Nanomaterialien auf dem Prüfstand

Dicke Kohlenstoff-Nanoröhren im Elektronenmikroskop. Bild: Leonhardt, Leibniz-Institut Dresden

Kohlenstoff-Nanoröhren (Carbon Nanotubes, kurz CNT) gehören zu den neuen Nanomaterialien mit einem breiten Anwendungspotenzial. Ihre außergewöhnlichen Eigenschaften – extreme Zugfestigkeit, hohe elektrische Leitfähigkeit und das geringe Gewicht – machen diese winzigen Röhrchen aus Graphit für verschiedenste Produkte interessant. Einige Untersuchungen weisen jedoch darauf hin, dass bestimmte Nanotubes mit speziellen Eigenschaften ähnlich krebsauslösend sein könnten wie Asbestfasern.

Um potenzielle Risiken für den Menschen auszuschließen, fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) nun den Forschungsverbund CarboTox für drei Jahre mit rund 1,25 Millionen Euro. In diesem Projekt soll ein Screening-Verfahren entwickelt werden, mit dem ein mögliches krebsauslösendes Potenzial von Kohlenstoff-Nanoröhren frühzeitig erkannt werden kann. Neben dem Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin (ITEM) in Hannover sind das Leibniz-Institut für Festkörper und Werkstoffforschung, Dresden, und die Bayer MaterialScience AG in Leverkusen beteiligt.

Bisher weiß man, dass kürzere Nanotubes und solche, die in Form eines Knäuels vorliegen, nur geringfügig toxische Wirkungen haben. Die Wissenschaftler im Projekt CarboTox wollen nun klären, ob einzeln vorliegende Kohlenstoff-Nanoröhren ähnlich wie Asbestfasern wirken und beim Einatmen zu Tumoren führen? Um den Einfluss von Durchmesser, Länge und funktionellen Gruppen untersuchen zu können, werden die Dresdner Projektpartner zunächst maßgeschneiderte CNTs herstellen. Am Fraunhofer ITEM werden diese Materialien dann auf ihr toxikologisches Potenzial untersucht. Dabei werden nur die CNTs verwendet, die in einem simulierten Lungenmilieu als Einzelfasern vorliegen und damit astbestähnlich reagieren könnten. Die Untersuchungen werden im Labor in verschiedenen In-vitro-Tests an Zellkulturen und zur Validierung auch im Tiermodell – in vivo – durchgeführt.

Das Hauptziel der Forscher: In-vitro-Screeningtests zu finden, die in der Lage sind, das toxische bzw. krebsauslösende Potenzial von Kohlenstoff-Nanoröhren anzuzeigen. Mit diesen Tests könnte man dann schon in einer frühen Entwicklungsstufe toxikologisch unbedenkliche CNTs identifizieren und die Entwicklung von kritischen Produkten und Herstellungsprozessen rechtzeitig stoppen.

Quelle: Fraunhofer-Gesellschaft