nanoGEM:

Integrative Forschung zur Risikoabschätzung von möglichen Effekten von Nanomaterialien

Die Fragen:

Gibt es eine Exposition gegenüber nanostrukturierten Materialien?

Besteht ein Risiko?

Wie hoch ist das Gefährdungspotential?

Diese und weitere Forschungsfragen werden von einem interdisziplinären und interessensübergreifenden Konsortium aus Wissenschaft, Forschungseinrichtungen, Behörden und Industrie bearbeitet!

Nanotechnologie ist ein wesentlicher Wachstumstreiber. Über 800 mittels Nanotechnologie veredelte Produkte sind bereits für den Endverbraucher erhältlich. Mit NanoCare (2006-2009) startete das BMBF ein Projekt zur Wissensgenerierung und Schaffung einer allgemeinen Informations- und Wissensbasis über eine mögliche Gefährdung des Menschen durch Nanomaterialien. Darüber hinaus forderte die NanoKommission der Bundesregierung im Hinblick auf eine nachhaltige Entwicklung der Nanotechnologie, der weiteren Erforschung der Risiken von Nanomaterialien für Mensch und Umwelt höchste Priorität beizumessen.

nanoGEM greift diese Forderung auf, um offene Fragen für eine Risikoabschätzung zu beantworten. Dabei verfolgt nanoGEM zusätzliche Forschungsrichtungen, wie die Freisetzung, Exposition und toxikologische Bewertung von Nanomaterialien in Abhängigkeit von z. B. Dosis, Struktur, Oberflächeneigenschaften. Schwerpunkte sind auch die Arbeits- und Produktsicherheit bei der Herstellung, Verarbeitung, Anwendung und Entsorgung von Nanopartikeln bzw. Nanokompositmaterialien. 

Im Rahmen von nanoGEM werden für eine Risikoabschätzung sowohl die interne und externe Exposition als auch die Toxizität sowie die Biokinetik ausgewählter, industriell relevanter Nanoobjekte untersucht.

Nanoobjekte sind häufig ein Zwischenprodukt der industriellen Herstellung von nanostrukturierten Materialien. In den Handel für Endverbraucher kommen aber Produkte aus Nanokompositen, also durch ihre interne Nanostruktur (z. B. eingelagerte Nanopartikel) veredelte Thermoplasten, Lacke, Membranen etc. Für die Arbeitssicherheit in industrieller Produktion und mittelständischer Weiterverarbeitung wurde die Inhalation als kritische Route zur Aufnahme erkannt; für die Produktsicherheit und die gefühlte Bedrohung der Endverbraucher steht hingegen Nanomaterialien-haltige Nahrung und eine mögliche Aufnahme über den gastrointestinalen Trakt im Vordergrund.

nanoGEM umfasst die Herstellung, Charakterisierung von Nanomaterialien, Untersuchungen zu Exposition und toxikologischen Effekten, Risikoabschätzung und Kommunikation in die Wissenschaft und Öffentlichkeit (mit DaNa).

Die Arbeiten in diesem Projekt unterteilen sich in verschiedene Arbeitspakete. Eine genaue Beschreibung dieser finden Sie auf den weiterführenden Seiten. Hier erfolgt nur eine kurze Zusammenfassung: 
Im AP1 „ Nanomaterial-Herstellung und Charakterisierung“ werden kommerzielle sowie gezielt funktionalisierte und fluoreszenzmarkierte Nanopartikel hergestellt und charakterisiert. Diese Partikel stehen anschließend für die Untersuchungen der Exposition sowie der Toxizität zur Verfügung. Die umgebungsabhängige und dynamische Veränderung der Testmaterialien (Adduktbildung, Beschichtung, Transport) zieht sich als Querschnittsthema APQ „Veränderunng von Nanomaterialien: Lebenszyklus, Agglomerationsgrad, Adduktbildung, Konditionerung“ durch die weiteren Arbeitspakete. Die Studien zur Exposition und Toxizität erfolgen in zwei parallelen Strängen. In AP2 „Messtechnik und Szenarien“ werden neue Messgeräte und Methoden entwickelt sowie die Expositionen und Freisetzungsszenarien untersucht. Hierzu zählen u.a. die Entwicklung von Monitoring- und Messstrategien, die Untersuchung von Freisetzungsszenarien sowie mögliche Veränderungen der Partikel nach einer Freisetzung, z.B. Veränderungen der ROS-Aktivität. Die Arbeiten zur Toxizität sind in drei Arbeitspakete untergliedert. Schwerpunkte in AP3 „Aufnahme und Verteilung in Zellen und Gewebe“ sind biokinetische Untersuchungen, die die Mobilität und den Transport von Nanopartikeln untersuchen. Ein wichtiger Ansatzpunkt hierbei ist die nicht radioaktive Markierung der Partikel zur vereinfachten Detektion. In AP4 „Toxizität – Materialeigenschaften und Wirkung“ liegt der Schwerpunkt auf Arbeiten zu Dosis-Wirkungsbeziehungen in Abhängigkeit der Variation des Partikelmaterials, hier mit Schwerpunkt auf der Oberflächenmodifizierung. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist auch die Validierung bestehender Toxizitätsmodelle für Nanopartikel zur späteren Diskussion (in z.B. OECD, EU). In AP5 „Wirkmechanismen“ werden in vitro gezielt Wirkmechanismen von Nanopartikeln in Zellsystemen, insbesondere in Abhängigkeit von der Partikeloberfläche untersucht. In AP6 „Risikoabschätzung“ werden die gewonnenen Daten bezüglich der Exposition sowie der Toxizität zusammengefasst, um das vom Nanomaterial ausgehende Risiko abzuschätzen. AP7 „Kommunikation“ ist von übergeordneter Natur und dient der Kommunikation der Ergebnisse in einschlägigen nationalen und internationalen Gremien.