Forschungsprojekt zur Wirkung von Nanoteilchen auf Mensch und Umwelt

11. August 2014, 17:25
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Bisher existieren keine standardisierten Analyseverfahren zu Auswirkungen der winzigen Teilchen - Forscher wollen "Sicherheits-Check" entwickeln

Erlangen - Strukturen im Nanobereich lassen Geckos die Wände hochklettern, das Wasser an Lotusblumen abperlen oder Haie zu flinken Jägern im Meer werden. Seit einigen Jahren haben sich Forscher daran gemacht, selbst Nanopartikel mit verblüffenden Eigenschaften zu entwickeln. Wie künstlich hergestellte Teilchen im menschlichen Körper wirken und welche Risiken damit verbunden sind, ist bislang jedoch nicht hinreichend erforscht.

Ein interdisziplinäres Forscherteam der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) beschäftigt sich nun mit genau diesen Fragen.
Im Projekt "EAM Nanosafe" nehmen sich die Forscher in den nächsten vier Jahren Nanoteilchen vor, die an der FAU entwickelt wurden. Dabei kooperieren die Partikeldesigner eng mit den Forschern, die die Wirkung auf Mensch und Umwelt untersuchen.

Aufholbedarf bei Methoden

Zuerst wollen die Wissenschafter Methoden weiterentwickeln, mit denen Nanopartikel auf ihre Wirkung hin untersucht werden können. Denn bisher existieren keine Standardverfahren, um die winzigen Teilchen zu analysieren. Dabei arbeiten die Forscher mit standardisierten Partikeln wie Zinkoxid, Titandioxid oder Eisenoxid, die heute bereits in Produkten wie Farben und Lacken, Kosmetika oder Medikamenten im Einsatz sind.

Die zweite Phase des Projekts widmet sich der grundlegenden Frage, wie Nanopartikel wirken. Dafür wollen die Forscher eine Vielzahl von Partikelproben synthetisieren. Mit modernen Verfahren stellen sie diese in der flüssigen oder Gas-Phase sowie mit Methoden der Synthese, des Zerkleinerns, des Versprühens und des Emulgierens maßgeschneidert her. Die Proben unterscheiden sich jeweils in nur einem Parameter.

Entscheidende Faktoren identifizieren

Auf diese Weise kann getestet werden, ob es beispielsweise die Größe, die Oberflächenladung oder die Dotierung, das heißt eine künstlich eingebaute Störung, ist, die die Toxizität und die zellulären Effekte entscheidend beeinflussen. Damit sich ein Nanoteilchen toxikologisch bewerten lässt, müssen die Forscher zudem herausfinden, welche Konzentration welche Reaktion in den Zellen hervorruft.

Das Team um Christoph Alexiou von der Sektion für Experimentelle Onkologie und Nanomedizin (SEON) des Universitätsklinikums Erlangen hat eine neue Methode entwickelt, mit der untersucht werden kann, welche Eigenschaften von Nanoteilchen dazu führen, dass Zellen absterben - und das für mehrere Parameter gleichzeitig. Die Forschungsgruppe um die Arbeitsmedizinerin Simone Schmitz-Spanke beschäftigt sich hingegen vor allem mit der Frage, wie die winzigen Teilchen in Lungenzellen sowie in Zellen, die die Gefäße auskleiden, wirken.

Lungenzellen deswegen, weil die Lunge die Haupteintrittspforte für Nanopartikel in der Umwelt und am Arbeitsplatz ist. Das Gefäßsystem ist deshalb interessant, weil epidemiologische Daten auf eine Zunahme von Herz-Kreislauf-Krankheiten infolge der Nanopartikel-Exposition - wie etwa Dieselrußpartikel - hinweisen. (red, derStandard.at, 11.8.2014)

  • Die Forscher untersuchen unter anderem Zinkoxid-Nanopartikel, angeordnet als Stäbchen (links oben), als Kügelchen (rechts oben), als  Plättchen (links unten) oder als Tetraeder (rechts unten). Je nach Form  unterscheidet sich die Wirkung dieser Teilchen. Ein  menschliches Haar ist übrigens in etwa 800 Mal so dick wie die  abgebildeten Partikel.
    foto: fau

    Die Forscher untersuchen unter anderem Zinkoxid-Nanopartikel, angeordnet als Stäbchen (links oben), als Kügelchen (rechts oben), als Plättchen (links unten) oder als Tetraeder (rechts unten). Je nach Form unterscheidet sich die Wirkung dieser Teilchen. Ein menschliches Haar ist übrigens in etwa 800 Mal so dick wie die abgebildeten Partikel.

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