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nanoCOLT - Langzeitwirkung modifizierter Carbon Black Nanopartikel auf gesunde und vorgeschädigte Lungen

Veröffentlichungen

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Von allen Nanopartikeln sind es diejenigen des Kohlenstoffs, die weltweit am häufigsten als industrielles Carbon Black (CBNP) produziert und für verschiedenste Anwendungsbereiche eingesetzt werden. Als das für die Aufnahme von luftgetragenen Nanopartikeln kritischste Organ gilt nach wie vor die Lunge. Dabei sind die toxischen Auswirkungen von sich wiederholenden bzw. Langzeit-Expositionen mit Carbon Black Nanopartikel sowie das toxische Potenzial verschiedener Carbon Black Nanopartikel Oberflächen (z.B. Beladung mit PAH, 9-Nitroanthracen, Benzo[a]pyren, Allergenen) nicht untersucht. Der Forschungsverbund NanoCOLT, bestehend aus 5 Verbundpartnern, nimmt sich diesen Fragen an. Der Forschungsverbund zielt darauf ab, anhand von Testmodellen mit zunehmender Komplexität die toxische Langzeitwirkung von modifizierten und gut charakterisierten Carbon Black Nanopartikel in den Atemwegen und der Lunge zu überprüfen. Die Prüfsysteme reichen vom einfachen Zellkultur-Modell über Gewebekultur-Modelle bis hin zur Überprüfung im Tiermodell mit Inhalationsstudien.

 

Rastermikroskopische (A) und lichtmikroskopische (B) Aufnahme der Lunge mit Atemweg (AW) und umgebenden Alveolen (AL). Die Pfeile zeigen auf Agglomerate inhalierter CBNP.Rastermikroskopische (A) und lichtmikroskopische (B) Aufnahme der Lunge mit Atemweg (AW) und umgebenden Alveolen (AL). Die Pfeile zeigen auf Agglomerate inhalierter CBNP.

 

Hierzu werden mehrere Ansätze verfolgt. Zum einen sollen die Auswirkungen einer repetitiven oropharyngealen Applikation im Gegensatz zu einer permanenten inhalativen Exposition untersucht werden.

Zum anderen soll der Effekt einer Applikation von Carbon Black Nanopartikel auf vorgeschädigte Lungen geklärt werden. Dieser Ansatz wird verfolgt weil davon auszugehen ist, dass vorgeschädigte Lungen sensitiver gegenüber Schadstoffen (Noxen) sind und daher ein toxikologischer Effekt der Nanopartikel nach kürzerer Exposition auftreten könnte als bei gesunden Lungen. Da chronische Lungenerkrankungen in der Bevölkerung zunehmen, muss auch davon ausgegangen werden, dass ein nicht unerheblicher Teil der exponierten Personen bereits an einer Lungenerkrankung leidet und diese Personen eine größere Suszeptibilität gegenüber einer Exposition mit Nanopartikel besitzen. Der Fokus der Arbeiten liegt auf zwei verschiedenen Modellen der Lungen-Vorschädigung, welche zwei unterschiedliche Schädigungsmodi widerspiegeln. Dazu gehören zum einen eine Exposition mit einer 10 ppm haltigen NO2-Atmosphäre und zum anderen ein Modell der allergischen Atemwegsentzündung.

Die systematische Analyse des toxischen Langzeit-Einflusses von Oberflächenmodifikationen der Carbon Black Nanopartikel auf normale und vorgeschädigte Lungen hat Bedeutung für die industrielle Herstellung, den Umgang und die Verwendung von synthetischer Carbon Black Nanopartikel. Durch gezielte Auswahl toxisch unbedenklicher Varianten ließe sich ein potenzielles Gesundheitsrisiko vermindern, ohne die technische Anwendungsbreite einzuschränken.

Das hohe technische und wirtschaftliche Potenzial von Nanomaterialien lässt erwarten, dass es zu einer deutlichen Ausweitung der Herstellung und Verwendung sowohl von Kohlenstoff- als auch anderen Nanopartikeln kommt. Die Möglichkeit, davon ausgehende Gesundheitsrisiken für Gesunde und Lungenerkrankte mit den hier entwickelten Prüfverfahren abschätzen zu können, ist somit von fundamentaler gesellschaftlicher Relevanz.

 

  • Pressemeldung (16.10.2014). Biowissenschaftler erforschen Auswirkungen von Nanopartikeln - Marburger Lungenspezialist leitet bundesweiten Forschungsverbund. Pressemeldung der Universität Marburg, 16.10.2014 (uni-marburg.de, 2014)

 


Förderkennzeichen: 03X0153

Laufzeit:01.10.2014 - 30.09.2017


 

Projektleitung

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Prof. Dr. Bernd Müller, Philipps-Universität Marburg, Marburg (DE)

 

 

 

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