pur, (-) - alfa-HCH este probabil mai ușor transformat enzimatic decât enantiomerul (+) - din ficat. Deși o astfel de transformare aproape enantioselectivă a fost deja observată anterior pentru compușii organici biogeni, studiul lui Kallenborn și colab. reprezintă prima demonstrație pentru poluanții sintetici de mediu.

Rezultate suplimentare și, la prima vedere, surprinzătoare au fost prezentate de Möller și colab. (a se vedea lista completă a referințelor) care au analizat țesutul cerebral al aceluiași animal de rață Eider care fusese deja investigat de Kallenborn și colab. în ceea ce privește țesuturile hepatice, renale și musculare. S-a dovedit că un proces enantioselectiv suplimentar care până acum a scăpat atenției ecotoxicologilor trebuie luat în considerare la evaluarea riscului potențial al poluanților de mediu: permeația enantioselectivă prin bariera hematoencefalică.

Xenobioticul chiral care a fost investigat cel mai intens în toate compartimentele de mediu este, fără îndoială, alfa-HCH. Cu toate acestea, între timp, au fost incluse mai multe xenobiotice chirale cu unul sau mai multe centre stereogene pentru a studia transformarea acestor compuși în diferite compartimente de mediu, totuși, abordările cromatografice enantioselective, în special GC și HPLC, au fost aplicate și pentru investigarea procese precum permeația enantioselectivă prin bariera hematoencefalică, procesele de conversie fotochimică și schimbul de gaze aer/apă și transportul atmosferic pe distanțe lungi. Detalii pot fi găsite în monografia recentă a lui Kallenborn și Hühnerfuss și în lista completă a referințelor .

Analiza apei

Extragere în fază solidă (SPE)

În plus față de utilizarea cartușelor SPE standard (PS-DVB, C18), am dezvoltat echipamente speciale de filtrare/extracție pentru extragerea volumelor mari de apă (10-100 L) la debite mari (500 mL/min). Aplicarea sorbenților polistiren-divinilbenzen hiper-reticulat (PS-DVB) permite extragerea unei game largi de compuși organici. Este deosebit de potrivit pentru substanțele polare medii, ușor solubile în apă, de exemplu, triazine și TP, fenoli, acizi carboxilici și chiar zaharuri. Tehnica este aplicată în prezent la determinarea produselor farmaceutice și a produselor de îngrijire personală (PPCP) din apele marine și estuare.

Extracție lichid-lichid (LLE)

LLE a fost utilizat în grupul nostru pentru extracția compușilor polari mediu spre compuși foarte lipofili. A fost efectuat în principal pe probe de 10 L cu n-hexan ca solvent, inclusiv investigarea contaminanților precum bifenili policlorurați (PCB), hexaclorociclohexani (HCHs), erbicide triazinice (atrazină, simazină, terbutilazină, irgarol etc.), fenoxialcanic erbicide acide (după derivatizarea in situ), compuși nitroaromatici (de exemplu, cloronitrobenzeni) și parfumuri sintetice de mosc (moscuri nitro, mosc policiclici).

Dispozitive cu membrană semipermeabilă (SPMD)

Se presupune că aceste furtunuri din polietilenă umplute cu trioleină simulează procesul natural de bioconcentrare. Acestea sunt expuse la apă într-o anumită perioadă de timp și astfel oferă concentrații mediate în timp. Au fost aplicate în grupul nostru la determinarea moscurilor policiclice din apa râului și a iazului.

Determinarea a fost efectuată în majoritatea cazurilor prin cromatografie gazoasă după o curățare adecvată (fracționare pe silice, alox sau faze inversate; cromatografie cu permeație pe gel) și derivatizare acolo unde este necesar. Detectarea a fost realizată prin detectoare sensibile la azotul fosforic (PND), detectoare de captură de electroni (ECD) și spectrometre de masă (MS).

Analiza sedimentelor

Biselli a investigat în teza sa de doctorat câteva mostre din Marea Nordului și Marea Baltică - probe de coastă, precum și probe de la mare. Accentul a fost pus pe substanțele antropogene, cum ar fi produsul antivegetativ irgarol, mușchi policiclici și metaboliți. Mai mult decât atât biogenă au fost identificate clase de compuși. În plus față de distribuția xenobioticelor în probele de sedimente, sunt cercetate efectele potențiale ecotoxilogice ale acestor compuși asupra mediului. Această întrebare face obiectul proiectului ISIS.

Teledetecție

Filmele organice de suprafață naturale și artificiale, care adesea pot fi observate la suprafața mării, afectează puternic câmpul de unde de suprafață. În consecință, mai multe procese de interacțiune aer/mare, emisia electromagnetică în benzile vizibile și microunde și împrăștierea undelor electromagnetice sunt influențate de astfel de filme.

Pentru a studia influența păturilor de mare asupra semnalelor diferiților senzori la distanță, am efectuat investigații pe mare deschisă, folosind pete de mare experimentale care pot fi privite ca păsări „cvasi-biogene”. Astfel de pete, inclusiv substanțe precum trioleina ( simularea „uleiului de pește”), monoesterii acizilor grași, alcoolii cu lanț lung etc. sunt modele de slick care constau dintr-un compus pur, permițând astfel o corelație între structura sa chimică și influența sa asupra semnalelor de teledetecție.

În acest sens, experimentele noastre de laborator care vizează o caracterizare a monostraturilor la interfața aer/apă sunt strâns legate de experimentele noastre slick pe ocean deschis care au fost efectuate în legătură cu campaniile internaționale de teledetecție (de exemplu, JONSWAP; MARSEN; SAR 580; SAXON -FPN; SIR-C
X-SAR, Bluewater) .

Monostrat Langmuir

Monostratele de la interfața aer/apă pot fi privite ca sisteme model pentru biomembranele și pentru filmele de la suprafața mării (așa-numitele „slick”) care se pot acumula la interfața aer/ocean și astfel pot interfera cu diferite procese de interacțiune aer/mare. Toate procesele, fie că este vorba de procese enzimatice la suprafețele membranei, fie că este vorba de procese de schimb aer/mare, sunt strâns legate de structura chimică și de interacțiunea intermoleculară dintre moleculele care formează film, precum și de dispunerea macroscopică a moleculelor de film („morfologie”) și interacțiunea lor cu stratul de apă adiacent.

Având în vedere implicațiile structurii monostrat rezumate mai sus, efectuăm investigații sistematice de laborator care permit o caracterizare a monostraturilor la interfața aer/apă, inclusiv Langmuir-jgheab, vâscozitatea suprafeței, potențialul de suprafață și măsurarea tensiunii de suprafață, precum și Reflecția-Absorbție Infraroșie Externă Spectroscopie (IRRAS) și Brewster Angle Microscopy (BAM). Astfel, obținem o perspectivă aprofundată atât asupra interacțiunilor intermoleculare între moleculele care formează filmul, între moleculele filmului și moleculele de apă adiacente (adică la scară moleculară), cât și asupra implicațiilor macroscopice termodinamice ale interacțiunilor intermoleculare.

În prezent, se pune un accent special pe studiul substanțelor formatoare de film chirale. Interacțiunile dintre astfel de compuși care prezintă un singur centru chiral sunt clasificate în general după cum urmează: o interacțiune preferențială D: D sau L: L este denumită comportament „omochiral”, în timp ce interacțiunea preferențială D: L este numită „heterochirală”. Interacțiunile homocirale prezintă un interes deosebit, deoarece ridică posibilitatea separării fazelor în regiuni ale enantiomerilor L și D (uneori denumite „discriminare chirală” sau „rupere a simetriei”).

Rezultatele astfel obținute oferă un aport valoros în experimentele efectuate în rezervorul de valuri de vânt al Universității din Hamburg și în experimentele efectuate pe mare deschisă în legătură cu campaniile internaționale de teledetecție (de exemplu, JONSWAP; MARSEN; SAR 580; SAXON -FPN; SIR-C X-SAR).

Mai mult, rezultatele aruncă o lumină asupra problemelor legate de "auto-organizare și funcționare", precum și de "procesele de recunoaștere la membranele organice".

Teze de masterat/teze de diplomă/doctorate

Titluri de teze de masterat (teze de diplomă)

Titluri de teze de doctorat