Nano-TiO2 akkumuliert im Pharynx von C.elegans

Die Möglichkeit der industriellen Herstellung von Materialien mit einem Durchmesser von weniger als 100 Nanometern eröffnet innovative Entwicklungsmöglichkeiten in nahezu allen Industriezweigen. Die sogenannten Nanomaterialien besitzen in Bezug auf ihr Volumen extrem große Oberflächen und sind dadurch deutlich reaktiver als größere Partikel derselben chemischen Zusammensetzung.  Eingesetzt werden die industriell gefertigten Nanopartikel in Produkten wie Kosmetika, Textilien und Farben und die Zahl der Anwendungsbereiche steigt in den letzten Jahren ungebremst:  Titandioxid (TiO₂)-Nanopartikeln werden heute zum Beispiel in  Sonnencremes, Holzschutzmittel und Oberflächenbeschichtungen verwendet, sie finden sich jedoch auch schon in Lebensmitteln wie z.B. Salatsaucen. Ein Eintrag der Nanopartikel in die Umwelt, z.B. über häusliche und industrielle Abwässer, ist demzufolge nicht zu verhindern und wird zu einer zunehmenden Anreicherung der persistenten Partikel in aquatischen Ökosystemen führen.
Mit Partikelgrößen von maximal 100 Nanometern liegen Nanopartikel im Größenbereich biochemischer Makromoleküle und sind damit  in der Lage in tierische Zellen einzudringen und in  zellulären Prozessen zu interagieren. Diese Eigenschaft birgt eine Vielzahl potenzieller Risiken für exponierte Organismen, die  derzeit nicht annähernd erfasst sind.

Vor diesem Hintergrund untersucht diese Studie die potenziellen Umweltrisiken von TiO₂ -Nanopartikeln für aquatische Ökosysteme anhand von ökotoxikologischen Modellexperimenten mit Caenorhabditis elegans, einem bodenlebenden Fadenwurm (Stamm Nematoda). Schwerpunkt der Studie liegt auf der Untersuchung photokatalytischer Effekte der Nanopartikel, sowie deren Effekten auf andere Schadstoffe im Testsystem.

Projektinformation

Anteilig gefördert durch: Pro Exzellenzia
Laufzeit: 2010-2013
Team Mitglieder: Prof. Susanne Heise, PD Dr. Wolfgang Ahlf (TU Hamburg-Harburg), Dr. Judith Angelstorf

Kooperationspartner:
TUHH, PD Dr. Wolfgang Ahlf
Umweltbundesamt

Diese Studie beteiligt sich am „Sponsorship Programme for Testing of Manufactured Nanomaterials“ der OECD.

Publikationen

Angelstorf, J.S., Ahlf, W., von der Kammer, F., Heise, S. (2014): Impact of particle size and light exposure on the effects of TiO₂ nanoparticles on Caenorhabditis elegans. Environmental Toxicology and Chemistry, accepted manuscript DOI: 10.1002/etc.2674.
Nickel, C., Angelstorf J., Bienert, R., Burkart, C., Gabsch, S., Giebner, S., Haase, A., Hellack, B., Hollert, H., Hund-Rinke, K., Jungmann, D., Kaminski, H., Luch, A., Maes, H., Nogowski, A., Oetken, M., Schaeffer, A., Schiwy, A., Schlich, K., Stintz, M., Kammer, F., Kuhlbusch, T.J. (2014): Dynamic light-scattering measurement comparability of nanomaterial suspensions. J Nanopart Res 16: 1-12.

Poster

Angelstorf, J., Ahlf, W., Heise, S. (2013). „Effects of TiO 2 Particles on Caenorhabditis elegans: Impact of Size and Light Exposure” Posterpräsentation, SETAC Europe Glasgow, Mai 2013.

Angelstorf, J., Ahlf, W., Heise, S. (2012). „Photocatalytic Effects of TiO2 Nanoparticles: Is there an Impact on the Ecotoxicity of PAHs?” Poster SETAC World Berlin, 23.05.2012

Angelstorf, J., Ahlf, W., Heise, S. (2011). „Ecotoxicity of photocatalytically active titanium dioxide nanoparticles: A model  study with Caenorhabditis elegans.” Poster, SETAC Europe Mailand, 18.05.20011