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Abbau von Kohlenstoff-Nanoröhrchen durch Enzyme in weißen Blutzellen möglich

Eine von der EU finanzierte Studie über Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die von Forschern in Irland, Schweden und den USA durchgeführt wurde, hat gezeigt, dass diese außergewöhnlich starken Moleküle von einem Enzym in den weißen Blutzellen zu Wasser und Kohlenstoff abgebaut werden k...

Eine von der EU finanzierte Studie über Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die von Forschern in Irland, Schweden und den USA durchgeführt wurde, hat gezeigt, dass diese außergewöhnlich starken Moleküle von einem Enzym in den weißen Blutzellen zu Wasser und Kohlenstoff abgebaut werden können. Die in der Zeitschrift Nature Nanotechnology veröffentlichte Entdeckung ...gibt berechtigten Anlass zu der Hoffnung, dieses neue Material auf sichere Weise medizinisch und industriell anwenden zu können. Die Erkenntnisse sind ein Ergebnis des NANOMMUNE-Projekts ("Comprehensive assessment of hazardous effects of engineered nanomaterials on the immune system"), das mit 3,36 Mio. EUR unter dem Themenbereich "Nanowissenschaften, Nanotechnologien, Werkstoffe und neue Produktionstechnologien" des Siebten Rahmenprogramms der EU (RP7) gefördert wird. Kohlenstoff-Nanoröhrchen sind zylindrische, technologisch erzeugte Kohlenstoffmoleküle, die leichter und fester als Stahl sind und einzigartige elektrische Eigenschaften besitzen. Sie werden in verschiedenen Branchen eingesetzt, etwa bei der Herstellung von Siliziumchips, Elektronik und Sportgeräten. Kohlenstoff-Nanoröhrchen werden in riesigen Mengen produziert, was Folgen für den Gesundheitsschutz am Arbeitsplatz hat. Außerdem werden sie bei der Entwicklung neuer Arzneimittel und anderer medizinischer Anwendungen verwendet. Deshalb wird ihr Verhalten in lebenden Organismen sehr intensiv untersucht. Die Forscher von NANOMMUNE versuchen die Lücken in unserem Wissen über die möglicherweise gesundheitsschädlichen Folgen von technologisch erzeugten Nanowerkstoffen auf das menschliche Immunsystem zu schließen. "Bisherige Studien haben gezeigt, dass Kohlenstoff-Nanoröhrchen zur Einführung von Medikamenten oder anderen Substanzen in den menschlichen Körper genutzt werden könnten", erklärte Dr. Bengt Fadeel vom Institut für Umweltmedizin am Karolinska Institutet in Schweden. "Das Problem war, nicht zu wissen wie der Abbau von Nanoröhrchen vor sich geht, die zu einer unerwünschten Toxizität führen und Gewebeschäden auslösen können. Unsere Studie zeigt jetzt, wie diese auf biologische Weise in harmlose Bestandteile abgebaut werden können." Neueste Experimente an Mäusen haben gezeigt, dass Tiere, die Kohlenstoff-Nanoröhrchen durch Inhalieren oder durch Injektion in den Bauchraum ausgesetzt sind, das Material nicht abbauen können, wodurch schwere Entzündungen oder auch Gewebeveränderungen hervorgerufen werden, die in manchen Fällen zu schweren Lungeninfektionen und in anderen zu Krebs führen. Diese Biopersistenz ist vergleichbar mit der von Asbest. Deshalb wird fieberhaft nach Möglichkeiten zur Neutralisierung der Toxizität dieses auf technologische Weise erzeugten Werkstoffs gesucht. Die Forscher untersuchten die Auswirkungen des Enzyms Myeloperoxidase (MPO), das in weißen Blutzellen (Neutrophile) vorkommt, auf Kohlenstoff-Nanoröhrchen in vitro und an Mäusen. Sie entdeckten, dass das Enzym tatsächlich die Nanoröhrchen zu Kohlenstoff und Wasser abbauen kann. Sobald der Abbau erfolgt war, verursachten diese in den Mäuselungen auch keine Entzündungen mehr. "Das bedeutet, dass es eine Möglichkeit geben könnte, Kohlenstoff-Nanoröhrchen ungefährlicher zu machen, etwa im Fall eines Werkunfalls", so Dr. Fadeel. "Doch sind die Erkenntnisse auch für die Zukunft der Nanoröhrchen für medizinische Zwecke relevant." Die Forscher spekulierten, dass die Lungenentzündung bei den Mäusen, die Kohlenstoff-Nanoröhrchen ausgesetzt waren, eventuell auf die hohe Konzentration des verwendeten Materials zurückzuführen sei, wodurch die Abbaufähigkeit des Enzymsystems der Neutrophilen überfordert war. Das neue Wissen über den hMPO-vermittelten biologischen Abbau dieses Materials bereitet den Weg für seinen Einsatz in biomedizinischen Anwendungen wie etwa den Transport von Medikamenten, "wenn dieses in angemessenen und sofort abbaubaren Konzentrationen verwendet wird." NANOMMUNE wird von Dr. Fadeel koordiniert und besteht aus 13 Forschungsgruppen in Europa und den USA.

Länder

Irland, Schweden

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