Aquaphotomik – was ist das?

Aquaphotomik - was ist das

Aquaphotomik - dem Wasserrätsel auf der Spur

Bei misterwater® geht es zwar ständig um Wasser. In diesem Artikel geht es jedoch einmal nicht um die Qualität unseres Trinkwassers oder wie wir es sauberer bekommen, sondern um Wasser an sich. Und um eine neue Wissenschaft zum Verständnis der Rolle des Wassers – die Aquaphotomik. Bevor Sie jetzt gelangweilt weiterklicken, zwei Fragen:

Wissen Sie, warum Wasser ein schier unlösbares Problem für Wissenschaftler darstellt?

Wieso ist Wasser viel mehr als nur ein Lösungsmittel für andere Stoffe?

Fakt ist: Wasser ist eine unabdingbare Voraussetzung für die menschliche Gesundheit, die Produktion von Nahrung, das Wettergeschehen und die Umwelt insgesamt. Es ist ein entscheidender Teil unseres Körpers und des Organismus Erde. In Ihrem Alltag nutzen Sie es wie selbstverständlich auf viele verschiedene Arten. Allen voran zum Trinken und Waschen.

Wasser bietet den Forschern unendliche Herausforderungen

Was Sie vielleicht nicht ahnen: Obwohl in der Vergangenheit die Eigenschaften von Wasser ausgiebig untersucht wurden, steht der Umfang der heutigen Erkenntnisse über Wasser genau im Gegensatz zu seiner Bedeutung für unser Leben. Die Substanz Wasser ist immer noch so unbekannt wie mancher Stern am Himmel.

Wir haben uns nicht vertan. Wir reden in der Tat über Wasser, diesem kleinen, unscheinbaren Molekül aus nur drei Atomen. Seine Erforschung sollte eigentlich nicht die schwierigste Aufgabe sein. Trotzdem stellt es Wissenschaftler mit jedem Stück neuer Erkenntnis vor neue Rätsel. Anders gesagt: Wissenschaftler freuen sich heute ein Puzzleteil identifiziert zu haben und entdecken gleichzeitig zu ihrem Schrecken, dass das Puzzle ja viel größer ist als gestern noch gedacht. Die Forscher bekommen es einfach nicht zu fassen. Wasser weigert sich schlichtweg, vielen physikalischen und chemischen Regeln zu folgen, die andere Moleküle widerstandslos erfüllen.

Eine ganz wesentliche Herausforderung beim Wasser ist: 

Forscher haben sich bisher darauf konzentriert, Wasser als isoliertes chemisches und physikalisches Subjekt zu untersuchen. Damit lassen sich jedoch die Eigenschaften von Wasser als Teil wässriger und biologischer Systeme wie Zellen nur bedingt erklären. Hier treten neue Eigenschaften und Phänomene wie das EZ-Wasser auf (Infos zum EZ-Wasser siehe zum Beispiel unseren Artikel https://misterwater.eu/hexagonales-wasser/),  die den oben beschriebenen Forscherfrust auslösen.

Immerhin ist man inzwischen zu der Erkenntnis gekommen, dass Biomoleküle wie Vitamine, Polyphenole oder Carotinoide nicht von den sie umgebenden Komponenten getrennt betrachten können. Das gleiche gilt für das Wasser. Vor allem weil Wasser die Substanz ist, die in biologischen Systemen die größte Rolle spielt: Wasser ist immer dabei und beeinflusst das Verhalten anderer Substanzen.

Aquaphotomik: Wasser ist nicht einfach ein Lösungsmittel

Aquaphotomik ist eine 2005 von der Professorin Roumiana Tsenkova an der Universität Kobe in Japan etablierte Wissenschafts-Disziplin. Und ihre Erfolge werden anerkannt: Seit 2021 arbeitet ihr Team in einer eigenen Forschungsabteilung. Die Vision der Aquaphotomik ist es, die biologische Welt und die wässrigen Systeme mit Hilfe von Licht-Wasser-Interaktionen zu erforschen.

In der Vergangenheit galt Wasser als passives Element, als träges Molekül, das nützliche Lichtsignale behindert. Die Spektroskopie nutzt die Wechselwirkung zwischen Wasser und Licht und öffnete der Wissenschaft eine neue Tür. Wasser wurde als aktiver Faktor erkannt, als eigenständiges Biomolekül, das sich selber in Abhängigkeit von den Stoffen verändert, mit denen es in Kontakt ist.

Prof. Tsenkova bezeichnet das Wasser in biologischen und wässrigen Systemen gerne als "Spiegel" von Materie und Energie, weil mit Hilfe der Aquaphotomik aus dem Verhalten der Wassermoleküle Folgerungen zu den gelösten Stoffen und den Energiezuständen gezogen werden können. (1)

Aquaphotomik: Vorteile im Vergleich zu anderen Wissenschaften

Der Nachteil anderer Wissenschaftsdisziplinen ist es, dass sie in biologische Systeme eingreifen oder sie sogar zerstören müssen, um Detailforschung anzustellen. Daher liefern sie nur ein statisches Bild, eine Momentaufnahme eines Systems.

Die Aquaphotomik überwindet diesen Nachteil, indem sie Abläufe, Veränderungen und die vielfachen Wechselwirkungen in intakten, lebenden Organismen über Lichtsignale „lesen“ kann.

Der entscheidende Aspekt: Wasserstoffbrückenbindungen

Maßgebend ist die extreme Empfindlichkeit der Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Wassermolekülen bzw. Wasser- und anderen Molekülen. Selbst eine winzige Änderung in der Konzentration oder Zusammensetzung der gelösten Stoffe führt zu einer Vielzahl von Änderungen der Wassermatrix, die sich spiegelbildlich im messbaren Spektralmuster zeigen. Durch die Analyse der Veränderungen in den Spektralmustern des Wassers können daher Informationen über die vorhandenen gelösten Stoffe indirekt gewonnen werden.

Der Wasser-Spiegel-Ansatz ermöglicht Messungen von Konzentrationen, die zuvor als unmöglich galten, im ppm-Bereich (parts per million = ein Millionstel) und unter bestimmten experimentellen Bedingungen sogar im ppb-Bereich (parts per billion = ein Milliardstel).

Aquaphotomik: Für was ist das gut?

Wenn Sie sich nun fragen, ob die Aquaphotomik auch einen praktischen Nutzen hat, dann haben wir hier einige Beispiele für Sie.

Lebensmittelqualität

Mit der Aquaphotomik hat man es geschafft, die Rolle des Wassers bei der Lebensmittelqualität zu verstehen. Als Hauptbestandteil von Lebensmitteln stellt Wasser und sein Spektralmuster einen äußerst praktischen Marker für die zerstörungsfreie Überwachung der Lebensmittelqualität sowie für die Messung verschiedener Lebensmitteleigenschaften und -bestandteile dar. (3)

In Forschungsarbeiten wurden bereits diese Aspekte bearbeitet:

- Qualitätsüberwachung von Milch,

- Nachweis von Honigverfälschungen,

- Überwachung der Käsereifung,

- Einfluss von Verpackungsmaterialien auf Käse und Wintermelone,

- Bestimmun der genauen Sorte eines Lebensmittels und das

- Aufdecken von Veränderungen beim Lagern von Lebensmitteln.

Wasserqualität

Als eine Technik, die sich vor allem für die Analyse von Wassersystemen eignet, ist eine der naheliegendsten Anwendungen der Aquaphotomik die Kontrolle der Wasserqualität. Da Messungen sehr kleiner Konzentrationen von gelösten Stoffen nachweislich möglich sind, wird es eingesetzt, um Verunreinigungen durch z.B. Pestizide nachzuweisen und die Filtrationsleistung von Anlagen zu überwachen. (4)

Pflanzengesundheit

Die Spektroskopie bietet die Möglichkeit, verschiedene Gesundheitszustände von Pflanzen in Echtzeit auf dem Feld zu erkennen. Erkannt werden kann zum Beispiel biotischer Stress – zum Beispiel eine Virusinfektion oder abiotischer Stress wie Kälte und Trockenheit. Die Untersuchung erfolgt vor Ort und keine Pflanze muss mit ins Labor mitgenommen werden.

Im Vergleich zu den derzeit verwendeten Methoden wie ELISA (Enzyme Linked Immunosorbent Assay), PCR (Polymerase Chain Reaction) und Western Blotting ist Aquaphotomics in Bezug auf Kosteneffizienz, Geschwindigkeit und Genauigkeit unübertroffen. (5)

Menschliche Gesundheit

In diesem Feld ist die Forschung gerade dabei, nützliche Anwendungen zu testen. Was schon gelang ist der Nachweis von UV-induzierten Veränderungen in der DNS. Zum ersten Mal konnten die Auswirkungen von UV-Strahlung indirekt gemessen. UV-Strahlung führt zu Veränderung des Spektralmusters des Wassers im Umfeld der DNS.

Weitere Arbeiten widmen sich der Möglichkeit, die Wirkungen von Cremes in der Haut beobachten.

Überwacht werden könnte künftig die Wirksamkeit der Dialyse, was neue Bereiche für Aquaphotomik-Anwendungen im Bereich der Therapieüberwachung eröffnet. (6)

Mehr Informationen zu Aquaphotomik finden Sie auf der Seite https://www.aquaphotomics.com, auf der die jeweils neuesten Erkenntnisse und Forschungsarbeiten von Frau Professor Tsenkova und ihrem Team veröffentlicht werden.

Quellen:

(1) Aquaphotomics - https://www.aquaphotomics.com/

(2) Molecules Special Issue "Aquaphotomics - Exploring Water Molecular Systems in Nature" - https://www.mdpi.com/journal/molecules/special_issues/Water_Molecular

(3) Fundamental studies - https://www.aquaphotomics.com/fundamental-studies/

(4) Water Quality - https://www.aquaphotomics.com/water-quality/

(5) Plant Biology - https://www.aquaphotomics.com/plant-biology/

(6) Human Medicine - https://www.aquaphotomics.com/human-medicine/

Bildquelle Beitragsbild: © NeoLeo - Shutterstock 1911508255


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