Theisenschlamm ist ein Abfallprodukt, welches beim langjährigen Abbau von Kupferschiefer in Mitteldeutschland entstand. Insbesondere im Mansfelder Gebiet wird die Menge an Theisenschlamm auf ca. 220 000 Tonnen geschätzt. (Roloff, P. (1999): Mansfeld. Die Geschichte des Berg- und Hüttenwesens, Verein Mansfelder Berg- und Hüttenleute e.V., Eisleben) Die vorherrschenden Elemente im Theisenschlamm sind Zink und Blei in sulfidischer Form. Theisenschlamm enthält neben toxischen Elementen wie Arsen, Antimon und Quecksilber auch für die Elektronikindustrie wichtige Elemente wie Silber, Rhenium und Germanium. (Roloff, P. (1999): Mansfeld. Die Geschichte des Berg- und Hüttenwesens, Verein Mansfelder Berg- und Hüttenleute e.V., Eisleben) Eine Rohstoffgewinnung mittels Bioleaching wird derzeit am Institut für Biowissenschaften an der TU Bergakademie untersucht. Schwefelbakterien, wie Acidithiobacillus ferrooxidans, werden dabei hinsichtlich ihrer Fähigkeit untersucht, unlösliche Erzmineralien des Theisenschlamms zu wasserlöslichen Salzen umzuwandeln. In Bezug auf die mikrobielle Laugung ist dies vor allem für das Element Schwefel interessant, da der Sulfid-Abbauweg noch weitgehend ungeklärt ist. Die Charakterisierung der Schwefelspezies des Theisenschlamms erfolgt mittels ETV-ICP-OES.

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Zugl.: Leipzig, Univ., Diss., 2006. / Karl Alber Preis 2008 des Philosophischen Jahrbuchs.

Theisenschlamm ist ein Abfallprodukt, welches beim langjährigen Abbau von Kupferschiefer in Mitteldeutschland entstand. Insbesondere im Mansfelder Gebiet wird die Menge an Theisenschlamm auf ca. 220 000 Tonnen geschätzt. (Roloff, P. (1999): Mansfeld. Die Geschichte des Berg- und Hüttenwesens, Verein Mansfelder Berg- und Hüttenleute e.V., Eisleben) Die vorherrschenden Elemente im Theisenschlamm sind Zink und Blei in sulfidischer Form. Theisenschlamm enthält neben toxischen Elementen wie Arsen, Antimon und Quecksilber auch für die Elektronikindustrie wichtige Elemente wie Silber, Rhenium und Germanium. (Roloff, P. (1999): Mansfeld. Die Geschichte des Berg- und Hüttenwesens, Verein Mansfelder Berg- und Hüttenleute e.V., Eisleben) Eine Rohstoffgewinnung mittels Bioleaching wird derzeit am Institut für Biowissenschaften an der TU Bergakademie untersucht. Schwefelbakterien, wie Acidithiobacillus ferrooxidans, werden dabei hinsichtlich ihrer Fähigkeit untersucht, unlösliche Erzmineralien des Theisenschlamms zu wasserlöslichen Salzen umzuwandeln. In Bezug auf die mikrobielle Laugung ist dies vor allem für das Element Schwefel interessant, da der Sulfid-Abbauweg noch weitgehend ungeklärt ist. Die Charakterisierung der Schwefelspezies des Theisenschlamms erfolgt mittels ETV-ICP-OES.:1 Theisenschlamm 1.1 Entstehung 1.2 Vorkommen 1.3 Chemische Zusammensetzung und Eigenschaften 1.4 Toxizität des Theisenschlamms und dessen Auswirkung auf die Umwelt 2 Bioleaching des Theisenschlamms 3 Messverfahren 3.1 ICP OES und ETV-ICP OES 3.2 Röntgendiffraktometrie 3.3 Thermogravimetrie 4 Methodik 4.1 Löslichkeitsversuche 4.1.1 Sequentielle Extraktion 4.1.2 Löslichkeit von Theisenschlamm in Wasser und Methanol 4.1.3 Löslichkeit von Theisenschlamm in 7 °C und 20 °C Ammoniak-Lösung 4.2 Aufschluss mit Salzsäure und Salpetersäure 4.3 Entmineralisierung 4.4 Messungen mittels ICP OES 4.5 Messungen mittels IC 4.6 Messungen mittels ETV-ICP OES 4.7 Messung mittels IR-Spektroskopie 4.8 Messung mittels Röntgendiffraktometrie 4.9 Messung mittels Thermogravimetrie 5 Ergebnisse und Diskussion 5.1 Untersuchung des unbehandelten Theisenschlamms 5.2 Untersuchung des Theisenschlamms behandelt mit Wasser 5.3 Untersuchung des Theisenschlamms behandelt mit Wasser und Methanol 5.4 Untersuchung des Theisenschlamms behandelt mit Salzsäure 5.5 Untersuchung des Theisenschlamms behandelt mit Salpetersäure 5.6 Untersuchung des Theisenschlamms behandelt mit Ammoniak-Lösung 5.7 Untersuchung der sequentiellen Extraktion von Theisenschlamm 5.8 Untersuchung des Theisenschlamms behandelt mit Flusssäure 5.9 Untersuchung des Theisenschlamms mit Königswasserextraktion 6 Auswertung der Bioleaching-Daten mittels ETV-ICP OES 7 Zusammenfassung und Ausblick

Erreger des Leishmania donovani Komplexes (LDC) verursachen viszerale Leishmaniose (VL), eine der häufigsten durch Sandmücken übertragenen Infektionskrankheiten beim Menschen. Die vorliegende von der EU geförderte Dissertation untersucht die weltweite Populationsstruktur des LDC mit besonderem Schwerpunkt auf dem Indischen Subkontinent (ISC), wo das gehäufte Auftreten von Therapieversagen ein Problem für die geplante Eliminierung von VL darstellt. Zwei hoch diskriminierende molekulare Typisierungsverfahren wurden angewendet. 845 LDC-Isolate wurden mittels Multi-Lokus-Mikrosatelliten-Typisierung (MLMT) charakterisiert. Die Parasiten wurden in Gebieten mit endemischer VL aus unterschiedlichen Wirten isoliert und repräsentieren verschiedene klinische Formen der Leishmaniose. Eine 125 Parasiten umfassende Teilprobe wurde vollständig sequenziert und in einem next-generation Multi-Lokus-Sequenz-Ansatz (ng-MLSA) typisiert, welcher auf der Analyse von genomweiten Single-Nukleotid-Polymorphismen (SNP) beruht. Sowohl die MLMT- als auch die SNP-Daten wurden mit den gleichen populationsgenetischen Methoden ausgewertet. Der ng-MLSA Ansatz bestätigte weitgehend die Populationsstrukturen des mit dem MLMT analysierten größeren Datensatzes, die genetische Struktur korrelierte mit der geographischen Herkunft der Isolate. Die Unempfänglichkeit der Parasiten gegenüber Antimon- oder Miltefosin sowie die in vitro gemessene Resistenz der Isolate vom ISC konnten nicht auf einen spezifischen Genotyp zurückgeführt oder mit einem spezifischen genetischen Merkmal verknüpft werden. Die Gesamtgenomsequenzierung konnte bisher keine Mutationen im Parasitengenom nachweisen, die in Zusammenhang mit der Antimon- und Miltefosin-Unempfindlichkeit bzw. dem Therapieversagen gebracht werden könnten. Analysen basierend auf ausgewählten Sequenzen deuten auf eine variable chromosomale Ploidie und eine erhöhte Kopienzahl einiger Gene hin, die zur Entstehung von Arzneimittelresistenzen beitragen könnten. / Parasites of the Leishmania donovani species complex (LDC) cause most cases of visceral leishmaniasis (VL), one of the most fatal vector-borne parasitic human diseases. As part of an EU funded project, this dissertation has investigated the worldwide genetic population structure of parasites of the LDC, with special focus on the Indian subcontinent (ISC) where unresponsiveness to anti-leishmanial drugs has recently become an urgent problem for the containment of VL. Two types of highly discriminatory approaches have been used. Multi-locus microsatellite typing (MLMT) has been applied to 845 LDC isolates from numerous Old and New World foci of VL, from different clinical forms of the disease and from various hosts. A subset of 125 fully sequenced isolates, reflecting the worldwide distribution of the LDC, was analysed using a next-generation multi-locus sequence approach (ng-MLSA) including single nucleotide polymorphisms (SNP). Both microsatellite and SNP data sets were analysed using, in general, the same population genetic tools. The ng-MLSA approach has, in general, corroborated the population structures obtained with MLMT for the larger data set. With the exception of non MON-1 parasites, the genetic structure revealed was largely associated with the geographic origin of the isolates, but not with the clinical presentation, host specificity and the immune status of the host or year of parasite isolation. Unresponsiveness to antimony or miltefosine treatment as well as the respective resistances measured in vitro could not be linked to a specific genotype or genetic trait. Wg sequencing also failed, so far, to identify mutations, which could be related to the unresponsiveness of LDC isolates from the ISC to antimony and miltefosine therapy. Analyses of selected targets have revealed extensive variation in chromosomal ploidy in all wg sequenced isolates under study and copy number variations for some genes possibly involved in drug resistance.

Im ersten Teil meiner Arbeit habe ich den molekularen Mechanismus beschrieben, mit dem endogene neuronale Vorläuferzellen antitumorigen gegen Gliomstammzellen wirken. Unsere Forschungsgruppe hat in bereits veröffentlichten Arbeiten gezeigt, dass neuronale Vorläuferzellen zu experimentellen Gehirntumoren migrieren und Tumorzelltod induzieren können. In der nun vorliegenden Arbeit zeige ich, dass die neuronalen Vorläuferzellen nicht nur benefiziell gegen die Hauptpopulation der Tumorzellen wirken, sondern darüber hinaus auch die kleinere Population der sehr aggressiven Tumorstammzellen – mittels Sekretion von BMP7 – supprimieren. Insgesamt zeigt meine Arbeit, dass neuronale Vorläuferzellen die Pathogenität der Gliomstammzellen unterdrücken. Im zweiten Teil meiner Arbeit habe ich einen zellautonomen Mechanismus untersucht, der Gliomzellen in vitro und in vivo vermehrt expandieren lässt. Meine Ergebnisse zeigen, dass die Familie der ets-Transkriptionsfaktoren Gliomzellen zur Proliferation anregen, indem sie die Expresion eines Eisentransporters (dem Transferrin-Rezeptor-1) induzieren und damit die intrazelluläre Akkumulation von Eisenionen begünstigen. Die Veränderung des Redox-Gleichgewichts in den Gliomzellen regt die Tumore zu verstärkter Sekretion von Glutamat an. Dadurch werden die Gliome sehr zytotoxisch und induzieren Zelltod in den Zellen des tumorumgebenden Parenchyms. Das untergegangene Nervengewebe schafft damit den Platz, den der Tumor zur Expansion braucht. Insgesamt zeigt meine Arbeit, dass die ets1-induzierte CD71 Expression nicht nur das Tumorwachstum befördert, sondern auch den Platz zum Tumorwachstum schafft. / In my first part,Gliomas cells with stem-like properties (GSCs) control tumor growth and recurrence. Here, I showed that endogenous neural precursor cells (NPCs) perform an anti-tumor response by specifically targeting GSCs: In vitro, NPCs predominantly expressed BMP7; BMP7 was constitutively released from neurospheres and induced canonical BMP-signaling in GSCs. Exposure of human and murine GSCs to neurosphere-derived BMP7 increased GSC differentiation, attenuated GSC-marker expression, GSC self-renewal and the ability for tumor initiation.This anti-tumor response of NPCs protect the brain from gliomas by releasing BMP7, which acts as a paracrine tumor suppressor that represses proliferation, self-renewal and tumor-initiation of GSCs. In the 2nd part, Transferrin receptors (TfR) are overexpressed in brain tumors, but the pathological relevance has not been fully explored. Here, I showed that TfR is an important downstream effector of ets transcription factors that promotes glioma proliferation and increases glioma-evoked neuronal death. TfR mediates iron accumulation and reactive oxygen formation and thereby enhanced proliferation in clonal human glioma lines. TfR-induced oxidant accumulation modified cellular signaling by inactivating a protein tyrosine phosphatase (low-molecular-weight protein tyrosine phosphatase), activating mitogen-activated protein kinase and Akt and by inactivating p21/cdkn1a and pRB. Inactivation of these cell cycle regulators facilitated S-phase entry. Besides its effect on proliferation, TfR also boosted glutamate release, which caused NMDA mediated reduction of neuron cell mass. Overall my results indicate that TfR promotes glioma progression by two mechanisms, an increase in proliferation rate and glutamate production, the latter mechanism providing space for the progressing tumor mass.

Die Leber ist das am häufigsten von Metastasen betroffene Organ und kann daher als Modellorgan für metastatische Invasion dienen. Aus diesem Grund war es das Ziel dieser Dissertation Genexpressionsprofile zu verstehen und metastasierungs- sowie invasionsassoziierte Gene zu identifizieren. Differentielle Genexpression wurde in drei Systemen überprüft: Einem syngenen Mausmodell, einem Xenograftmodell sowie in fünf Gewebeproben von Patienten. Genexpressionprofile des syngenen Mausmodells und der Patientenproben zeigten, dass man die Invasionsfront als Ganzes betrachten, um möglichst viele über-lappende Gene zu finden. Globale Genexpressionstudien, die auf den Wirtsteil der Invasionsfront zeigten bemerkenswerte Überrepräsentation z. B. der „GO-terms“ „extrazelluläre Matrix“, Zellkommunikation“, „Antwort auf biotischen Stimulus“, Strukturmolekülaktivität“ und „Zellwachstum“. Marker der Aktivierung hepatischer Sternzellen überrepräsentiert in der invasionsfront, was die Durchführbarkeit einer Analyse differentieller Genexpression im genomweiten Rahmen anzeigt. Globale Genexpressionsstudien, auf den Tumorzellen in der in vitro Situation, in vivo und in der Invasionsfront zeigten insgesamt einen Anstieg zellulärer Spezialisierung von der in vitro zur Invasionsfront. Sezernierte proangiogenetische Chemokine zeigten eine Hochregulation in der Invasionsfront. Das beta catenin Gen war in der Invasionsfront 9.6 fach erhöht im Vergleich zur in vitro Situation. Die Überprüfung der transkriptionellen Aktivierung von beta catenin über die Prüfung der Promotoraktivität zeigte einen 18.4 fachen Anstieg in den Tumorzellen der Invasionsfront. Weiterhin war die Promotoraktivität (an Hand der Aktivität der mRNA des Alkalischen Phosphatase Reportergens) im Tumorinneren 3.5 fach höher als in der Zellkultur, was für einen transkriptionellen Mechanismus der beta catenin Regulation zusätzlich zu den posttranslationalen Mechanismen spricht. / Liver is most frequently populated by metastases and may therefore serve as a model organ for metastatic invasion. So the aim of this thesis is to understand the gene expression profiles and identify metastasis and invasion related genes. Differential gene expression was examined in three systems: A syngeneic mouse model, a xenograft model and five clinical specimens. Gene expression profiles of a syngenic mouse model and human clinical specimen revealed that the invasion front should be considered as a whole to find more overlapping potential target genes. Global gene expression studies on the host part of the invasion front, revealed a pronounced overrepresentation of GO-terms (e.g. “extracellular matrix”, “cell communication”, “response to biotic stimulus”, “structural molecule activity” and “cell growth”). Hepatic stellate cell activation markers were over-represented in the invasion front demonstrating the feasibility of a differential gene expression approach on a genome wide scale. Global gene expression studies of the tumor cells in vitro, in vivo and tumor part of the invasion front revealed an overall increase of cellular specialization from in vitro to the invasion front. Secreted angiogenic cytokines were found to be up regulated in the invasion front. Beta catenin gene of “cell adhesion” GO term was elevated 9.6 fold in invasion front compared to in vitro. Evaluation of transcriptional up-regulation of beta catenin by promoter activity showed an 18.4 fold increase in the tumor cells of the invasion front as compared to those from the faraway tumor. Promoter activity assessed by soluble human placental alkaline phosphatase reporter gene mRNA was 3.5 fold higher in the inner parts of the tumor than in vitro cells indicating a transcriptional mechanism of beta catenin regulation in addition to the posttranslational regulatory mechanisms.

Gegenstand der Untersuchungen war die Reduktion von Stickoxiden (NOx und N2O) an verschiedenartig präparierten Eisenkatalysatoren (Fe-MF, Fe-beta, Fe-SBA-15). Die Katalysatoren wurden nach Synthese, Kalzinierung und Katalyse mittels EPR und UV/VIS-DRS charakterisiert, und darüber hinaus auch in-situ während des Kalzinierens. Isolierte Eisenspezies aggregieren im Verlauf der Kalzinierung bei 873 K. Sowohl höhere Heizraten beim Kalziniervorgang, als auch ein höheres Si/Al-Verhältnis des Trägermaterials verstärken die Neigung zur Aggregatbildung leicht. Die Verwendung des Katalysators für die SCR von NO führt zu weiterem Wachstum und zur Restrukturierung der FexOy-Cluster. Die Eisenkatalysatoren wurden weiterhin mittels in-situ Methoden (EPR, UV/VIS-DRS, FTIR) untersucht während der SCR von NO durch NH3 und Isobutan, der SCR von N2O mit CO, und im Strom der entsprechenden reinen Eduktgase. Die Ergebnisse korrelieren mit dem katalytischen Verhalten der Materialien. Verschiedene Fe3+-Spezies, welche sich durch ein unterschiedliches Redoxverhalten auszeichnen, wurden identifiziert. UV/VIS-Messungen erlauben die Schlußfolgerung, daß isolierte, oktaedrisch koordinierte Fe3+?Spezies leichter zu reduzieren sind als tetradrisch koordinierte. Im Gegensatz zu isoliertem Fe3+ lassen sich FexOx-Cluster leichter oxidieren als reduzieren, und verbleiben daher unter Reaktionsbedingungen trivalent. Durch ihr hohes Oxidationspotential kommt es, vor allem für die Reaktion mit Isobutan, zur unerwünschten Totaloxidation des Reduktanden. Der Anteil isolierter Fe3+ Spezies korreliert mit der Aktivität der Katalysatoren für die SCR von NO und N2O. Weiterhin hängt zumindest für die Reaktion zwischen N2O und CO der Reaktionsmechanismus von der Art der vorliegenden Eisenspezies ab: an isolierten Plätzen erfolgt die Reduktion des N2O an dem an Fe3+ gebundenen CO. An FexOy-Clustern hingegen läuft die Reaktion als Redoxprozeß (Fe3+ / Fe2+) unter Bildung eines radikalischen Intermediates O-. Der Einfluß der Porengeometrie des Trägermaterials auf die katalytische Aktivität wurde an Katalysatoren mit ähnlichem Eisengehalt und ähnlicher Art und Verteilung der Eisenspezies studiert (Fe-MFI, Fe-SBA-15). Die drastisch höhere Aktivität von Fe-MFI belegt, daß die Lokalisierung der aktiven Komponente in einer Pore mit passender Geometrie (Größe und Struktur) essentiell für die katalytischen Eigenschaften ist. Als weitere, die Aktivität stark beeinflussen Größe, wurde für die Reaktion von NO mit Ammoniak und auch mit Isobutan die Azidität identifiziert, die jedoch für die katalytische Zersetzung oder Reduktion mit N2O keine Rolle spielt. / The reduction of nitrogen oxides (NOx and N2O) was investigated over Fe-catalysts (Fe-MFI, Fe-beta and Fe-SBA-15) which were prepared by different methods have been analyzed by EPR and UV/VIS-DRS ex situ after synthesis, calcination and use in catalysis as well as in situ during calcination. It was found that aggregated species are formed at the expense of isolated Fe species upon calcination at 873 K, and that aggregate formation is slightly favored by calcination with higher heating rates as well as by high Si/Al ratio of the support. Use in SCR of NO leads to further growth and restructuring of FexOy clusters. These Fe-catalysts were studied by in situ EPR, in situ UV/VIS-DRS and in situ FT-IR spectroscopy during SCR of NO with NH3 or isobutane and during SCR of N2O with CO as well as during interaction with single feed components. The results were related to the catalytic behaviour. Different types of isolated Fe3+ sites with different reducibility were identified. Based on FT-IR results which revealed that NO reacts preferably with trivalent Fe, it is concluded that Fe3+ ions reduced under reaction conditions to Fe2+ do probably not contribute to catalytic activity. In general, the degree of steady-state Fe site reduction during NH3-SCR is markedly lower than during isobutane-SCR. This might be the reason for the lower activity of Fe-catalysts in the latter reaction. UV/VIS-DRS results suggest that isolated Fe3+ in octahedral coordination is easier reduced than tetrahedral Fe3+. In contrast to isolated Fe3+ species, FexOy clusters are much faster reoxidized than reduced and, thus, remain essentially trivalent under reaction conditions. Due to their higher oxidation potential, they cause undesired total oxidation of the reductant being much more severe in the case of isobutane. A correlation was found between the fraction of isolated Fe+3 sites in the catalysts and their activity for SCR of NO and N2O. The reaction mechanism of SCR of N2O with CO is Fe site dependent. Over isolated Fe sites, the reduction of N2O occurs via coordinated CO species on Fe3+ sites. The reaction over FexOy sites proceeds via a redox Fe3+/Fe2+ process with intermediate formation of O- radicals. The effect of pore geometry of the support on the catalytic activity was studied by comparing catalytic performance of Fe-MFI and Fe-SBA-15 which contain similar iron content and show similar nature and distribution of Fe species as evidenced by UV/VIS-DRS and EPR. Fe-MFI revealed to be much more active than Fe-SBA-15 in all reactions studied. This clearly illustrates that the confinement of the iron species in pores of suitable geometry (structure and size) is essential to originate their remarkable catalytic properties. Acidity is essential for SCR of NO with NH3 or isobutane but it is not mandatory for direct decomposition or SCR of N2O.

Für Entwurf, Modellierung sowie Überwachung von Gasphasenprozessen sind fun-dierte Kenntnisse über elementare Zustandsgrößen wie Temperatur oder Spezieskon-zentration unerlässlich. Obwohl bereits heute eine breite Palette an optischen, nicht-invasiven Online-Messtechniken zu Verfügung steht, ist deren Einsatz noch immer auf wenige Anwendungsfelder beschränkt. Die Gründe dafür liegen im oft hohen ex-perimentellen Aufwand oder in anderen Nachteilen wie der Notwendigkeit zum Einsatz von Tracern oder der Kalibrierung über zusätzliche Referenzen. Um diese Nachteile zu umgehen, wurde im Rahmen dieser Arbeit ein mobiles, faserbasiertes Sensorsystem, basierend auf der spontanen Raman-Spektroskopie entwickelt. Die Technik verwendet durchstimmbare NIR-Dauerstrich-Laser-Anregung, Signalerfassung in rückstreuender Geometrie (Punktmessung) und erfordert weder Probennahme, noch Tracer innerhalb der Strömung oder Kalibrierschritte am zu untersuchenden Prozess. Die Methode ermöglicht die simultane Bestimmung von Gastemperaturen und Spezieskonzentrationen sowie im Falle von Aerosolen die Bestimmung der Partikelspezies und der Anteile ihrer polymorphen Kristallstrukturen. Die Datenauswertung basiert auf der Rekonstruktion der gemessenen Spektren anhand simulierter Modellspektren durch Least-Square-Algorithmen. Herkömmliche Ansätze liefern lediglich Parameter, die das Residuum zwischen Simulation und Messsignal minimieren. Unsicherheiten der Messgrößen sind daraus nicht ermittelbar und werden deshalb konventionell durch Wiederholung der Messung bestimmt. Mit Hilfe der hier eingesetzten Bayes'schen Statistik lassen sich die entsprechenden Unsicherheiten direkt bestimmen. Darüber hinaus ermöglicht der Ansatz das Einbeziehen von Vorwissen zur Verbesserung der Robustheit und Genauigkeit der Auswertung. Die Performance des Sensorsystems wurde durch Einsätze an verschiedenen Gasphasenprozessen getestet und evaluiert. Dazu gehören Test-Aerosole, ein TiO2-Nanopartikelsyntheseprozess sowie eine laminare, rußarme Flamme. Ein leicht modifiziertes Sensorsystem (VIS-Anregung) wurde an einem Vergasungsreaktor eingesetzt. Generell konnte eine hohe Qualität der ermittelten Messgrößen festgestellt werden. So sind deren Unsicherheiten mit denen deutlich komplexerer Messtechniken vergleichbar, stellenweise sogar geringer. Die mittlere Unsicherheit der Gastemperaturen innerhalb der Flamme betrug nur 1,6 %. Somit ermöglicht der vorgestellte Sensor bei geringem experimentellen Aufwand die Bestimmung wertvoller Prozessdaten und stellt so potentiell die Basis für eine breitere Anwendung optischer Prozessmesstechnik dar. / For the design, modelling and monitoring of gas-phase processes a profound knowledge of elementary state variables such as temperature or species concentration is essential. Although a wide range of optical, non-invasive online measurement techniques is already available today, their use is still limited to a few fields of application. The reasons for this are the regularly high experimental effort or other disadvantages such as the necessity to use tracers or to execute calibration via additional references. In order to avoid these disadvantages, a mobile, fiber-based sensor system based on spontaneous Raman spectroscopy was developed within the scope of this work. The technique uses tunable NIR continuous-wave laser excitation, signal acquisition in backscattering geometry (point measurement) and requires neither sampling, tracers within the flow nor calibration steps at the process under investigation. The method allows the simultaneous determination of gas temperatures and species concentrations and, in the case of aerosols, the determination of the particle species and their polymorphic crystal structures. The data evaluation is based on the reconstruction of the measured spectra using simulated model spectra through least square algorithms. Conventional approaches only provide parameters that minimize the residual between simulation and measurement signal. Uncertainties of the measured variables cannot be determined from these parameters and are, therefore, determined conventionally by repeating the measurement. With the help of the Bayesian statistics used here, the corresponding uncertainties can be determined directly. Furthermore, the approach allows the inclusion of prior knowledge to improve the robustness and accuracy of the evaluation. The performance of the sensor system was tested and evaluated by using it in different gas phase processes. These include test aerosols, a TiO2 nanoparticle synthesis process and a laminar weakly sooting flame. A slightly modified system (VIS excitation) was used with a similar operation strategy at a gasification reactor. In general, a high quality of the measured variables could be determined. Their uncertainties are comparable with those of much more complex measuring techniques, in some cases even lower. The mean uncertainty of the gas temperatures within the flame was only 1.6 %. Thus, the presented sensor enables the determination of valuable process data with low experimental effort and can potentially be the basis for a broader application of optical process measurement technology.