Project

NANOGECO

NANOGECO – Nanopartikelerzeugung durch Zerstäubungsverfahren beim Sprühbeschichten

Im Rahmen des transnationalen Forschungsprojektes NanoGECO soll im Detail die Erzeugung von Nanopartikeln durch Zerstäubungsprozesse in Sprühbeschichtungen untersucht werden. Für die Untersuchungen eingesetzt werden verschiedene Farbmaterialien mit und ohne technisch hergestellte Nanomaterialien sowie organische und anorganische Pigmente, Spritzpistolen und industrielle Spraydosen. Nach sorgfältiger Probenahme des nicht-flüchtigen Anteils der Farbaerosole werden unterschiedliche Experimente zur Charakterisierung der nicht-flüchtige Fraktion der sowie der chemischen Substanzen des Aerosols durchgeführt. Dafür kommen verschiedene Aerosol-Messtechniken zum Einsatz, mit denen sich Partikelgrößenverteilung und -konzentration im Lackoverspray für Nano- und Submikrometer-Partikel bestimmen lassen. Numerische Simulationen der Verdampfung und Trajektorie der Tröpfchen werden zur verbesserten Charakterisierung des Farbaerosols beitragen. Toxikologische Studien mit einem Ganzkörperexposition Modell werden durchgeführt, um das potenzielle Risiko der menschlichen Exposition zu bewerten.

Projekt-Webseite: www.nanogeco.eu/

NanoSafeLeather

Nano Safe Leather – Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit von mit Silber- und Titandioxid-Nanopartikeln behandeltem Leder für Schuhindustrie

Ökologische und gesundheitliche Effekte bei der Anwendung von Materialien mit neuartigen Funktionen für die Lederoberflächenveredelung zählen zu den Prioritäten der europäischen Lederindustrie. Sie tragen wesentlich zur Steigerung der Wertschöpfung und Haltbarkeit von Leder- und Pelzwaren bei. Die innovativen Eigenschaften Lederoberflächen, die mit Silber-Titandioxid-Nanomaterialien behandelt wurden, beruhen auf deren antimikrobiellen, selbstreinigenden und flammhemmenden Merkmalen. Darüber hinaus lässt sich durch die Anwendung der Nanomaterialien der Einsatz von Chemikalien mit hohem Schadstoffpotenzial wesentlich verringern. Für eine großtechnische Anwendung der Silber-Titandioxid Nanomaterialien in der Schuhindustrie ist es sehr wichtig, nicht nur die Effekte auf die menschliche Gesundheit in From einer Zytoxizitätsstudie zu untersuchen, sondern auch die Dosis-Wirkungsbeziehung in Bezug mit der Effizienz der eingebrachten Mengen für die Lederfunktionalisierung zu setzen. Darüber hinaus werden die Ergebnisse der in vitro Studie das Wissen zu den Effekten von Silber-Titandioxid Nanomaterialien aus dem Bereich Oberflächenveredelung von Leder auf die menschliche Gesundheit auf zellulärer Ebene nach vorne bringen. Mithilfe von Computersimulationen können in silico bestehende Hypothesen getestet werden und so neue Informationen über die Morphologie der menschlichen Zelle gewonnen werden.

NANOHETER

NANOHETER – HETERoaggregation technisch hergestellter NANOpartikel mit natürlich vorkommenden Kolliden in Oberflächengewässern

Als Teil der Risikobewertung der Nanotechnologie beschäftigt sich das ERA-Net SIINN Projekt NANOHETER mit der Exposition von technisch hergestellten Nanopartikeln und konzentriert sich dabei auf das Schicksal der Nanopartikel in Oberflächengewässer. Ausschlaggebend für das Schicksal und den Verbleib der technisch hergestellten Nanopartikel sollen dabei die möglichen Wechselwirkung mit dem mineralischen und organischen Schwebstoffen in Oberflächengewässern und nicht die Dispergierstabilität der Nanopartikel im Gewässer sein, so die Arbeitshypothese des Projekts. Ziel dieses Projektes ist es daher, unter diesen Schwebstoff-Materialien potentielle Träger für Nanopartikel zu identifizieren. Mechanistische, holistische und Modellansätze werden gemeinsam durchgeführt. Die Wechselwirkungen der technisch hergestellten Nanopartikel mit den im Gewässer vorhandenen Materialien werden untersucht und potenzielle Mechanismen von induzierter Heteroaggregation- und/oder Sedimentation analysiert. Basierend auf diesen Ergebnissen soll eine Wahrscheinlichkeitsrangliste für die möglichen Szenarien erstellt werden, mit denen Modelle zu Schicksal und Verbleib von technisch hergestellten Nanopartikeln in natürlichen Gewässern in der Größenordnung von Flüssen erstellt werden können.

NANOaers

NANOaers – Verbleib von aerosolgetragenen Nanopartikeln: der Einfluss von oberflächenaktiven Substanzen auf Lungendeposition und respiratorische Effekten

Der Einsatz industriell hergestellter Nanomaterialien steigt stetig. Dennoch ist bisher wenig über Verbleib und Effekte nach einer potentiellen Freisetzung in den luftgetragenen Zustand und anschließender Deposition in den Atemwegen bekannt. Vor allem der Einfluss von Matrixeffekten in flüssigen Formulierungen ist bislang ungeklärt: Beispielswiese können Nanomaterialien andere Substanzen binden und als Träger an Orte in der Lunge befördern, wo diese Stoffe unter anderen Umständen nicht hingelangen würden. Dieser Aspekt ist wichtig, da der Mensch und die Umwelt nur in seltenen Fällen gegenüber Nanomaterialien exponiert werden, die nicht bereits durch chemische Substanzen verändert wurden, entweder durch die Anwendung an sich oder durch Reaktionen in der Atmosphäre.Damit adressiert das ERA-Net SIINN Projekt NANOaers zum ersten Mal die offene Frage, wie eine Aerosolisierung und oberflächenaktiver Substanzen den Verbleib von Nanomaterialien, deren potentielle Aufnahme über die Atemwege und hieraus resultierende Effekte beeinflussen. Das Projekt verbindet physikochemische und Modellierungsansätze mit der Untersuchung toxikologischer Fragestellungen unter Anwendung von in vitro (Monolayer-Zellkulturen, 3D Zellmodelle, präzise Lungenschnitte) und in vivo Methoden.

Für den Ansatz werden zwei repräsentative Klassen von Nanomaterialien gewählt, die für die inhalative Aufnahme relevant sind. Um einen Nanoeffekt zu identifizieren, werden alle Experimente vergleichend mit Mikropartikeln durchgeführt.

1. lösliche Partikel mit substanz-spezifischer Toxizität am Beispiel Silber Nanopartikel (Nano-Ag)
2. granuläre biobeständige Stäube (GBS) am Beispiel Cerdioxid Nanopartikel (Nano-CeO₂)

Es wird ein Experiment entwickelt, welches die Freisetzung von Nanomaterialien aus flüssiger Matrix in den luftgetragenen Zustand ermöglicht und eine kontrollierte Veränderung der die Aerosolbildung beeinflussenden Parameter erlaubt. Der Verbleib der Nanomaterialien wird sowohl in der Luft als auch nach ihrer Deposition auf Atemwegsepithelien und abiotischen Oberflächen untersucht. Der Alterungsprozess im Aerosol kann die Morphologie, die Dichte und die Größenverteilung verändern. Dieser Alterungsprozess wird vermutlich von physikochemischen Eigenschaften der Nanomaterialien, deren Interaktion mit anderen Substanzen wie z.B. Formulierungsbestandteilen und dem Freisetzungsprozess an sich bestimmt.

Des Weiteren werden in vitro und in vivo Tests mit respiratorischen Zelltypen durchgeführt, um toxikologische Endpunkte von Nanomaterialien nach ihrer Ablagerung auf Atemwegsepithelien zu untersuchen. Neben Endpunkte wie Zytotoxizität, pro-inflammatorische Zytokin-Expression, zeitabhängige Clearance der Lunge oder extrapulmonäre Retention soll auch die intrazellulare Dosis bestimmt werden.

Der Arbeitsplan wird mit der Entwicklung eines experimentellen Models zur Vorhersage des Verbleibs der Nanomaterialien während des Freisetzungsprozesses und des aerosolgetragenen Transports komplettiert. Das Modell soll als Standardmodell in der Risikobewertung für Nanomaterialien für praxisnahe Anwendungen eingesetzt werden.

Den Rahmen des Projektes bilden drei administrativen Arbeitspaketen, die sich mit der Koordination des Projektes aber auch mit der Verwertung der Ergebnisse und mit der Harmonisierung befassen. Letzteres befasst sich mit dem Vergleich unterschiedlicher analytischer Techniken sowie einem Toxizitätsassay und soll die Harmonisierung zwischen den Laboren vor allem auf einer interkontinentalen Ebene fördern.

Projekt Webseite: www.nanoaers.eu/index.html

NanoWIR2ES

NanoWIR²ES – Intelligentes Re-Design und Recycling von Nanodraht für den Umweltschutz

Silber Nanodrähte (AgNW) sind eine einzigartige Klasse von Silber Nanomaterialien, die sich von den üblicherweise verwendeten kugelförmigen Silber Nanopartikeln wesentlich unterscheiden. Wie der Name schon sagt, sind diese Nanomaterialien in zwei Dimensionen nanoskalig, die dritte Dimension kann jedoch länger ausfallen, so das „Nanodrähte“ entstehen.

Die einzigartigen Eigenschaften dieses leitfähigen Nanomaterials hat zu einer zunehmenden Verwendung von Silber Nanodraht-basierten Technologien geführt, so z.B. bei der Herstellung von flexiblen Touchscreen-Displays. Jedoch sind die möglichen nachteiligen Effekte dieser „dünnen aber langen“ und sehr reaktiven Silber Nanodrähte bislang kaum erforscht. Das Konsortium des Projekts NanoWIR²ES hat es sich deshalb zum Ziel gesetzt, die Entwicklung neuer technologischer Anwendungen von Silber Nanodrähten sicherer zu gestalten.

Im Rahmen des Projekts werden Silber Nanodrähte mit unterschiedlichen Größen, Beschichtungen und Formen synthetisiert und vom Konsortium auf mögliche Auswirkungen auf Mensch und Umwelt analysiert. Eigenschaften der Nanodrähte, die Anlass zur Besorgnis geben, werden identifiziert und davon ausgehend neue Synthesemethoden entwickelt, mit denen sich Silber Nanodrähte mit geringerem Gefährdungspotential herstellen lassen. Neue Ansätze für das Entfernen und die Rückgewinnung der Silber Nanodrähte werden entwickelt, um einerseits eine mögliche Freisetzung in Deponien zu vermeiden und andererseits das Recycling flexibler Elektronik zu ermöglichen.

Projekt Webseite: http://nanowir2es.github.io/