Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Tomatensuppe für die Nanopartikel-Forschung

31.08.2015

TU Wien und internationale Forschungspartner entwickeln Referenzproben, um Nanopartikel und ihre Auswirkungen besser studieren zu können.

Nanopartikel finden sich fast überall – in unserer Nahrung, in der Luft, im Wasser. Inwieweit manche von ihnen einen Einfluss auf unsere Gesundheit haben können, wird noch erforscht. Dafür braucht man allerdings zuallererst verlässliche Referenzproben mit genau bekanntem Inhalt, um präzise Nachweisverfahren zu entwickeln und zu testen.


Die GEMMA-Anlage an der TU Wien

TU Wien

Nur mit solchen Referenzproben kann man sicherstellen, dass Ergebnisse unterschiedlicher Labors miteinander vergleichbar sind. Chemikerinnen und Chemikern der TU Wien haben nun gemeinsam mit Partnerteams aus ganz Europa solche Referenzmaterialien entwickelt – unter anderem in Form einer Tomatensuppen-Rezeptur, angereichert mit genau definierten Nanopartikeln. Man konnte zeigen, dass sich diese Referenzmaterialien nun als verlässliche Basis für künftige Forschungsarbeiten nutzen lassen.

Vorsicht statt Panik

Wie schädlich sind Nanopartikel? Die Frage ist genauso wenig zu beantworten wie die Frage „wie schädlich sind Flüssigkeiten?“. Es gibt unzählige verschiedene Nanopartikel mit ganz unterschiedlichen Eigenschaften. Gemeinsam haben sie bloß, dass sie sehr klein sind – etwa 1 bis 100 Nanometer. „Seit es Menschen gibt, nehmen sie Nanopartikel auf unterschiedliche Weise auf“, erklärt Prof. Günter Allmaier vom Institut für Chemische Technologien und Analytik der TU Wien.

Auf jedem über offenem Feuer gegrillten Stück Fleisch lassen sich Nanopartikel aus Kohlenstoff finden. „Man sollte sich davor nicht fürchten, aber es ist notwendig, sich wissenschaftlich damit auseinanderzusetzen“, meint Allmaier.

Auch mit menschengemachten Nanoteilchen haben wir es heute zu tun, etwa mit Partikeln aus Verbrennungsmotoren, mit Abrieb aus Maschinen, oder mit Teilchen, die in der Industrie ganz bewusst verwendet werden, um die Eigenschaften von Produkten zu verbessern, beispielsweise in Sonnencremes oder Deodorants. Auch in Instantsuppen werden Nanopartikel eingesetzt, um das Pulver rieselfreudig zu halten.

„Oft werden Nanopartikel anhand ihrer Masse quantifiziert. Das ist aber in gewisser Weise irreführend“, erklärt Günter Allmaier. „Wenn man die Gesamtmasse der unterschiedlichen Nanopartikel-Typen auflistet, fallen nur die größeren von ihnen wirklich ins Gewicht, und die kleinsten werden oft ignoriert.“ Interessanter als die Massenkonzentration zu kennen ist es daher oft, die Partikelzahl zu bestimmen. Wenn kleine Partikel in großer Zahl vorkommen, können sie einen großen Einfluss haben, selbst wenn ihre Gesamtmasse gering ist.

Am Anfang steht die Referenzprobe

Um neue Nachweisverfahren zu entwickeln und zu testen, braucht man Proben, deren Inhalt man genau kennt. „Das ist ein Henne-Ei-Problem“, sagt Günter Allmaier. „Einerseits braucht man gute Analyseverfahren, um Referenzproben sauber zu charakterisieren, andererseits braucht man gute Referenzproben, um Analyseverfahren testen und weiterentwickeln zu können.“

Man kann eine bestimmte Sorte von Nanopartikeln in Reinform verwenden, doch praxisnäher ist es, sie in einer Matrix unterzubringen, die dem Material entspricht, das man später tatsächlich untersuchen möchte – etwa Nahrungsmittel, Bodenproben oder Blutserum.

Gemeinsam mit anderen Forschungsgruppen entwickelte das Team von Günter Allmaier im Rahmen des EU Projektes NanoLyse (www.NanoLyse.eu) Referenzmaterialien mit Silber- oder Siliziumdioxid-Nanopartikeln. In Belgien, am Institute for Reference Materials and Measurements (IRMM), wurden die Proben hergestellt. Dort wurde als Referenzmatrix-Material auch Tomatensuppe gekocht – „nach einem Plachutta-Rezept aus Österreich“, sie Günter Allmaier anmerkt.

Tomatensuppe wurde als Referenzmatrix gewählt, weil sie ein gutes Beispiel für eine hochkomplexe Flüssigkeit ist, die chemisch nicht klar zu definieren ist, weil sie aus unzähligen verschiedenen Komponenten besteht. Genau definierte Nanopartikel wurden hinzugefügt und die Proben wurden untersucht.

„Wir haben die Homogenität und die Stabilität geprüft, wir haben die Partikelgröße und die Partikelanzahl gemessen“, sagt Günter Allmaier. All diese Werte müssen genau bekannt sein, um die Referenzprobe mit Tomatensuppen-Matrix als Basis für künftige Messungen verwenden zu können.

Nanopartikelreferenzmaterialien und Tomatensuppen-Proben mit Nanopartikeln wurden in Labors in ganz Europa verschickt um herauszufinden, wie gut unterschiedliche Analytik-Verfahren die Nanopartikel detektieren und charakterisieren können. Das GEMMA-Verfahren aus Wien erwies sich dabei als jene Methode, mit der man die Zahlenkonzentration der Partikel unterschiedlicher Größe am besten messen kann.

Dieses Verfahren wurde von Prof. Allmaiers Forschungsgruppe gemeinsam mit dem Team des Aerosolphysikers Prof. Wladyslaw Szymanski (Universität Wien) entwickelt. Dabei werden Partikel einer flüssigen Probe zuerst in einem Nanosprühprozess in die Gasphase übergeführt und elektrisch geladen. Durch das Zusammenspiel aus einem wirbelfreien Luftstroms und einem elektrischen Feld kann man die Nanopartikel trennen, die exakte Größe bestimmen und ihre Anzahl angeben.

Nötige Basis für biomedizinische Analysen

Mit exakt charakterisierten Referenzmaterialien und genauen Analysetechniken wird es nun möglich sein, die Frage nach möglichen Gesundheitsgefahren, die von bestimmten Nanopartikeln ausgehen könnten, seriös zu beantworten.

„Es gibt in der Literatur medizinische Studien, die in bestimmten Fällen negative Auswirkungen von Nanopartikeln gefunden haben. Aber wenn man die eingesetzten Nanopartikeln nicht genau charakterisieren kann, lassen sich diese Experimente nur schwer vergleichen und ihre Aussagekraft ist sehr gering“, meint Allmaier. In Zukunft wird man bei ähnlichen Untersuchungen nun ein wohldefiniertes Referenzmaterial für biologische und medizinische Untersuchungen einsetzen können.

Originalpublikationen:
"Production of reference materials for the detection and size determination of silica nanoparticles in tomato soup" DOI 10.1007/s00216-013-7554-1
"Feasibility of the development of reference materials for the detection of Ag nanoparticles in food: neat dispersions and spiked chicken meat" DOI 10.1007/s00769-014-1100-5

Rückfragehinweis:
Prof. Günter Allmaier
Institut für Chemische Technologien und Analytik
Technische Universität Wien
Getreidemarkt 9/164, A-1060 Wien
T: +43-1-58801-15160
guenter.allmaier@tuwien.ac.at

Weitere Informationen:

http://www.tuwien.ac.at/dle/pr/aktuelles/downloads/2015/tomatensuppe Fotos

Dr. Florian Aigner | Technische Universität Wien

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Einblick ins geschlossene Enzym
26.06.2017 | Universität Konstanz

nachricht 'Fix Me Another Marguerite!'
23.06.2017 | Universität Regensburg

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: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Future Security Conference 2017 in Nürnberg - Call for Papers bis 31. Juli

26.06.2017 | Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

„Digital Mobility“– 48 Mio. Euro für die Entwicklung des digitalen Fahrzeuges

26.06.2017 | Förderungen Preise

Fahrerlose Transportfahrzeuge reagieren bald automatisch auf Störungen

26.06.2017 | Verkehr Logistik

Forscher sorgen mit ungewöhnlicher Studie über Edelgase international für Aufmerksamkeit

26.06.2017 | Physik Astronomie