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Die Veränderungen in der Energieversorgung führen zu einer neuen Systemarchitektur der Stromversorgung, die nur durch einen massiven Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) bewältigt werden kann und meist als „Smart Grid“ bezeichnet wird. Während es bereits umfangreiche Forschungsarbeiten und Demonstrationsprojekte zu einzelnen technologischen Komponenten gibt, existieren noch wenige Überlegungen, in welchen technologischen Schritten eine Migration hin zu Smart Grids durchgeführt werden sollte, die sowohl betriebstechnisch zukunftssicher ist, als auch marktgetriebene Innovationen begünstigt. Der Beitrag veranschaulicht die Herleitung solcher Migrationspfade im Rahmen eines schrittweisen Vorgehens. Zunächst werden Zukunftsszenarien für das Jahr 2030 konstruiert, um die maßgeblichen, oft auch nichttechnischen Einflussfaktoren auf das Smart Grid zu identifizieren. Darauf aufbauend werden die wesentlichen IKT-bezogenen Technologiefelder und ihre Zuordnung zu den Domänen der Energiewirtschaft beschrieben. Für jedes Technologiefeld werden die in den nächsten zwei Jahrzehnten denkbaren Entwicklungsstufen ermittelt und deren Abhängigkeit untereinander analysiert. Die gemeinsame Betrachtung von Szenarien, der Entwicklungsstufen der Technologiefelder und deren Interdependenzen führen schließlich zu einer Roadmap, welche die Migrationspfade in das Smart Grid beschreiben. Es lassen sich drei Entwicklungsphasen erkennen: Die Konzeptionsphase, die Integrationsphase und die Fusionsphase. Die präsentierten Ergebnisse entstammen dem Projekt „Future Energy Grid – Migrationspfade ins Internet“, welches vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie im Rahmen des E-Energy-Programms (Förderkennzeichen 01ME10012A und 01ME10013) gefördert wurde.
Ziel und Tempo der Energiewende sind gesetzt. Der Ausstieg aus der Stromproduktion in Kernkraftwerken soll bis 2022 geschafft sein. Eine Elektrizitätserzeugung, die auf erneuerbaren Energien beruht, soll die bisherige Erzeugung auf der Grundlage von Kohle, Kernbrennstoffen und Erdgas bis 2050 stufenweise weitgehend ablösen und damit maßgeblich zu den Klimaschutzzielen der Bundesregierung beitragen. Der Weg zu diesen Zielen ist für die Beteiligten hingegen noch nicht deutlich einsehbar. Viele offene Fragestellungen technischer, ökonomischer, legislativer und gesellschaftlicher Natur verstellen den Blick auf eine klare Strategie zur Erreichung der energiepolitischen Ziele. Vielschichtige Aufgaben und immense Herausforderungen kommen mit der Mammutaufgabe „Energiewende“ auf Politik, Wirtschaft, Wissenschaft und Bevölkerung zu. Ein wichtiger Enabler für die erfolgreiche Integration von Wind- und Sonnenenergie sowie für neue Prozesse, Marktrollen und Technologien ist die Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT). An diesem Punkt setzt die hier vorliegende Studie an.
Numerous 2,5-dimethoxy-N-benzylphenethylamines (NBOMe), carrying a variety of lipophilic substituents at the 4-position, are potent agonists at 5-hydroxytryptamine (5HT2A ) receptors and show hallucinogenic effects. The present study investigated the metabolism of 25D-NBOMe, 25E-NBOMe, and 25N-NBOMe using the microsomal model of pooled human liver microsomes (pHLM) and the microbial model of the fungi Cunninghamella elegans (C. elegans). Identification of metabolites was performed using liquid chromatography-high resolution-tandem mass spectrometry (LC-HR-MS/MS) with a quadrupole time-of-flight (QqToF) instrument. In total, 36 25D-NBOMe phase I metabolites, 26 25E-NBOMe phase I metabolites and 24 25N-NBOMe phase I metabolites were detected and identified in pHLM. Furthermore, 14 metabolites of 25D-NBOMe, 11 25E-NBOMe metabolites, and nine 25N-NBOMe metabolites could be found in C. elegans. The main biotransformation steps observed were oxidative deamination, oxidative N-dealkylation also in combination with hydroxylation, oxidative O-demethylation possibly combined with hydroxylation, oxidation of secondary alcohols, mono- and dihydroxylation, oxidation of primary alcohols, and carboxylation of primary alcohols. Additionally, oxidative di-O-demethylation for 25E-NBOMe and reduction of the aromatic nitro group and N-acetylation of the primary aromatic amine for 25N-NBOMe took place. The resulting 25N-NBOMe metabolites were unique for NBOMe compounds. For all NBOMes investigated, the corresponding 2,5-dimethoxyphenethylamine (2C-X) metabolite was detected. This study reports for the first time 25X-NBOMe N-oxide metabolites and hydroxylamine metabolites, which were identified for 25D-NBOMe and 25N-NBOMe and all three investigated NBOMes, respectively. C. elegans was capable of generating all main biotransformation steps observed in pHLM and might therefore be an interesting model for further studies of new psychoactive substances (NPS) metabolism.
Tryptamines can occur naturally in plants, mushrooms, microbes, and amphibians. Synthetic tryptamines are sold as new psychoactive substances (NPS) because of their hallucinogenic effects. When it comes to NPS, metabolism studies are of crucial importance, due to the lack of pharmacological and toxicological data. Different approaches can be taken to study in vitro and in vivo metabolism of xenobiotica. The zygomycete fungus Cunninghamella elegans (C. elegans) can be used as a microbial model for the study of drug metabolism. The current study investigated the biotransformation of four naturally occurring and synthetic tryptamines [N,N‐Dimethyltryptamine (DMT), 4‐hydroxy‐N‐methyl‐N‐ethyltryptamine (4‐HO‐MET), N,N‐di allyl‐5‐methoxy tryptamine (5‐MeO‐DALT) and 5‐methoxy‐N‐methyl‐N‐isoporpoyltryptamine (5‐MeO‐MiPT)] in C. elegans after incubation for 72 hours. Metabolites were identified using liquid chromatography–high resolution–tandem mass spectrometry (LC–HR–MS/MS) with a quadrupole time‐of‐flight (QqTOF) instrument. Results were compared to already published data on these substances. C. elegans was capable of producing all major biotransformation steps: hydroxylation, N‐oxide formation, carboxylation, deamination, and demethylation. On average 63% of phase I metabolites found in the literature could also be detected in C. elegans. Additionally, metabolites specific for C. elegans were identified. Therefore, C. elegans is a suitable complementary model to other in vitro or in vivo methods to study the metabolism of naturally occurring or synthetic tryptamines.