Ein Nanopartikel kommt selten allein
Forschung: Nanopartikel bleiben meist in Gemeinschaft
Nanomaterialien liegen in der Regel nicht als einzelne Partikel vor, sondern bestehen aus größeren Einheiten in Form von Agglomeraten oder Aggregaten. Zu diesem Ergebnis kommt der englischsprachige Bericht "Dispersion and Retention of Dusts Consisting of Ultrafine Primary Particles in Lungs" (Dispersion und Retention von Ultrafeinstaub/Nanopartikeln in der Lunge), den die Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) jetzt veröffentlicht hat. Im Auftrag der BAuA untersuchte das Fraunhofer Institut für Toxikologie und experimentelle Medizin das Verhalten von Stäuben, die aus Nanopartikeln bestanden, in der Lunge und in Zellkultur. Die Experimente zeigen, dass die untersuchten Nanomaterialien nicht in ihre Einzelbestandteile zerfallen – ein Nanopartikel kommt selten allein.
Im Mittelpunkt des Projektes stand die Frage, ob die Agglomerate oder Aggregate der Nanopartikel in der Lunge wieder in einzelne Partikel zerfallen, nachdem sie eingeatmet wurden. Dazu untersuchten die Forscher unterschiedliche Nanomaterialien in verschiedenen Testsystemen. Sie führten sowohl Versuche mit Zellkulturen als auch mit Ratten durch. In den Analysen und elektronenmikroskopischen Untersuchungen ließ sich kein relevanter Zerfall der größeren Einheiten in einzelne Nanopartikel feststellen. Gleichwohl änderte sich die Größe der Agglomerate oder Aggregate nach Kontakt mit biologischem Material. Ein deutlicher Zerfall in mehrheitlich kleinteilige Einheiten mit Durchmessern unter 100 Nanometern ließ sich bei den untersuchten Nanomaterialien jedoch nicht beobachten. Zudem zeigten Studien mit Ratten für ein aus Europium(III)oxid bestehendes Nanomaterial, dass nur sehr geringe Mengen des eingeatmeten Materials über die Lunge hinaus in andere Organe des Körpers gelangten. Aufgenommen wurde etwa ein Prozent der in der Lunge vorhandenen Stoffmenge. Dabei war die durchschnittliche Größe der Agglomerate oder Aggregate im Aerosol allerdings mit rund 1300 Nanometern relativ groß.
Ein Zerfall der Aggregate oder Agglomerate in mehrheitlich einzelne Nanopartikel, die sich eventuell frei im Körper bewegen können, wurde mit den untersuchten Materialien nicht beobachtet. Deshalb kann die Lunge als primärer Wirkort der Nanomaterialien betrachtet werden.
Originalveröffentlichung
F 2133 "Dispersion and retention of dusts consisting of ultrafine primary particles in lungs"; O. Creutzenberg; Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin 2011; 141 Seiten.
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