BMBF-Forschungsprojekt

Wirkung von Nanomaterialien im Körper weiter erforscht

12.06.13 | Redakteur: Dr. Ilka Ottleben

Anorganische Nanopartikel, homogen in organische Polymerteilchen eingearbeitet und fixiert, erzeugen ein ideales Eigenschaftsprofil bei Fassadenfarben.
Anorganische Nanopartikel, homogen in organische Polymerteilchen eingearbeitet und fixiert, erzeugen ein ideales Eigenschaftsprofil bei Fassadenfarben. (Foto: BASF – The Chemical Company, 2008)

BASF war an einem BMBF-Forschungsprojekt zur Sicherheit von Nanomaterialien beteiligt. Dabei wurde u. a. die Aufnahme und Verteilung von Nanopartikeln im menschlichen Körper in Abhängigkeit von deren Größe, Struktur und Oberflächeneigenschaften untersucht. Die Ergebnisse helfen, das Verhalten von Nanopartikeln einfacher und schneller zu beurteilen.

Ludwigshafen – Darüber, wie sich ein Nanopartikel im Körper verhält, entscheiden die Eigenschaften der Substanz, aus der es besteht. Die Größe der Partikel spielt dagegen eine untergeordnete Rolle. Ist eine biologische Wirkung vorhanden, kann sie oft durch eine sogenannte Funktionalisierung abgeschwächt werden. Das sind Ergebnisse des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) initiierten Projektes NanoGEM (Nanostrukturierte Materialien – Gesundheit, Exposition und Materialeigenschaften), an dem insgesamt 19 Forschungseinrichtungen und Unternehmen drei Jahre zusammen gearbeitet haben. Sie untersuchten unter anderem die Aufnahme und Verteilung von Nanopartikeln im menschlichen Körper in Abhängigkeit von deren Größe, Struktur und Oberflächeneigenschaften. Die Leitung des Projekts, für das das BMBF und die Industrie gemeinsam rund 6,5 Millionen € aufgewendet haben, lag beim Institut für Energie- und Umwelttechnik (IUTA) in Duisburg.

Insgesamt 16 verschiedene Materialien haben die Forscher in den vergangenen Jahren untersucht und dabei unter anderem geprüft, was mit verschiedenen Nanopartikeln passiert, wenn sie eingeatmet oder verschluckt werden und wie sie sich im Körper verhalten. Testsubstanzen waren Siliziumdioxid (SiO2) und Zirkondioxid (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 organische Moleküle auf der Oberfläche der Partikel gebunden, um beispielsweise die Verarbeitbarkeit, Löslichkeit oder Stabilität der Produkte zu erhöhen.

Materialeigenschaften bedingen mögliche toxische Wirkung von Nanomaterialien

Das Ergebnis: „Entscheidend für eine mögliche toxische Wirkung sind die eigentlichen Materialeigenschaften, in diesem Fall von Siliziumdioxid, Silber oder Zirkondioxid“, erklärt Dr. Wendel Wohlleben, der die Arbeiten bei BASF geleitet hat. Das Unternehmen hat zur Herstellung und Charakterisierung der Nanomaterialien, zur Untersuchung des Lebenszyklus und der Toxizität sowie zur Risikobewertung beigetragen. Eine toxische Wirkung, die allen Nanomaterialien gemeinsam wäre und allein durch die geringe Größe ausgelöst wird, könne nicht nachgewiesen werden, betont Wohlleben. „Ein wichtiges Ergebnis der Studie ist, dass durch eine Funktionalisierung der Nanopartikel, also das Anhängen einer Funktionsgruppe, wie sie im Endprodukt vorhanden ist, eine gegebene toxische Wirkung abgeschwächt werden kann“, so der Wissenschaftler. Der Grund sei, dass mögliche Reaktionen an der Partikel-Oberfläche durch die Funktionsgruppen abgeschirmt würden. Zudem würden einige Partikel leichter wieder aus dem Körper abtransportiert.

Erkenntnis hilft bei Risikoabschätzung auch anderer Nanomaterialien

Die Erkenntnis hilft den Forschern bei der Risikoabschätzung auch von anderen Nanomaterialien. „Wenn sich dieses Ergebnis in weiteren Studien bestätigt, bräuchten wir künftig nicht mehr alle unterschiedlich funktionalisierten Partikel eines Materials untersuchen, um eine Sicherheitsbewertung durchzuführen, sondern könnten die Materialien gruppieren“, sagt Wohlleben. „Eine zuverlässige Risikoeinschätzung wäre damit einfacher und schneller möglich.“ Vor allem bei der Untersuchung der Wirkung von Nanopartikeln, die inhaliert werden, ist das eine große Hilfe.

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