Auf dem Weg zur realistischen Ökotoxizitätsbeurteilung von Nanopartikeln
Die Nanotechnologie, die Wissenschaft von allen Dingen in kleinster Dimension, hat Produkte und Verfahren in Bereichen wie Unterhaltungselektronik, Energie oder Kosmetik verändert. Allerdings könnten die Eigenschaften, die Nanomaterialien so einzigartig und interessant machen - vor allem aufgrund ihrer chemischen Reaktivität und elektrischen und magnetischen Effekte in dem Zusammenhang -, Ökotoxizität für empfindliche mikrobiellen Ökosysteme in Wasser und Boden bergen. Mit Unterstützung durch die EU für das Projekt MICRONANOTOX (Microbial community nano-ecotoxicology: interplay between effects on structure and the consequent effects on function) befassten sich Wissenschaftler mit der Notwendigkeit für eine realistischere Gefahren- und Risikobewertung für die Belastung durch Nanopartikel. Sie entschieden sich für zwei der wichtigsten kommerziell entwickelten NP, Silber und Zinkoxid, und untersuchten die Effekte bei umweltrelevanten Konzentrationen. Aufmerksamkeit widmete man auch der Frage, wie NP von ihrer jeweiligen Umgebung durch Interaktion beeinflusst werden, die ihre Strukturen oder Eigenschaften ändern können. Die Forschung unterstrich die Schwierigkeiten bei der Messung und Analyse von NP-spezifischen Langzeitauswirkungen auf mikrobielle Populationen in wässrigen Umgebungen aufgrund unzureichender Empfindlichkeit der verbreiteten Analysetechniken. Die Messung im Boden wurde durch das hohe Vorkommen von natürlichen Teilchen kompliziert. Das Team war in der Lage, Wechselwirkungen zwischen den mikrobiellen Gemeinschaften und den Nanopartikeln zu beobachten. Zum Beispiel gaben die Mikroben Substanzen ab, die zur Bildung von sogenannten Öko-Kronen mit natürlichen organischen Makromolekülen um die NP herum führen. Wissenschaftler wendeten auch die etablierte, von Kultivierung unabhängige Community-Fingerprinting-Methode an, die als terminaler Restriktionsfragmentlängenpolymorphismus bezeichnet wird. Sie fanden heraus, dass sich die Messung der biologischen Vielfalt sowohl in terrestrischen als auch in aquatischen mikrobiellen Gemeinschaften nicht gut für die Erfassung von NP-induziertem Stress bei niedrigen NP-Konzentrationen eignet. Zeiteffekte waren wichtiger als stressbedingte, sodass es schwierig ist, bei Langzeitbelichtungen zwischen NP-Stresseffekten und zeitbezogenen Auswirkungen, die nicht von NP stammten, zu unterscheiden. Dieses Projekt trug dazu bei, die Notwendigkeit einer realistischeren Gefahren- und Risikobewertung von Nanopartikeln für mikrobielle Gemeinschaften anzugehen, vor allem in dem es den Weg aufzeigte, den die zukünftige Forschung gehen muss. Neben technischen Schwierigkeiten von aktuellen Analyseverfahren muss die zukünftige Forschung Wechselwirkungen zwischen den Metallnanopartikeln und den Mikroben berücksichtigen, da sie die Eigenschaften der NP selbst stark beeinflussen.
Schlüsselbegriffe
Ökotoxizität, Nanopartikel, Nanotechnik, mikrobielle Ökosysteme
