Професор доктор. Хайнрих Хюнерфус

Пенсионер

AK пилешко краче

адрес

Контакт

автобиография

роден във Вилстер („перла на западното крайбрежие, град на архитектурните паметници“), провинция Шлезвиг-Холщайн (Германия);

1963-1971 Университет в Хамбург,

1971 г. д-р обратно нат. (под ръководството на проф. Волфганг Валтер); 1986 хабилитация;

1991 venia legendi ("Privatdozent"); 1996 г. професор в Хамбургския университет

Женен за: Ерика Хюнерфус
деца: Натали Хюнерфус; Д-р Катя Хюнерфус
внуци: Bjarne Hühnerfuss

Член на Асоциация Route 66 в Аризона

изследвания

Екотоксикология

Екотоксикологията изследва ефектите на химичните вещества върху биологични системи като растения, животни, бактерии или цели екосистеми. Това интердисциплинарно изследване има за цел да установи връзката доза-отговор между концентрацията на конкретно съединение и наблюдавания ефект. Придобитите знания се прилагат, от една страна, за рутинно наблюдение на екосистемите, от друга страна, за регистриране на нови и оценка на стари химикали. В нашата изследователска група специален фокус в тази тема е поставен върху разнообразните ефекти на HCH-енантиомерите, които показват различна способност да преминат човешката кръвно-мозъчна бариера. Поради този факт трябва много внимателно да се разглежда токсикологичното въздействие на всеки енантиомер. Повече подробности можете да намерите на страницата за хиралността. Едва наскоро беше публикувана книга, занимаваща се именно с тези аспекти: Хирални замърсители на околната среда - анализ на следите и екотоксикология .

В момента работим върху комбинацията от нашите аналитични методи с биологични тестове, така нареченият химически анализ, насочен към биоанализ. Досега тази стратегия е била приложена за проби от водата от река Елба (дипломна работа, Ninja Reineke) и сега е разширена за проби от седименти от Северно море. Ние сме част от интердисциплинарен проект в университета в Хамбург: Проектът ISIS (Идентифициране на замърсители, свързани със седименти: анализи, насочени към токсичност; продължителност 2000-2002) съчетава знанията по химия, биология и токсикология, тъй като различни институции в Хамбург участват в този проект (виж по-долу).

С приложеното фракциониране, насочено към биоанализ, трябва да е възможно да се получи представа за ефектите, причинени от вредни вещества в сложно отделение на околната среда. Един от проблемите, с които трябва да се сблъскаме, е диференциацията между естествените ефекти на биогенните съединения и тези, причинени от човешката дейност. За повече подробности вижте тук.

Партньорите на Проект ISIS са както следва:

Анализ на биота

Основната концепция на този експериментален подход се основава на предположението, че ензимната трансформация на хиралните ксенобиотици може да настъпи силно енантиоселективно, което води до енантиомерни излишъци, докато абиотичните процеси се очаква да доведат до продукти на рацемична трансформация, ако изходните съединения навлизат в околната среда като рацемати. В заключение, енантиоселективната хроматография на екстракти от проби от околната среда трябва да разкрие биотични и абиотични процеси на трансформация, съответно.

През 1991 г. работната група на проф. Hühnerfuss (Kallenborn et al., 1991, виж пълния списък с референции) беше първата, която докладва за успешното прилагане на енантиоселективна газова хроматография (GC) до екстракти от биота с цел изследване на енантиоселективния метаболизъм на алфа-HCH в организми с различни трофични нива. Авторите са получили обикновени яйцевидни патици (Somateria mollissima (L.)) от убежището за диви животни Oehe/Schleimünde на балтийското крайбрежие на Германия. Взети са проби от органи само от здрави животни, които след гмуркане са попаднали в капана на риболовните мрежи на местния рибар и по този начин са се удавили. Патицата Айдер е избрана, защото до голяма степен благоприятства сините миди (Mytilus edulis L.) в диетата си. Сините миди от своя страна са способни да обогатяват силно замърсителите и по този начин служат като „индикаторни организми“, за да предоставят представа за състоянието на водната среда. По този начин се среща един от малкото примери, при които може да се приеме проста „хранителна верига“ (водна мида Айдер патица). Обикновено по-скоро трябва да се помисли за „хранителна мрежа“.

Подробните анализи на екстрактите от шест обикновени тъкани от патица на Айдер разкриха, че (+) - алфа-HCH е ясно обогатен; почти енантиомерно чист (+) - алфа-HCH присъства в чернодробните екстракти. Енантиомерната чистота на (+) - алфа-НСН, изолиран от чернодробни екстракти, беше толкова висока, че след пречистване чрез HPLC, той може да се използва директно в моделни експерименти. За разлика от това, енантиомерното съотношение (+) - алфа-НСН/(-) - алфа-НСН е около 7 в мускулните екстракти и около 1,6 в екстрактите на бъбреците, при което стойностите за тези органи са малко по-големи или по-малки за различни обикновени патици.

Точно обяснение за появата на различни енантиомерни съотношения на (+) - алфа-HCH в органите на обикновените яйцевидни патици понастоящем не може да бъде дадено. Може обаче да се приеме, че причината се крие в различните физиологични функции на органите. За мускулите и бъбреците, чиито основни функции са съответно „движение“ и „отделяне“, съдържанието на извличащи се липиди е около 2%; Следователно тези органи могат да съхраняват липофилни замърсители. Черният дроб, който съдържа около 2,5% от извличащата се матрица, служи като „орган за детоксикация“ и следователно е не само способен да съхранява токсични съединения, но може и да ги метаболизира до вещества, които тялото може да понесе или отдели. Тъй като (+) - алфа-HCH, намиращ се в черния дроб на обикновените патици от Айдер, е почти енантиомерно чист, (-) - алфа-HCH вероятно се трансформира по-лесно ензимно от (+) - енантиомера в черния дроб. Въпреки че подобна почти енантиоселективна трансформация вече е била наблюдавана за биогенни органични съединения, изследването на Kallenborn et al. представлява първата демонстрация за синтетични замърсители на околната среда.

Допълнителни и на пръв поглед изненадващи резултати бяха представени от Möller et al. (виж пълния списък с референции), които са анализирали мозъчна тъкан на същите животни от патица, които вече са били изследвани от Kallenborn et al. по отношение на черния дроб, бъбреците и мускулните тъкани. Оказа се, че при оценката на потенциалния риск от замърсители на околната среда трябва да се вземе предвид допълнителен енантиоселективен процес, който засега е избягал от вниманието на екотоксиколозите: енантиоселективно проникване през кръвно-мозъчната бариера.

Хиралният ксенобиотик, който е изследван най-интензивно във всички части на околната среда, без съмнение е алфа-HCH. Междувременно обаче са включени няколко хирални ксенобиотици с един или повече стереогенни центрове, за да се изследва трансформацията на тези съединения в различни части на околната среда, но енантиоселективните хроматографски подходи, по-специално GC и HPLC, също са приложени за изследване на допълнителни процеси като енантиоселективно проникване през кръвно-мозъчната бариера, фотохимични процеси на преобразуване и газообмен въздух/вода и атмосферен транспорт на дълги разстояния. Подробности могат да бъдат намерени в скорошната монография на Каленборн и Хюнерфус и в пълния списък с референции .

Анализ на водата

Екстракция в твърда фаза (SPE)

В допълнение към използването на стандартни SPE патрони (PS-DVB, C18) ние разработихме специални съоръжения за филтриране/извличане за извличане на големи количества вода (10-100 L) при високи скорости на потока (500 mL/min). Прилагането на хипер омрежени полистирол-дивинилбензен (PS-DVB) сорбенти позволява екстракцията на широк спектър от органични съединения. Той е особено подходящ за среднополярни до лесно разтворими във вода вещества, например триазини и TPs, феноли, карбоксилни киселини и дори захари. Понастоящем техниката се прилага за определяне на фармацевтични продукти и продукти за лична хигиена (PPCPs) от морски и лиманови води.

Течно-течна екстракция (LLE)

LLE се използва в нашата група за екстракция на среднополярни до силно липофилни съединения. Извършва се главно върху 10 L проби с н-хексан като разтворител, включително изследване на замърсители като полихлорирани бифенили (PCB), хексахлороциклохексани (HCHs), триазинови хербициди (атразин, симазин, тербутилазин, иргарол и др.), Феноксиалканолова киселинни хербициди (след in-situ дериватизация), нитроароматични съединения (напр. хлоронитробензоли) и синтетични мускусни аромати (нитромускус, полицикличен мускус).

Полупропускливи мембранни устройства (SPMD)

Предполага се, че тези пълнени с триолеин полиетиленови маркучи симулират естествения процес на биоконцентрация. Те са изложени на вода за определен период от време и по този начин осигуряват осреднени за времето концентрации. Те са приложени в нашата група за определяне на полициклични мускуси от речна и езерна вода.

Определянето се извършва в повечето случаи чрез газова хроматография след подходящо почистване (фракциониране върху силициев диоксид, алокс или обърнати фази; гелпроникваща хроматография) и дериватизация, когато е необходимо. Откриването е постигнато чрез чувствителни на фосфор азот детектори (PND), детектори за улавяне на електрони (ECD) и масспектрометри (MS).

Анализ на утайките

Бисели изследва в докторската си дисертация няколко проби от Северно море и Балтийско море - крайбрежни проби, както и проби от открито море. Фокусът беше поставен върху антропогенните вещества, като например противообрастващия продукт иргарол, полициклични мускуси и метаболити. Освен това много биогенен бяха идентифицирани класове съединения. В допълнение към разпределението на ксенобиотиците в проби от седименти се изследват потенциалните екотоксикологични ефекти на тези съединения върху околната среда. Този въпрос е предмет на проекта ISIS.

Дистанционно наблюдение

Естествените и създадени от човека органични повърхностни филми, които често могат да се наблюдават на морската повърхност, силно влияят на повърхностното вълново поле. В резултат на това няколко процеса на взаимодействие въздух/море, електромагнитното излъчване във видимите и микровълновите ленти и разсейването на електромагнитни вълни се влияят от такива филми.

За да проучим влиянието на морските петна върху сигналите на различни дистанционни сензори, ние провеждаме изследвания в открито море, използвайки експериментални морски петна, които могат да се разглеждат като "квазибиогенни" петна. Такива петна, включително вещества като триолеин ( симулиращи "рибено масло"), моноестерите на мастни киселини, дълговерижните алкохоли и др. са образци, които се състоят от чисто съединение, като по този начин позволяват корелация между неговата химическа структура и влиянието му върху сигналите за дистанционно наблюдение.

В това отношение нашите лабораторни експерименти, насочени към характеризиране на монослоеве на интерфейса въздух/вода, са тясно свързани с нашите хлъзгави експерименти в открития океан, проведени във връзка с международни кампании за дистанционно наблюдение (напр. JONSWAP; MARSEN; SAR 580; SAXON -FPN; SIR-C
X-SAR, Bluewater) .

Монослой Langmuir

Монослоевете на интерфейса въздух/вода могат да се разглеждат като моделни системи за биомембрани и за филми на морската повърхност (така наречените "петна"), които могат да се натрупват на границата въздух/океан и по този начин да пречат на различни процеси на взаимодействие въздух/море., било то ензимни процеси на мембранните повърхности или било то процеси на обмен въздух/море, са тясно свързани с химическата структура и междумолекулното взаимодействие между филмообразуващите молекули, както и с макроскопичното разположение на филмовите молекули („морфология“) и взаимодействието им със съседния воден слой.

Имайки предвид последиците от еднослойната структура, обобщени по-горе, ние извършваме систематични лабораторни изследвания, които позволяват да се характеризират монослоевете на границата въздух/вода, включително измерване на Langmuir-корито, повърхностен вискозитет, повърхностен потенциал и повърхностно напрежение, както и външно инфрачервено отражение-абсорбция Спектроскопия (IRRAS) и ъглова микроскопия на Брустър (BAM). По този начин получаваме задълбочена представа както за междумолекулните взаимодействия между филмообразуващите молекули, между филмовите молекули и съседните водни молекули (т.е. в молекулярен мащаб), така и за макроскопичните термодинамични последици от междумолекулните взаимодействия.

В момента специален акцент се поставя върху изучаването на хирални филмообразуващи вещества. Взаимодействията между такива съединения, показващи единичен хирален център, обикновено се класифицират, както следва: преференциално взаимодействие D: D или L: L се обозначава като "хомохирално" поведение, докато предпочитаното взаимодействие D: L се нарича "хетерохирално". Хомохиралните взаимодействия представляват особен интерес, тъй като те увеличават възможността за разделяне на фазите в области на L- и D-енантиомерите (понякога наричани "хирална дискриминация" или "нарушаване на симетрията").

Така получените резултати осигуряват ценен принос в експериментите, проведени в резервоара за вятърни вълни на Университета в Хамбург и в експериментите, проведени в открито море във връзка с международни кампании за дистанционно наблюдение (например JONSWAP; MARSEN; SAR 580; SAXON -FPN; SIR-C X-SAR).

Освен това резултатите хвърлят светлина върху проблемите, свързани със „самоорганизацията и функцията“, както и с „процесите на разпознаване в органичните мембрани“.

Магистърски работи/дипломни работи/докторантури

Заглавия на магистърски тези (Дипломни работи)

Заглавия на докторски дисертации