Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Auf die Oberfläche kommt es an: die Wirkung von Nanomaterialien

12.06.2013
Ob und wie Nanomaterialien die Gesundheit beeinträchtigen, hängt nicht nur von deren Größe, sondern auch von der Gestaltung ihrer Oberfläche ab.

Dies ist eine wichtige Erkenntnis, die auf der Abschlusskonferenz des Verbundprojektes „Nanostrukturierte Materialien – Gesundheit, Exposition und Materialeigenschaften“ (nanoGEM) im Bundesinstitut für Risikobewertung am 12. und 13. Juni 2013 in Berlin erläutert wird.

Die Ergebnisse von nanoGEM zeigen, dass „Nano“ nicht automatisch auch toxisch bedeutet. Neben der Größe sind noch viele weitere Faktoren dafür verantwortlich, ob ein Material gesundheitsschädigende Wirkungen hat oder nicht. Das Projekt nanoGEM liefert wichtige Erkenntnisse zur Identifizierung von relevanten Eigenschaften. Sind diese Eigenschaften identifiziert und klassifiziert, werden die notwendigen Risikobeurteilungen deutlich vereinfacht und Gruppierungen auf der Basis bestimmter physikalisch-chemischer Eigenschaften für die Risikobewertung möglich. Solche Kriterien können dann auch bei der Entwicklung von neuen Nanomaterialien berücksichtigt werden, um deren Einsatz sicherer zu gestalten.

In umfassenden toxikologischen Untersuchen wurden in diesem Projekt insgesamt 16 verschiedene Nanopartikel untersucht. Es wurde unter anderem geprüft, was mit den verschiedenen Nanopartikeln passiert, wenn sie eingeatmet oder verschluckt werden und wie sie sich im Körper verteilen bzw. verhalten. Testsubstanzen waren Siliziumdioxid (SiO2) und Zirkoniumdioxid (ZrO2), die beispielsweise in Lacken eingesetzt werden, um deren Kratzfestigkeit zu erhöhen, sowie Silberpartikel (Ag), die in Drucktinten für die Solartechnik verwendet werden. Untersucht wurden dabei erstmals nicht nur die reinen Partikel, sondern auch sogenannte funktionalisierte Partikel. Bei diesen werden Moleküle auf der Oberfläche der Partikel gebunden, um beispielsweise die Verarbeitbarkeit, Löslichkeit oder Stabilität der Produkte zu erhöhen.

„Nanopartikel, die oral verabreicht werden, egal ob funktionalisiert oder nicht, zeigten keine signifikanten toxischen Effekte in allen unseren Untersuchungen“, erklärt der Leiter des Projektes, Dr. Thomas Kuhlbusch vom Institut für Energie- und Umwelttechnik (IUTA) e.V. in Duisburg, „ein Einfluss der Funktionalisierung der Partikel auf die Wirkung zeigte sich hingegen bei den Versuchen, in denen die Partikel eingeatmet oder auf Zellen direkt aufgebracht wurden.“ Dieses Ergebnis unterstreicht die Bedeutung der Partikeloberfläche für die Wirkung von Nanopartikeln.

Ein weiterer zentraler Punkt der Forschungen zur Sicherheit von Nanomaterialien ist, ob die in Nanokompositmaterialien enthaltenden Nanopartikel überhaupt freigesetzt werden. Nur freigesetzte Nanopartikel können vom Menschen aufgenommen werden. Im Projekt wurden deshalb Schleif- und Verwitterungsuntersuchungen von nanopartikelhaltigen Kunststoffen durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass die ursprünglich eingebrachten Nanopartikel fast ausschließlich eingebunden im Kunststoff freigesetzt werden, so dass sich in separaten toxikologischen Untersuchungen keine spezifische Toxizität nachweisen ließ.

Außerdem wurden Messstrategien entwickelt, um Nanopartikel in der Atemluft bestimmen zu können. Dies dient vor allem der Überwachung an Arbeitsplätzen, um die Arbeiten mit Nanomaterialien sicher zu gestalten. Der hier entwickelte Ansatz basiert auf den drei Stufen, Informationserhebung, orientierende Messungen (Screening) und einem erweiterten Schritt zur genauen Expositionsbeurteilung, der Intensivmessung. Durch dieses dreistufige Verfahren entstehen zunächst vergleichsweise niedrige Kosten in den ersten beiden Stufen, so dass nun auch kleine Betriebe solche Sicherheitsuntersuchungen durchführen können.

Nanomaterialien bestehen aus winzig kleinen Partikeln, deren Durchmesser noch mehr als tausendmal kleiner ist als ein menschliches Haar. Durch die enorme Ver-kleinerung weisen diese Materialien neuartige und nützliche Eigenschaften auf. Herkömmliche Produkte lassen sich durch den Einsatz von Nanomaterialien in ihren Eigenschaften verbessern. Nanomaterialien werden beispielsweise als Nanokompositmaterialien zum energieeffizienten Bau von Automobilen oder Flugzeugen eingesetzt, denn bei geringerem Gewicht lässt sich eine höhere Festigkeit erreichen. Aber auch in alltäglichen Produkten wie Kosmetika, Textilien oder Haushaltswaren finden sich Nanomateralien. Dabei ist jedoch ein Nanopartikel nicht wie das andere. Verschiedene Materialien weisen unterschiedliche Eigenschaften auf - ganz in Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung, der Größe, der Form oder der Oberflächenbeschichtung.

Im Forschungsverbund nanoGEM (Nanostrukturierte Materialien – Gesundheit, Exposition und Materialeigenschaften) haben sich 19 Partner aus Universitäten und Forschungsinstituten, Behörden sowie der Industrie über 3 Jahre mit der Frage der Sicherheit von Nanomaterialien befasst. Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und von der Industrie mit insgesamt rund 6,5 Millionen Euro gefördert. Die Forscher entwickelten unter anderem neue Messmethoden zur Bestimmung von Nanopartikeln in Geweben, sie untersuchten die Freisetzung und Veränderung der Eigenschaften von Nanopartikeln aus Nanokompositen sowie die Aufnahme und Verteilung von Nanopartikeln im menschlichen Körper in Abhängigkeit von Größe, Struktur und Oberflächeneigenschaften.

Kontakt:
PD Dr. Thomas Kuhlbusch
IUTA e.V.
Bliersheimerstrasse 60
47229 Duisburg
E-mail: tky@iuta.de

Beate Kostka | idw
Weitere Informationen:
http://www.nanogem.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Aufräumen? Nicht ohne Helfer
19.10.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Einzelne Rezeptoren auf der Arbeit
19.10.2017 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Im Focus: Neutron star merger directly observed for the first time

University of Maryland researchers contribute to historic detection of gravitational waves and light created by event

On August 17, 2017, at 12:41:04 UTC, scientists made the first direct observation of a merger between two neutron stars--the dense, collapsed cores that remain...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Aufräumen? Nicht ohne Helfer

19.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neue Biotinte für den Druck gewebeähnlicher Strukturen

19.10.2017 | Materialwissenschaften

Forscher studieren molekulare Konversion auf einer Zeitskala von wenigen Femtosekunden

19.10.2017 | Physik Astronomie