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 Auf der molekularen Streckbank
24.02.2017 | Technische Universität München

nachricht Sicherungskopie im Zentralhirn: Wie Fruchtfliegen ein Ortsgedächtnis bilden
24.02.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

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: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie