Standardtests für die Nanosicherheit
US-Forscher arbeiten an Verfahren, mit denen die potenziellen Gesundheitsgefahren kleinster Partikel, die sich in immer mehr Produkten befinden, in Serie überprüft werden können.
Für die einen sind sie die Aussicht auf große Innovationen, für die anderen ein ernsthaftes Problem für Umwelt und Gesundheit: Nanomaterialien. Vor allem in Kosmetik- und Reinigungsprodukten oder Textilien sind manche bereits auf dem Markt. Studien zeigen immer wieder, dass Nanomaterialien mitunter auch toxisch wirken können. Bislang sind die Studien aber kaum zu vergleichen, weil einheitliche Standards, wie Nanomaterialien in vitro und in vivo zu testen sind, noch nicht existieren. Untersuchungen desselben Stoffes können in verschiedenen Zellkulturen und in Tierversuchen jeweils andere Ergebnisse haben. Hinzu kommt, dass die Vielfalt an Formen und chemischen Modifikationen von künstlich hergestellten Nanopartikeln kaum zu überblicken ist.
Eine erste Lösung des Problems könnten nun Forscher vom Massachusetts General Hospital, der Harvard University und dem MIT gefunden haben, berichtet das Technologiemagazin Technology Review in seiner Online-Ausgabe. Nach dem Vorbild von Krebstests, bei dem verschiedene Tumorarten mit Hilfe von unterschiedlichen Mustern der Genexpression klassifiziert werden, haben sie ein Verfahren konzipiert, das eine große Zahl von Nanomaterialien mit hohem Durchsatz untersuchen und Toxizitätsklassen zuordnen soll.
Um die Machbarkeit ihres Ansatzes zu zeigen, testeten die Wissenschaftler 50 verschiedene Nanomaterialien, die vor allem in bildgebenden Verfahren der Medizin eingesetzt werden. Die meisten waren auf Eisen aufbauende Nanoteilchen, der Rest verschiedene Arten von Quantenpunkten. Das sind winzige Halbleiter-Partikel, die wegen ihrer elektronischen Struktur auch als "künstliche Atome" bezeichnet werden und Luminiszenz zeigen. Damit eignen sie sich als optische Marker. Die untersuchten Partikel unterschieden sich zudem in den Hüllen aus Molekülen, mit denen sie modifiziert wurden.
Diese 50 Substanzen wurden nun jeweils in vitro an vier verschiedenen Zellarten getestet: Immunzellen von Mäusen, zwei Arten von menschlichen Gewebezellen in Blutgefäßen und menschlichen Leberzellen. Dabei wurden sie jeweils in vier verschiedenen Dosierungen untersucht. Um sämtliche möglichen Kombinationen von Testbedingungen effizient zu bewerkstelligen, wurden die Partikel mit einem Robotersystem, wie es beim Medikamenten-Screening eingesetzt wird, in Hunderten von kleinen Mulden mit den jeweiligen Zellkulturen auf einer Arbeitsplattform deponiert. Lösten die Partikel Änderungen im Stoffwechsel der Zellen aus, konnte dies erfasst und mittels Software auf mögliche Querbeziehungen zwischen verschiedenen Teilchenarten analysiert werden.
Die Anzahl der untersuchten Stoffe sei zwar noch gering gewesen, sagt Andrew Maynard, Berater für Nanoforschung am Woodrow Wilson International Center for Scholars in Washington, das die bislang umfassendste Online-Datenbank für Nanoprodukte betreibt. Aber er sehe keinen Grund, warum das Verfahren nicht auch auf andere Materialien angewendet werden könnte. "Ob es leistungsfähig genug ist, wird sich zeigen, wenn sehr unterschiedliche Stoffe getestet werden wie zum Beispiel Kohlenstoffnanoröhren in verschiedenen Größen."
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(bsc)
