In früheren Studien zeigten Cerdioxid Nanopartikel toxische Effekte für Umweltorganismen. Eine größenabhängige Toxizität von Cerdioxid Nanopartikeln, bei der kleinere Teilchen stärkere Effekte in Organismen auslösen, wird gelegentlich beobachtet..

 

Mikroorganismen zeigen unterschiedliche Reaktionen gegenüber Cerdioxid Nanopartikel (CeO2). Nanoskaliges Cerdioxid ist nicht toxisch für Hefen oder Bakterien, die im Klärschlamm vorkommen. Im Gegensatz dazu werden andere Bakterienstämme, z.B. aus der Biogasproduktion oder auch Bodenbakterien, die mit Pflanzen vergesellschaftet sind, in ihrem Wachstum gehemmt. Der Mechanismus hinter der Partikel-vermittelten Toxizität ist bislang noch nicht vollständig geklärt [7,8,11-19].

 

Alge (c) DaNa Team

In Abhängigkeit von der Größe stören Cerdioxid Nanopartikel das Wachstum und die Stoffwechselaktivität von Algen, was entweder auf eine Beschädigung der Zellwand durch die Nanopartikel oder eine Beeinträchtigung der Nährstoffaufnahme zurückzuführen ist. Über eine Oberflächenbeschichtung der Cerdioxid Nanopartikel mit Polymeren lassen sich die toxischen Effekte minimieren. Gleichermaßen behindert die Bindung der Nanopartikel an natürliches organisches Material deren Anlagerung an die Algen-Zelloberfläche und dadurch auch die toxischen Auswirkungen [3,11,17,19-27].

 

Die Sterblichkeit oder Beweglichkeit von Wasserflöhen wird nicht durch Cerdioxid Nanopartikel beeinflusst, allerdings treten Art-spezifisch Unterschiede in der Empfindlichkeit auf. Im Allgemeinen haften Cerdioxid Nanopartikel an der äußeren Oberfläche der Tiere an bzw. werden über den Verdauungstrakt aufgenommen. Über mehrfaches Häuten der Wasserflöhe im Verlauf der Entwicklung können die angelagerten Nanopartikel jedoch wieder von der Haut entfernt werden. Eine chronische Exposition mit nanoskaligem Cerdioxid über 21 Tage führte zu einer erhöhten Sterblichkeit und damit einer reduzierten Überlebensrate der Wasserflöhe. Dieser Effekt wird indirekt durch die Partikel verursacht, da ihre Anwesenheit im Darm die Nahrungsaufnahme einschränkt [2,3,7-10]. Salzkrebse werden von umweltrelevanten Konzentrationen (PEC Wert) an Cerdioxid Nanopartikeln nicht beeinflusst [28].Muschel (c) DaNa Team

 

Umweltrelevanten Konzentrationen von Cerdioxid Nanopartikeln sind nicht toxisch für Miesmuscheln, da die Partikel nach der Aufnahme effektiv ausgeschieden werden. Jedoch zeigten einige Studien Hinweise für Veränderungen in den Verdauungsdrüsen, der Blutzusammensetzung sowie Immunzellen in Miesmuscheln und Seeigeln [29-31].

 

Wurm  (c) DaNa TeamNanoskaliges Cerdioxid verursacht bei Rundwürmern (Nematoden) oxidative Schäden, verzögert das Wachstum während der Entwicklung und sorgt so letztlich für eine reduzierte Lebenserwartung. Eine Beschichtung der Cerdioxid Nanopartikel mit positiv geladenen Materialien erhöht deren Aufnahme in den Körper und dadurch auch die toxischen Effekte. Bei Regenwürmern wurden nach der Exposition mit Cerdioxid Nanopartikel Veränderungen im Darm und Hautgewebe beobachtet. Huminsäuren, die überall im Boden vorhanden sind, können jedoch die Toxizität verringern [32-35].

Fisch (c) DaNa Team

Cerdioxid Nanopartikel werden nachweislich aus dem Wasser in die Leber des Zebrafischs aufgenommen. Über die Nahrung aufgenommenes nanoskaliges Cerdioxid verringert nicht nur das Wachstum der Fische sondern stört auch verschiedene Körperfunktionen von Zebrafisch und Goldfisch. Weder bei Leberzellen der Regenbogenforelle noch bei Embryonen des Zebrafischs traten schädliche Wirkungen nach Exposition mit nanoskaligem Cerdioxid auf. Alle in Fischen beobachteten toxischen Effekte der Cerdioxid Nanopartikel traten unabhängig von der jeweiligen Partikelgröße auf [1-7].

 

Blume (c) DaNa TeamDie Auswirkungen von Cerdioxid Nanopartikel auf Pflanzen lassen sich über Parameter wie Keimung, Wurzelwachstum und Fruchtwachstum bestimmen. Viele Pflanzen nehmen die Cerdioxid Nanopartikel in Wurzeln und Triebe auf. Zwar verläuft die Keimung bei den meisten Pflanzen trotz Partikeleinlagerung normal, das Wurzelwachstum nimmt jedoch zu. In einigen Pflanzen führt die Exposition mit Cerdioxid Nanopartikel zu einer Verringerung der Fruchtanzahl und auch die Zusammensetzung von Pflanzen (z. B. von Samen bezüglich Fett- oder Proteingehalt) wird beeinflusst. Dies lässt sich wahrscheinlich auf eine veränderte Aktivität verschiedener Stoffwechselenzyme zurückführen. Auch können Cerdioxid Nanopartikel über eine natürliche Nahrungskette von der Pflanze (z.B. Zucchini) zu verschiedenen Tieren (Grille, Spinne) weitergegeben und angereichert werden [36-51].

Cerdioxid ist gemäß den geltenden europäischen Rechtsvorschriften als potentiell chronisch schädlich für Krebstiere und möglicherweise chronisch giftig für Algen eingestuft, wobei Cerdioxid Nanopartikel insgesamt als nicht sehr giftig erkannt wurden [52].

 

Abschließend wird die Toxizität von Cerdioxid Nanopartikeln gegenüber Umwelt-Testorganismen als gering eingeschätzt. In einigen Fällen war eine verstärkte Anlagerung von Cerdioxid Nanopartikeln an der Oberfläche der Organismen zu beobachten, welche möglicherweise zu einigen negativen Effekten führen kann.

 

 

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