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Laborantenprojekt "Heparin"

Wie man Blutgerinnungshemmer in der Medizin zum Leuchten bringt!

(von Dr. Carsten Wendelstorf)

 

Laboranten der Georg-von-Langen Schule BBS Holzminden wollen im Rahmen einer Projektarbeit mit der Universität Heidelberg und der Symrise AG ein Molekül herstellen, das den Blutgerinnungshemmer Heparin zum Leuchten bringen soll! Am Anfang stand die Idee, den oft theoretisch geprägten Berufsschulunterricht der Laboranten, der festen Lehrplänen und Vorgaben folgt, einmal mit etwas "Echtem" Chemie Projekt Bild 1aufzupeppen, das auch einen realen praktischen Nutzen hat. Zwar sind auch Experimente im Berufsschulunterricht vorgesehen, jedoch findet mit den dort hergestellten chemischen Verbindungen keine weitere Anwendung statt, stattdessen müssen diese fachgerecht entsorgt werden. So werden teuere Chemikalien, wertvolle Arbeitszeit und Laborkapazitäten der Schule verbraucht, ohne dass etwas Nutzbares geschaffen wurde. Für die Lösung dieses Dilemmas wurden zwei wichtige Partner gesucht und gefunden. Der Arbeitskreis von Prof. Dr. R. Krämer im Anorganisch-Chemischen Institut der Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg hatte schon Erfahrungen mit ähnlichen Projekten gesammelt und war bereit intensiv mit der GvL-Schule zusammenzuarbeiten. So wurde ein Kooperationsprojekt "Farbstoffe" geschaffen, in welchem der Arbeitskreis von Prof. Krämer geeignete Projektziele zusammen mit dem Fachlehrer Dr. Carsten Wendelstorf so auswählte, dass diese sowohl in den handlungsorientierten Berufsschulunterricht der Laboranten und deren Lehrpläne passten, als auch die Projektresultate im Rahmen der Grundlagenforschung des Anorganisch-Chemischen Instituts genutzt werden können. Durch den Bau des neuen Labors im Technikzentrum der Georg-von-Langen Schule mit seinen 12 vollfunktionsfähig ausgestatteten Laborarbeitsplätzen und den fünf Abzügen wurde im Jahre 2014 vom Kreis Holzminden die technische Grundlage geschaffen, überhaupt solch eine Idee umsetzen zu können, da solche Projektarbeiten nicht in einfachen Schullaboren durchgeführt werden können. Als dritter Partner kam dann die Firma Symrise aus Holzminden dazu, welche bereit war, die im Projekt hergestellten Substanzen mit den notwendigen analytischen Geräten gegebenenfalls zu untersuchen, um die exakte Struktur und Reinheit der Verbindung zu dokumentieren, bevor diese dann an der Universität Heidelberg in der nun folgenden Grundlagenforschung eingesetzt werden kann. Damit war eine sinnvolle und für alle Seiten gewinnbringende Projektstruktur geschaffen. Die Laboranten konnten nun echte Forschungsarbeit erleben, die Schule kann einen praxisnahen Unterricht anbieten, das Unternehmen Symrise kann an Hand der Projektergebnisse Nachwuchs für den Beruf des Laboranten begeistern und der Arbeitskreis von Prof. Krämer vergrößert mit der Kreativität der GvL-Loboranten seine Möglichkeiten in der Grundlagenforschung. Das erste Projektziel beschäftigte sich mit der möglichen fluoreszierenden Markierung von in der Medizin eingesetzten Blutgerinnungshemmern, den Heparinen. Heparine findet in der Schulmedizin Anwendung in der Therapie von Thrombosen, Klumpen von geronnen Blut, welche die Gefäße verstopfen und somit die Versorgung betroffener Organe unterbrechen können. Als Folge einer solchen Blockade kann z.B. eine lebensgefährliche Lungenembolie entstehen, welche mit ca. 40.000 Todesfällen im Jahr die dritthäufigste zum Tode führende Herz-Kreislauf-Erkrankung ist. Die eingesetzten Heparine hemmen die Blutgerinnung und stoppen so das Wachstum des Blutgerinnsels, welches die Adern zu verstopfen droht. Im Weiteren kann der Körper dann dieses Blutgerinnsel wieder abbauen und somit die Gefahr beseitigen. Die Hemmung der Blutgerinnung durch Heparine hat aber auch den Nachteil, dass jede neu entstandene Verletzung länger blutet oder unter Umständen gar nicht mehr aufhört zu bluten. Daher ist eine Kontrolle der eingesetzten Menge des Blutgerinnungshemmers von lebenswichtiger Bedeutung! Hier greift die Projektidee von Herrn Prof. Krämer. Die Laboranten sollten nun einen Stoff herstellen der sich möglichst gezielt an den Blutgerinnungshemmer Haparin bindet und gleichzeitig fluoreszierende Eigenschaften hat, also unter Schwarzlicht (UV-A-Licht) hell leuchtet. Über die Intensität des Leuchtens kann dann auf die Menge des Blutgerinnungshemmers Heparin in einer Blutprobe geschlossen werden. Somit würde der von den Laboranten herzustellende Stoff helfen die Menge des eingesetzten Heparins im Blut zu bestimmen und somit die richtige medizinische Dosierung zu gewährleisten. Dazu wurde eine schon in der Industrie bekannte und verwendete fluoreszierende Substanz, das Perylen, über eine chemische Reaktion mit zwei unterschiedlichen Aminosäureresten verbunden. Der vorher praktisch unlösliche tief rote Feststoff Perylen war danach in organischen Lösungsmitteln löslich und zeigte seinen typischen fluoreszierenden Eigenschaften. Eine massenspektrometrische Untersuchung bei der Firma Symrise könnte anschließend zeigen, das sowohl das gewünschte Zielmolekül für den Arbeitskreises von Prof. Krämer hergestellt werden konnte, als auch ein weiteres interessantes Nebenprodukt mit ähnlichen Eigenschaften. Die so gewonnen Ergebnisse werden von den Laboranten jedes Jahr dokumentiert und nach Abschluss des Projektjahres an die Forschungsgruppe von Herrn Prof. Krämer weitergereicht. Des Weiteren werden die Ergebnisse des Projektes immer im Rahmen der Holzmindener Berufsinformationstage HolBit (eine Informationsveranstaltung der Berufsschule zur Berufsfindung) in der Georg-von-Langen-Schule im Rahmen eines Infoshops vorgestellt. Dort können alle interessierten Schülerinnen und Schüler direkt mit den Laboranten über deren Tätigkeit und die Faszination eines naturwissenschaftlichen Berufes diskutieren. Über 21 Betriebe werden ihre Vertreter ebenfalls zur HolBit entsenden und in über 31 verschiedene Work- und Infoshops werden die vielfältigsten Ausbildungsmöglichkeiten der Region aufgezeigt. Dr. Carsten Wendelstorf

 

 

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Poster 2012

Bild 2011

 

Laboranten der Georg-von-Langen Schule BBS Holzminden sollen im Rahmen einer langfristig geplanten Projektarbeit mit der Universität Heidelberg und der Symrise AG ein Molekül herstellen, das den Blutgerinnungs-hemmer Heparin zum Leuchten bringen soll!

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