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Japan verliert an Boden im internationalen Wissenschaftsbetrieb

Ein umfangreicher Bericht der japanischen Technologiebehörde (National Institute of Science and Technology Policy, NISTEP) kommt zu dem Schluß, daß Japan bei wissenschaftlichen Veröffentlichungen in den letzten 20 Jahren deutlich zurückgefallen ist und insbesondere bei häufig zitierten Veröffentlichungen nur noch Platz 9 der Weltrangliste belegt – 2004 war es noch Platz 4. Wissenschaftliche Berichte mit internationaler Beteiligung sind vergleichsweise selten, vor allem im Vergleich zu China, dessen Veröffentlichungen häufig gemeinsam mit US-(sino)amerikanischen Coautoren erfolgen und das deshalb auf Rang 2 der Liste landet. Im Vergleich zu 1994 sind Veröffentlichungen aus japanischen Industrieunternehmen um etwa 50 % zurückgegangen. Der Schwund betrifft nahezu alle Fachgebiete, lediglich wissenschaftliche Berichte zur Energieforschung und zur Medizin zeigen einen Anstieg.

Bluttransfusion ohne Blutspender durch Zelltechnologie?

Megakaryon Co. in Japan findet einen Weg, Blutplättchen aus immortalisierten iPS-Zellen zu erzeugen, und bildet ein Konsortium für die neue Wertschöpfungskette

Dem in Tokyo ansässigen Unternehmen, mit einem Cell Processing Center in Kyoto, gelang es, aus menschlichen iPS-Zellen (induzierte pluripotente Stammzellen) hämatopoetische Vorläuferzellen herzustellen und diese durch die Einklonierung von drei Genen zu immortalisieren. Die kryokonservierten Zellen können nun unbegrenzt zur Herstellung von Blutplättchen (Thrombozyten) verwendet werden und die derzeit durchgeführte spezielle Blutspende (Thrombozytenspende) ersetzen. Zur Vermeidung immunologischer Unverträglichkeit werden die zugrundeliegenden iPS-Zellen nach HLA-Typus ausgewählt. Bis 2020 soll die Technologie marktreif sein, und Megakaryon hat auch bereits ein Konsortium gebildet, das die gesamte Wertschöpfungskette bedient:
• Satake Scientific Machinery Industry baut die Maschinen zur Herstellung der Zellen
• Nissan Chemical Industries: strellt Reagentien bereit, die die Ausbeute an Vorläuferzellen erhöhen
• Otsuka Pharmaceutical: entwickelt eine Technologie, um die Konservierung der Thrombozyten weiter zu verlängern
• Kawasumi Chemical Industry: baut Filter, um die Bluttplättchen abzutrennen und zu reinigen
• Kyoto Manufacturing Co.: automatisiert den Herstellungsprozeß
• Sysmex: stellt einen Zähler für Blutplättchen bereit
• Cimic: organisiert die präklinischen Untersuchungen und verhandelt mit dem Gesundheitsministerium MHLW über die Zulassung

Webseite: http://www.megakaryon.com/en/aboutus/

Können Stammzellen bei Schlaganfall helfen? JCR Pharma setzt auf Stammzellen aus der Zahnpulpa.

JCR Pharma hat seit 2015 die Zulassung für ein mesenchymales Stammzellpräparat im japanischen Markt erhalten (TemCellHS). Es wird aus Knochenmark gewonnen und verhindert die Immunabwehr bei Knochenmarkstransplantationen. Die Behandlung eines Erwachsenen kostet über 100.000 €. Durch Arbeiten der Advanced Cell Technology and Engineering Ltd. (ACTE) hat sich nun herausgestellt, daß die Zahnpulpa ein noch viel besseres Reservoir an mesenchymalen Stammzellen bietet. ACTE arbeitet mit Dutzenden von Zahnkliniken in Japan zusammen, sammelt Milchzähne von Kindern und extrahierte Zähne von Erwachsenen, und hat daraus eine umfangreiche Sammlung von Stammzellen aus der Zahnpulpa angelegt, deren immunologische Signatur bereits 76 % der japanischen Bevölkerung abdeckt. JCR Pharma will aus Stammzellen der Zahnpulpa nun ein Präparat entwickeln (Code JTR-161, allogen), das bei Schlaganfällen intravenös verabreicht werden kann, die Blut-Hirn-Schranke passiert und im geschädigten Hirnbereich neuroprotektiv, ,immunmodulierend und angiogenetisch wirkt. Klinische Untersuchungen sind bereits für 2018 geplant. Partner ist Teijin Ltd.

http://www.acte-group.com

Die digitale Haut verstärkt den Trend zum “Quantified self” Xenoma Co., eine Ausgründung der Universität Tokio, bringt e-skin auf den Markt

Die künstliche Haut besteht aus einem Textil, das mit 14 ultradünnen Dehnungssensoren ausgerüstet ist. Sie sind über gedruckte Leiterbahnen aus in Kautschuk eingebetteten Silber-Nanopartikel geschaltet. Der Aufbau der einzelnen Module und der Einbau weiterer Sensoren für pH, Temperatur oder Druck wird auf der Webseite des Projekts geschildert, http://www.jst.go.jp/erato/someya/en/research_results/index.html.
Die e-skin hält eine Reinigung in Waschmaschinen aus. Kleidet man sich in ein derartiges Textil, so kann man Bewegungsabläufe und Haltungsveränderungen (mit weiteren Sensoren sicher auch Stoffwechselvorgänge) ohne Kamera aufzeichnen, unter Verwendung von AI analysieren und für das Abschlagtraining beim Golfen, für Tanzübungen für Spiele in VR oder auch nur für die Aufzeichnung der alltäglichen Atmungs- und Haltungsmuster verwenden. Das Produkt soll ab 2. August für 479 US-$ bei Kickstarter angeboten werden.

https://xenoma.com
https://xenoma.com/assets/images/media-gallery/xenoma_press_kit_movies.zip

Wird Wasserstoff der Energieträger der Zukunft? Japanisches Konsortium beginnt Demonstrationsprojekt für eine internationale Wasserstoff-Lieferkette

Wird Wasserstoff der Energieträger der Zukunft? Japanisches Konsortium beginnt Demonstrationsprojekt für eine internationale Wasserstoff-Lieferkette

Ein Konsortium der Chiyoda Corp. mit Mitsubishi, Mitsui und der NYK Line, hat mit einem Demonstrationsprojekt zur marinen Versorgung Japans mit Wasserstoff begonnen. Grundlage dafür ist der bei Chiyoda entwickelte SPERA-Prozeß*, bei dem Methylcyclohexan als Wasserstoff-Träger eingesetzt wird. 2019 soll in Daressalam (Brunei) eine Anlage fertiggestellt sein, in der Toluol mit aus LNG stammendem Wasserstoff hydriert wird. Methylcyclohexan gelangt dann auf dem Seeweg nach Kawasaki in Japan, wo es in einer zweiten Anlage unter Gewinnung von Wasserstoff zu Toluol dehydriert wird. Die Kapazität ist auf die Generierung von 210 to Wasserstoff/Jahr ausgelegt, womit ab 2020 etwa 40.000 voll betankte Wasserstoff-Fahrzeuge betrieben werden können. Das vom Industrieministeriums METI geförderte Projekt (Projektträger NEDO) ist in mehrere andere Projekte über Brennstoffzellen und zur städtischen Energieversorgung eingebettet, die eine stärkere Versorgung Japans mit Wasserstoff als Energieträger zum Ziel haben (siehe auch https://www.window-to-japan.eu/hitachi-zosen-setzt-auf-20-kw-brennstoffzellen-fuer-gebaeude-und-gewerbe.html)

* https://www.chiyoda-corp.com/technology/en/spera-hydrogen/spera02.html

Medizinische Versorgung über das Smartphone: Startup MEDACA

Die Geschäftsidee der Medical Data Card Co., Tokio, lautet "best medical care anytime, anywhere" - also über das Smartphone. Dazu werden alle relevanten Daten des Kunden mittels SSL und TLS (transport layer security) in der Cloud von Amazon Web Services AWS gespeichert und können sowohl vom Kunden wie auch von medizinische Dienstleistern (Krankenhäuser, Ärzte, Apotheken) abgerufen werden, natürlich erst nach Freigabe. Als Vorzug für den Kunden wird eine bessere individuelle Versorgung gesehen, als Vorteil für die Dienstleister die Einsparung von Verwaltungsaufwand.

Hitachi Zosen setzt auf 20 kW Brennstoffzellen für Gebäude und Gewerbe

Nach 4000 Stunden Betriebsdauer im Feldtest, bei dem ein Wirkungsgrad von 90 % erzielt wurde, will das Unternehmen seine Brennstoffzelle nun marktnah in verschiedenen Einrichtungen von Osaka testen und damit ein längerfristiges Projekt des Industrieministeriums METI und der Stadt Osaka zur Energieversorgung mit reformiertem Methan- und Wasserstoffgas vorantreiben. Die hier getestete Brennstoffzelle von 2.2 × 4.3 × 2.8 m (Breite x Länge x Höhe) erreichte im Langzeitbetrieb 90 % Energieeffizienz (50% Energie-, 40 % Wärmerückführungseffizien) und lieferte 210 l warmes Wasser von 84 °C pro Stunde. Dieser Typ von Brennstoffzellen (SOFC) soll zukünftig Supermärkte, Bürohäuser, Krankenhäuser und kleinere Siedlungen mit Energie versorgen.

http://www.hitachizosen.co.jp/news/2017/07/002732.html

Schanghai lässt sich ein Stammzellforschungszentrum bauen – von Japan!

Allerdings geht es dabei nur um die Energiesteuerung des Gebäudes, aber die hat es in sich. Die Energieversorgung für 16.000 m2 Laborfläche benötigt 55,3 TJoule/Jahr und erfolgt durch Geothermie. Das Energiemanagent erfolgt durch ein Energiemanagement-System im internationalen Standard IEEE 1888. Die Hocheffizienz-LED-Leuchten werden im Standby-Modus kabellos über Bewegungssensoren abgedunkelt. Energie zur Luftkühlung spart man durch Inverter-Kühler ein und gleicht mit einem variabel gesteuerten Fluß des Luftstroms aus, der auch eine Turbo-Funktion für schnelles Kühlen enthält. Die Luftfeuchtigkeit reguliert man mit Trockenmitteln, was beim Kühlen Energie spart. Und warmes Wasser wird rückgeführt und zum Heizen verwendet.

Der Auftrag kommt vom Shanghai Institute of Advanced Studies und wurde als Demonstrationsprojekt vom japanischen METI (Projektträger NEDO) mit dem japanischen Architekturbüro Yasui und den Unternehmen Pacific Consultants und Sanki Engineering realisiert. Eine einjährige Testphase soll nun zeigen, ob die Vorgaben – 40 % Energie-Einsparung im Vergleich zum Energieverbrauch vergleichbarer Einrichtungen – auch eingehalten werden. Meine Prognose: sie werden es.

Japanischem Konsortium gelingt die Konstruktion einer stabilen 1 kW Ammoniak-Brennstoffzelle

Einem Konsortium von fünf japanischen Unternehmen ist es unter Führung der Kyoto Universität (Koichi EGUCHI, Faculty of Engineering) gelungen, 30 kleinere Ammoniak- Brennstoffzellen so zu skalieren, daß die SOFC-Anlage (solid oxide fuel cell) eine gleichmäßige Leistung von 1 kW über 1000 Stunden aufwies, bei 50 % Wirkungsgrad (Stromerzeugnis in % des Energiegehalts des verbrauchten Ammoniaks). Als Elektroden dienten ein Zirkon-Festoxidelektrolyt und eine Luft-Elektrode. Eine schnelle Anlaufsleistung von 1 kW innerhalb von 130 Sekunden erreichte man, wenn der SOFC-Anlage ein autothermaler Reaktor vogerschaltet wurde, in dem eine Mischung aus Ammoniak und Luft partiell an einem Katalysator mit Bienenwaben-Struktur verbrannt und das 500°C heiße Mischgas der SOFC-Anlage zugeführt wurde. 

Das japanische RIKEN und das Robotic Biology Institute automatisieren die Qualitätskontrolle und Expansion von induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS-Zellen)

Projektpartner am RIKEN ist Prof. Masayo TAKAHASHI, die Versuche zur Heilung von Makula-Degeneration mittels autologer oder heterologer Retinalepithel-Zellkulturen bereits bis in die Klinik gebracht hat. Das Robotic Biology Institute verfügt mit dem LabDroiden "Mahoro" über einen hochbeweglichen Roboter für Präzisionsarbeiten.
Ziel des Projekts ist es zum einen, die Protokolle zur Expansion von iPS-Zellen einschließlich des know-hows ("tacit knowledge") zu automatisieren, zum anderen, mittels Bildanalyse und künstlicher Intelligenz ein "Maschinen-Auge" zu entwickeln, das den Zellzustand automatisch erkennt. Dadurch will man qualitativ hochwertige und homogene Stammzellkulturen in Zukunft auch ohne menschliche Intervention herstellen.

https://www.youtube.com/watch?v=F813FaRSc2k

Synthetische Polymere aus Lignin?

Aus cis,cis-Muconsäure können zahlreiche Polymerbausteine wie Terephtal-, Adipin- oder Lävulinsäure, Caprolacton oder –lactam hergestellt werden. Die Arbeitsgruppen von Tomonori SONOKI an der Hirosaki University und Eiji MASAI von der Nagaoka Technical University haben nun Mutanten von Pseudomonas putida und Sphingobium sp. erzeugt, die aus verschiedenen Lignin-Typen in guten Ausbeuten cis, cis-Muconsäure bilden. Als Lignin verwendeten sie Lignin aus Sicheltannen oder Birken, das hauptsächlich aus Guaiacylpropan-Lignin bzw. Syringyl-Lignin besteht (G- und S-Lignin). 18 Gew.-% beider Lignin-Typen ließen sich mit dem gentechnisch optimierten Stamm Pseudomonas putida KT 2440 zur Muconsäure transformieren. Noch höhere Ausbeuten von 35 Gew.-% wurden mit einer Mutante des Stamms Sphingobium sp. SYK-6 erzielt, der außerdem das in Graspflanzen vorherrschende H-Lignin (p-Hydroxylphenylpropan-Lignin) zum Wachstum verwertete (s. Abb.). Beide Mikroorganismen konnten auf Ligninen als einziger Kohlenstoff-Quelle wachsen, waren aber gentechnisch so verändert, daß die Intermediärverbindung Protocatechussäure nur noch zum Brenzcatechin und weiter zur Muconsäure abgebaut wurde. Die Autoren wollen nun den Lignin-Aufschluß verbessern und die Ausbeuten weiter erhöhen.
Das von der Japan Science and Technology Agency (JST) geförderte Projekt ist ein gutes Beispiel für das Potenzial der Biotechnologie für eine nachhaltige Erzeugung von Chemie-Produkten.

Neuartiges leitfähiges Elastomer ermöglicht Entwicklung Sensor-bestückter Sportkleidung und Roboter-Teile

Eine Gruppe an der University of Tokyo hat im Elektronenmikroskop beobachtet, daß µm-große Silberflocken beim Mischen mit Kautschuk in Nanopartikel zerfallen und recht gleichmäßig verteilen. Das gedopte Elastomer hatte eine Leitfähigkeit von fast 5000 S/cm und erreiche selbst nach fünffacher Streckung beinahe 1000 S/cm. Die Forscher rüsteten nun durch Schmelzkleben Textilien mit Temperatur- und Drucksensoren auf hochelastischem Polyurethan-Substrat aus und betteten sie durch Bedrucken in dotierte Kautschuk-Bahnen ein. Wurden Sportler oder Roboter mit diesen Textilien ausgerüstet, konnten Temperatur- oder Druckänderungen auf der Haut oder Roboter-Oberfläche präzise angezeigt werden; im Bild leuchten die beiden LED-Lämpchen umso stärker auf, je kräftiger die Glaskugel gehalten wird. Diese Ergebnisse sind Teil des ERATO Somey Bio-Harmonized Electronics Project,

Die japanische Kamera-Industrie diversifiziert in die Biomedizin

Der Markt für Kompaktkameras wird zunehmend bedroht durch die immer leistungsfähigeren Kameras in Smartphones, deren Bilder auch gleich in soziale Netzwerke hochgeladen werden können. Alle japanischen Kamera-Hersteller investieren deshalb nachhaltig in neue Geschäftsfelder, meist im Bereich der Biomedizin und versuchen damit, einem Technologiewandel durch Diversifikation zu begegnen.

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