Die große Vielfalt der Fullerene ermöglicht keine allgemeingültigen oder vergleichenden Aussagen zu ihrer Toxizität. Viele Organismen nehmen Fullerene in den Körper auf. Der Herstellungsprozess, insbesondere der Einsatz von Katalysatoren, und der Einsatz verschiedener Lösungsmittel beeinflussen die Toxizität oft zusätzlich, da auch diese Substanzen toxische Wirkungen haben können. Das macht es schwierig, die Effekte von denen reiner Fullerene klar abzugrenzen.

 

Bis 2010 wurde in vielen Fällen das Lösungsmittel Tetrahydrofuran (THF) verwendet, um Fullerene in wässrigen Medien gut zu verteilen, die für biologische Tests eingesetzt werden. Solche Suspensionen mit THF-gelösten Fullerenen zeigten toxische Effekte auf Umweltorganismen, die hauptsächlich auf Abbauprodukte des THFs in wässrigen Lösungen zurückzuführen waren [1-4]. Lösungen mit Fulleren Nanomaterialien ohne Abbauprodukte verursachten keine negativen Effekte, weshalb seit 2010 größtenteils auf Lösungsmittel verzichtet wird und Alternativen wie Rühren oder Ultraschallbehandlung angewendet werden [5-8].

 

FischFullerene können von Fischen aus dem Wasser aufgenommen werden und bewirken art-spezifisch unterschiedliche Veränderungen wie Fettzusammensetzung, Kiemen-Struktur, Sterblichkeit und Störungen bei den Entwicklungsstufen. Ebenfalls beobachtet werden konnte eine Erhöhung von Stressgenen bei Embryonen des Zebrafisches sowie eine ausgelöste Immunreaktion bei Dickkopf-Elritzen Embryonen durch Fullerene, wobei Licht noch eine verstärkende Wirkung hatte [7,9-11].

Muschel

 

In Blutzellen der Miesmuschel lösten Fullerene eine Entzündung aus, waren jedoch nicht akut toxisch. Im Gegensatz dazu wirken auch geringe Konzentrationen an Fulleren Nanomaterialen toxisch auf Auster-Embryonen, erwachsene Austern und isolierte Leberzellen. Allerdings wurde hier Toluol als Lösungsmittel verwendet, welches ähnliche Abbauprodukte wie THF bilden könnte [12].

 

KäferBei Wasserflöhen bewirken hohe Dosen im Wasser verteilter Fullerene eine erhöhte Bewegungsaktivität und einem vermehrten Aufenthalt der Tiere an der Wasseroberfläche. Die Wasserflöhe wurden durch die Anwesenheit von Fullerenen nicht vergiftet, zeigten aber ein klares Fluchtverhalten. In einer weiteren Studie wurde ein verringertes Schwimmvermögen der Tiere beobachtet. Generell nehmen Wasserflöhe die Fullerene aus dem Wasser aktiv in den Darm auf. Sie gehen aber nicht in das Körpergewebe über und werden vermutlich wieder vollständig ausgeschieden [2,13,14]. Alle beobachteten Verhaltensänderungen können jedoch ein wichtiger Hinweis auf eine Störung des Ökosystems sein. Bei Mückenlarven wurden von Entwicklungsverzögerungen ausgelöst durch Fullerene berichtet [6].

 Wurm

Hohen Dosen von Fullerenen im Boden verursachen bei ausgewachsenen Regenwürmern eine geringere Fruchtbarkeit und Gewebeschäden der Haut und darunterliegenden Muskeln, haben jedoch keinen Einfluss auf die Sterblichkeit der Tiere. Dagegen sind jüngere Regenwürmer deutlich empfindlicher gegenüber Fullerenen. Sie zeigen ein verlangsamtes Wachstum und haben eine geringere Lebensdauer. Fadenwürmern reagierten in ähnlicher Weise. Sie zeigen eine verminderte Lebensfähigkeit, eine geringere Körpergröße und Fruchtbarkeit [5,8,15-17].

 

BlumeIn Nutzpflanzen wie Zucchini oder Tomate wurde eine gesteigerte Aufnahme von Pestiziden nach Behandlung mit Fullerenen beobachtet. Vermutlich binden die Pestizide an die Fulleren Nanomaterialien und werden von diesen in die Pflanze transportiert. Bittermelonenpflanzen zeigten unter Einwirkung von Fullerol einen Anstieg der Biomasse, des Wassergehaltes sowie von Fruchtanzahl, –länge und –gewicht. In Wasserpflanzen und Algen verursachen Fullerene hingegen ein verringertes Wachstum [18-21].

 

Fullerene haben auch antibakterielle Eigenschaften. Das bedeutet, dass Fullerene das Wachstum bestimmter Bakterien vermindern können [22-24].Alge

Fullerene haben generell die Eigenschaft, andere Stoffe, z.B. Chemikalien sehr stark zu binden. Dadurch kann die Verfügbarkeit und Toxizität von Chemikalien in der Umwelt beeinflusst werden. Abhängig von der Art der Chemikalie kann sowohl eine Abschwächung als auch eine Verstärkung des toxischen Effektes in Algen und Wasserflöhen beobachtet werden [25]. Daher sollte nicht nur die Toxizität von Fullerenen allein, sondern auch ihre Interaktion mit anderen in der Umwelt vorhandenen Substanzen berücksichtigt werden.

 

Abschließend lässt sich die Toxizität der Fullerene aufgrund ihrer Vielfältigkeit derzeit schwer beurteilen. Von sehr geringen Dosen, wie sie derzeit in der Umwelt zu erwarten sind, geht jedoch keine Gefahr für Umweltorganismen aus. Viele weitere Faktoren, wie z.B. die Rolle von Katalysatorrückständen und Verunreinigungen, müssen berücksichtigt werden.

 

 

Literatur arrow down

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