Der Zusammenhang zwischen Kohlenstoffnanomaterialien und Asbest
Nanomaterialien, die per definitionem mindestens eine Dimension weniger als 100 nm haben müssen, revolutionieren Komponenten und Geräte in praktisch jedem Bereich. Ihre geringe Größe verleiht ihnen einzigartige Eigenschaften, die sie von größeren Strukturen aus den gleichen Materialien unterscheiden. Es besteht jedoch auch Grund zur Vermutung, dass sie insbesondere für Zellen toxisch sein können. Einige Studien deuten auf eine Ähnlichkeit zwischen MWCNT und Asbest hin. Vertiefte Kenntnisse zur Toxizität fehlen jedoch und technisch hergestellte Nanomaterialien werden immer noch nach der Toxizität ihrer großen Verwandten eingestuft. In dem EU-finanzierten Projekt "Toxicogenomic studies on engineered carbon nanomaterials" (MIRNANO) wollen Wissenschaftler die Effekte von MWCNT und Asbest auf menschliche bronchiale Epithelzellen miteinander vergleichen, insbesondere in Bezug auf die Rolle von microRNA (miRNA). miRNA sind kleine einzelsträngige nicht-kodierenden RNA-Moleküle, von denen man annimmt, dass sie die Expression von RNA-Genen regulieren, die von DNA transkribiert, aber noch nicht in ein Protein translatiert wurden. Sie sind besonders stabil und stellen deshalb ein vielversprechendes Ziel für Therapien dar. Parallel dazu war die Entwicklung von in-vitro und rechnerischen Methoden für die Evaluation ein wichtiges Ziel im Einklang mit den Bemühungen, Tierversuche zu reduzieren. Das Team führte physikalisch-chemische Untersuchungen von fünf verschiedenen MWCNT mit unterschiedlichen Geometrien durch, ein sphärisches Kohlenstoffnanomaterial, Asbest (positive Kontrolle) und Glaswolle (negative oder nicht-toxische Kontrolle). Die zwei langen, stabförmigen MWCNT waren am stärksten zytotoxisch. Mittels fortschrittlicher Spektrometrie stellte man fest, dass diese beiden MWCNT eine einzigartige, nicht identifizierte Radikale bildeten, deren Vorhandensein mit dosisabhängiger Zytotoxizität in Verbindung gebracht wird. Für eine der MWCNT, die sogenannte Mitsui-7-Variante, erwies sich, dass sie asbestartige Wirkungen in menschlichen und tierischen Zellen induzierte. Die Wissenschaftler untersuchten genomweite Veränderungen der miRNA und RNA-Expression während einer zweitägigen Exposition. Bei den Mitsui-7-MWCNT entdeckte man signifikante Korrelationen zwischen Veränderungen bei Boten-RNA/miRNA und mitochondrialer Dysfunktion, was zur Erstellung eines Manuskripts zur Veröffentlichung führte. MIRNANO brachte wichtige Erkenntnisse zur Zytotoxizität von einer in Verbraucherprodukten häufig verwendeten MWCNT. Das Projekt zeigte auch Möglichkeiten zur Reduzierung und letztlichen Vermeidung von Tierversuchen auf. Die Beiträge werden zu einer besseren Regulierung von technisch hergestellten Nanomaterialien beitragen, um in den nächsten 20 Jahren verheerende Krankheiten zu verhindern.
