Aerosolforschung und Bio- und Umweltanalytik

Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin

Aerosoltechnologie

Aerosoltechnologie

Die Arbeitsgruppe Aerosoltechnologie führt Forschungs- und Entwicklungsprojekte auf dem Gebiet der Aerosolforschung durch, die mit Methoden aus Physik, Verfahrenstechnik und physikalischer Chemie bearbeitet werden. Einen Schwerpunkt bilden Fragestellungen zu gesundheitsrelevanten Aspekten luftgetragener Partikel, wie zum Beispiel die Charakterisierung von Emissionen, die Messung und Bewertung der Expositionssituation des Menschen in der Umwelt und am Arbeitsplatz, die Simulation entsprechender Bedingungen im Inhalationsversuch und die Anwendung therapeutischer Aerosole. In Ergänzung dazu werden grundlagenorientierte Themen auf dem Gebiet der Physik und Verfahrenstechnik der Aerosole bearbeitet.

Mit einer umfassenden instrumentellen und verfahrenstechnischen Ausstattung zur Messung und Generierung von Aerosolen sowie mit Infrastruktureinrichtungen, wie der mechanischen und der elektronischen Werkstatt, kann die Arbeitsgruppe flexibel auf die spezifischen Problemstellungen und die Wünsche der Auftraggeber reagieren. Dies ermöglicht es, entsprechende kundenspezifische Vorrichtungen und Geräte zu entwickeln und zu fertigen.

Typische Anwendungen finden sich in der Inhalationstoxikologie, im Arbeits- und Umweltschutz, in der Pharmakologie sowie in der Mess-, Produktions- und Umwelttechnik.

Weitere Informationen

Instrumententwicklung und Verfahrenstechnik

  • Entwicklung von Instrumenten für die Messung, Sammlung und Erzeugung von Aerosolen
  • Entwicklung von Methoden und Verfahren für die kontrollierte Exposition per Inhalation gegenüber unterschiedlichen Atmosphären
  • Verbesserung und Entwicklung von Verfahren zur inhalativen Applikation von Medikamenten
  • Charakterisierung und Optimierung von Aerosolabscheidern

Angewandte physikalische Aerosolforschung

  • Charakterisierung der Quellen feiner und ultrafeiner Partikel am Arbeitsplatz und in der Umwelt
  • Studien zur Technik der medizinischen Aerosolapplikation
  • Studien zur störfallbedingten Aerosolfreisetzung beim Transport von radioaktiven Stoffen
  • Modellentwicklung zur Schadstoffexposition am Arbeitsplatz und in Innenräumen
  • Grundlegende theoretische und experimentelle Studien über das physikalische Verhalten von Aerosolen

Auftragsmessungen

  • Leistungstests an Aerosolabscheidern
  • Kundenspezifische Aerosolmessungen und Beratungen zur Produkt- und Produktionsverbesserung, Lösung von Emissionsproblemen
  • Charakterisierung von Inhalatoren
  • Charakterisierung der Partikelemissionen von Verbrennungsmotoren

Spezialausstattung

  • Umfassende Instrumentierung zur physikalischen Analyse luftgetragener Partikel vom molekularen Bereich bis zu Durchmessern von 100 µm einschließlich Transmissions- und Rasterelektronenmikroskopie
  • Strömungskanäle für Filtertests und zur Evaluierung von Aerosolsammlern
  • Mess-System zur Charakterisierung von Partikelströmungen und Sprays (LDS, PIV)
  • Diverse Modellräume für die Simulation unterschiedlichster Expositionsszenarien
  • Zugriff auf Kfz-Rollenprüfstände (Kooperation mit dem TÜV-Nord, Hannover und dem RWTÜV, Essen)

Projekte

  • Analyse der Sicherheit bei der Beförderung und Lagerung radioaktiver Stoffe – Quantifizierung der Freisetzung bei Transport- und Handhabungsunfällen
  • Planung, Durchführung und Auswertung von Aerosolfreisetzungsexperimenten im Rahmen des Vorhabens SR 2370 »Bestimmung von Quelltermen infolge SEWD im Rahmen internationaler Zusammenarbeit«
  • Messung der Abscheidecharakteristik von Tropfenabscheidern
  • Bestimmung des Abscheidegrades von Abgasnachbehandlungssystemen bei Einsatz von Dieseladditiven
  • Verbesserung der radiologischen und experimentellen Basis zur Weiterentwicklung der Transportregularien der IAEA für LSA- / SCO-Material
  • Verfahrenstechnische Begleitung von Inhalationsstudien mit Nichtnagern
  • Bereitstellung der Verfahrenstechnik zur reproduzierbaren Generation umweltrelevanter und stabiler Konzentrationen von Gräserpollen in Expositionsräumen und Durchführung von kontrollierten Provokationsstudien mit Probanden
  • Charakterisierung unterschiedlichster Medikamentenverneblern mittels Laser-Beugungs-Spektrometer
  • Diverse Untersuchungen zur Abscheideleistung von Aerosolabscheidern
  • Bau eines online Pollenmonitors für die den Allergenprovokationsraum
  • Experimentelle Untersuchung der Abscheideeffizienz eines Impaktionsverfahrens für einen neuartigen Bioaerosolsammler
  • Entwicklung qualifizierter Vorschläge (Vorentwicklung) für einen Streulichtaerosoldetektor für eine modular aufgebaute Gerätefamilie
  • Bau diverser Streulichtaerosoldetektoren
  • Messung der Kollisionseffizienz sehr großer Partikel (KOLPAR).
  • Prüfungen an Filtern in Pipettenspitzen
  • Messungen der Abscheideeffizienz, Verkeimungsneigung und Ablagerung von Aerosolen in Wassersaugern
  •  Entwicklung eines elektrostatischen Verfahrens zur Fasersichtung
  • Charakterisierung der städtischen Luftqualität, der chemischen Zusammensetzung von Innen- und Außenluft sowie des Zusammenhangs zwischen Quellen und der inhalierten Dosis (Urban Exposure, EU-Projekt)
  • OMNIBUSS: Online-Monitoring natürlicher, inhalativallergener Bioaerosole und sonstiger Staubkomponenten

Ausgewählte Publikationen

2009

  • Nassimi, M.; Schleh, C.; Lauenstein, H.-D.; Hussein, R.; Lübbers, K.; Pohlmann, G.; Switalla, S.; Sewald, K.; Müller, M.; Krug, N.; Müller-Goymann, C. C.; Braun, A.: Low cytotoxicity of solid lipid nanoparticles in in vitro and ex vivo lung models
    In: Inhalation Toxicology. 21 (2009), S1, p. 104-109

2008

  • Henjakovic, M. ; Martin, C. ; Hoymann, H. G. ; Sewald, K. ; Ressmeyer, A. R. ; Dassow, C. ; Pohlmann, G. ; Krug, N. ; Uhlig, S. ; Braun, A.: Ex vivo lung function measurements in precision cut lung slice (PCLS) from chemical allergen sensitized mice represent a suitable alternative to in vivo studies: Effect of TMA and DNCB on lung function (40 char.) : Sep 4. [Epub ahead of print]
    In: Toxicological Sciences : An official journal of the Society of Toxicology (2008), 31 p. 
  • Koch, W.: Inhalation of nanoparticles - pysical aspects
    In: Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin: Benefits and risks of inhaled engineered nanoparticles : 11th International Inhalation Symposium, June 11-14, 2008, Hannover, Germany, Lecture 1, p. 7
  • Koch, W. ; Pohlmann, G. ; Schwarz, K.: A reference number concentration generator for ultrafine aerosols based on Brownian coagulation
    In: Journal of Aerosol Science 39 (2008), No.2, p. 150-155

2007

  • Testing of packages with LSA materials in very severe mechanical impact conditions with measurement of airborne release.
    In: Packaging, transport, storage & security of radioactive materials 18 (2007), Nr.2, S.59-71
  • Lödding, H. ; Koch, W. ; Möhlmann, C. ; Kolk, A.: Sammelverhalten von Impingern als Bioaerosolsammler.
    In: Gefahrstoffe, Reinhaltung der Luft 67 (2007), Nr.7/8, S.293-296