02.08.2010 (fjh)
Mit einem Gesamtvolumen von rund 2,5 Millionen Euro fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des "NanoCare-Programms" für die Dauer von drei Jahren den Forschungsverbund ”Prädiktion humantoxikologischer Wirkung synthetischer Carbon Black Nanopartikel", der unter maßgeblicher Beteiligung des Marburger Labors für Zellbiologie der Lunge etabliert wurde. Neben einer Marburger Arbeitsgruppe unter Leitung von Prof. Dr. Bernd Müller gehören die Universität Lübeck, die technische Universität Karlsruhe, das Leibnitz-Forschungszentrum Borstel und das Fraunhofer-Institut für Toxikologie und die Experimentelle Medizin Hannover zum Forschungsverbund.
Ihr Projekt untersucht gesundheitsrelevante Aspekte von künstlich hergestellten Nanopartikeln. Dabei handelt es sich um winzig kleine Verbünde von Molekülen oder Atomen. Das bei ihrer Erforschung gewonnene Wissen dient als Grundlage zur innovativen Materialforschung.
Der Forschungsverbund "Carbon Black“ beschäftigt sich mit Kohlenstoff-Nanopartikeln in Form von industriellen "Carbon Black" (CBNP). Bei der zunehmenden Entwicklung, Produktion und Anwendung von Nanomaterialien nehmen Kohlenstoff-Nanopartikel in Form von industriellem Carbon Black aufgrund ihrer jährlichen Megatonnen-Produktion eine besondere Stellung ein.
Die Welt-Gesundheitsorganisation (WHO) stuft sie als potenzielle Gefahr für den Menschen ein. Dabei ist unklar, inwieweit das Gefährdungspotenzial von den verschiedenen Eigenschaften der CBNP abhängt.
Mit einer Gasaustausch-Oberfläche von etwa 120 Quadratmetern und einer eingeatmeten Luftmenge von mehr als 10.000 Litern pro Tag ist die Lunge sowohl Haupteintrittspforte für Luftschadstoffe und -partikel als auch eines der am empfindlichsten auf Schadstoffe und Partikel reagierenden Organe. Gesamtziel des Verbundvorhabens ”Carbon Black” ist es, ein mehrstufiges Prüfsystem mit Testmodellen steigender Komplexität zu etablieren, um die für den Menschen schädlichen Auswirkungen von modifizierten und detailliert charakterisierten CBNP in den Atemwegen und der Lunge zu überprüfen.
Die Besonderheit des mehrstufig angelegten Prüfsystems besteht in der gleichzeitigen Untersuchung der verschiedenen funktionellen Lungenbereiche wie Luftröhre, große und kleine Bronchien sowie Lungenbläschen durch die einzelnen Expertengruppen. Dabei werden Untersuchungen in vivo (Gesamtorganismus), ex vivo (isolierte Zellen) und in vitro (Zellkulturen) durchgeführt. Die einzelnen Untersuchungsergebnisse fügen sich später wie Mosaiksteinchen zu einem Gesamtbild zusammen.
Die systematische Analyse des Einflusses von CBNP-Modifikationen und ihrer potentiell giftigen Wirkung auf die Lunge hat Implikationen für die industrielle Herstellung und die Verwendung von künstlich hergestellten CBNP. Durch eine gezielte Auswahl toxikologisch unbedenklicher Modifikationen ließe sich ein mögliches Gesundheitsrisiko nach Einschätzung der Forscher vermindern, ohne die technischen Anwendungsbereiche einzuschränken.
Das hohe technische und wirtschaftliche Potenzial von Nanomaterialien und -technologien lässt erwarten, dass die Herstellung und Verwendung sowohl von Kohlenstoff- als auch von anderen Nanomaterialien in Zukunft deutlich zunehmen wird. Dem Prüfverfahren der Gesundheitsgefährdung für den Menschen, das der Forschungsverbund entwickeln will, kommt große Bedeutung zu, da es dazu führen soll, dass nur weitestgehend unschädliche Substanzen industriell hergestellt werden. Müller betont daher die "fundamentale gesellschaftliche Relevanz“ der Forschung zur Risikobewertung inhalierter Nanopartikel.
pm: Philipps-Universität Marburg
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