Wie verhalten sich innovative Materialien bzw. Nanomaterialien im Körper und in der Umwelt?

Im Körper

Die Organe des Körpers sind gegen die Außenwelt durch dichte Zellschichten, sogenannte Epithelien, abgeschlossen. Gelangt ein Partikel in den Körper, muss es diese Barrieren überwinden. Das kann durch die Störung der dichten Verbindung zwischen Zellen oder durch das Eindringen in Zellen geschehen. Dazu müssen Partikel zuerst die Membranen der Zellen, die jede Körperzelle umgibt und ihr Inneres von der Umgebung abschließt, überwinden. Der damit verbundene Vorgang wird als Endozytose bezeichnet. Dieser Vorgang findet an nahezu allen Körperzellen ständig statt, da die Zellen immer wieder Material aus ihrer Umgebung aufnehmen müssen (Nahrungsbestandteile, Proteine und Zucker, Flüssigkeit etc.).

Wenn sich Partikel in der direkten Umgebung einer Zelle befinden, können diese entweder absichtlich von einer Zelle aufgenommen werden (z.B. über die aktive Phagozytose durch Fresszellen in der Lunge im Rahmen der Säuberung der Lunge), oder sie werden unabsichtlich in solchen Einschlüssen mit anderem Material aufgenommen und können dann in der Zelle mit unterschiedlichen Bestandteilen interagieren. In den Körper eingedrungene Partikel werden meist über die natürlichen Ausscheidungswege wieder ausgeschleust.

 

 

In der Umwelt

In die Umwelt freigesetzte Partikel können sich auf vielfältige Weise verändern und mit den Bestandteilen der Umwelt in Wechselwirkung treten. So können sie im Wasser an natürliche Substanzen binden und transportiert werden oder bestimmte Bestandteile der Nanopartikel können sich herauslösen. Im Boden und in der Luft können sie größere Verbünde (Agglomerate) z.B. mit natürlich vorkommenden Nanopartikeln bilden oder an andere organische Substanzen binden. Die Agglomerate können so groß und schwer werden, das keine Nanopartikel mehr vorliegen und diese in Luft oder Wasser absinken. Diese Vorgänge beeinflussen entscheidend, ob und wie Umweltorganismen mit Nanopartikeln in Kontakt kommen und ob sie von ihnen aufgenommen werden können.