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Online-Bibliothek fördert die Entwicklung von Nanomaterial

Ein EU-finanziertes Projekt erleichtert die Arbeit in der Nanotechnologieentwicklung erheblich. Es hat eine Bibliothek der vollständigen chemischen und physikalischen Eigenschaften von 69 Nanomaterialien erstellt, die über eine Cloud-Plattform frei verfügbar ist.

Digitale Wirtschaft

Nanomaterialien haben Einzug in unser Leben gehalten und unterstützen die Verbesserung – oder gar die Revolutionierung – zahlreicher Wirtschaftsbereiche. In der Kosmetikindustrie dienen mineralische Nanopartikel der Entwicklung von Sonnenschutzmitteln, die einen verbesserten Schutz vor schädlicher Sonnenstrahlung bieten, für die Sportbranche können mithilfe von Kohlenstoffnanoröhren leichtere und optimierte Baseballschläger hergestellt werden und die Medizin profitiert von einem effektiveren Wirkstofftransport an die betroffenen Stellen im Körper. Doch diese Beispiele sind nur die Spitze des Eisbergs. Nanomaterialien finden darüber hinaus auch in der Elektronik, in der Energie-, Bau- und Automobilwirtschaft sowie in der Verteidigung Anwendung – um nur einige Branchen zu nennen. Doch wie steht es um deren mögliche schädliche Auswirkungen? Zwar sind Nanomaterialien für uns in vielerlei Hinsicht von Nutzen, doch es bestehen auch Bedenken in Bezug darauf, dass bisher nur sehr wenig über die möglichen Auswirkungen der Exposition gegenüber diesen Materialien auf Mensch und Umwelt bekannt ist. Aus diesem Grund stellt das EU-finanzierte Projekt NanoSolveIT einen neuartigen integrierten Prüfungs- und Bewertungsansatz (Integrated Approach to Testing and Assessment, IATA) für Nanomaterialien vor. Der IATA soll zur Bestimmung kritischer Eigenschaften von Nanomaterialien verwendet werden, die für deren schädliche Wirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt oder für deren Funktionen in High-Tech-Anwendungen verantwortlich sind. Außerdem wird der Ansatz als Entscheidungshilfesystem umgesetzt, das über eine eigenständige quelloffene Software und eine Cloud-Plattform zur Verfügung stehen wird. Dr. Antreas Afantitis, Geschäftsführer des zypriotischen Unternehmens für In-silico-Arzneimittelentwicklung NovaMechanics Ltd, welches das NanoSolveIT-Projekt koordiniert, merkt in einer auf der Website „EIN Presswire“ veröffentlichten Pressemitteilung zu den bisherigen Projekterfolgen an, dass „das Projekt in den letzten beiden Jahren bereits einige sehr eindrucksvolle Ergebnisse erzielt hat, darunter über 30 Publikationen. Somit ist das Projekt eines der aktivsten in der Welt der Nanomaterialien“. Zu diesen Erfolgen zählt eine frei zugängliche Online-Bibliothek, die die vollständigen physikalischen und chemischen Eigenschaften von 69 Nanomaterialien sowie berechnete molekulare Deskriptoren enthält, die den Wert der verfügbaren Informationen steigern.

Belastbare Daten für die Charakterisierung von Nanomaterialien

Der reichhaltige Datensatz, der mehr als 70 Deskriptoren je Nanomaterial umfasst, wurde zur Entwicklung eines In-silico-Arbeitsablaufs eingesetzt, mit dem sich das Zeta-Potential – ein Maß für die effektive Oberflächenladung – von Nanomaterialien vorhersagen lässt. Diese Vorhersage basierte auf Deskriptoren, die als Teil eines „Safe-by-Design“-Ansatzes verwendet werden können. Bei diesem Ansatz wird im Prozess der Nanomaterialentwicklung die Sicherheit frühestmöglich berücksichtigt, um Gesundheits- und Umweltrisiken vorzubeugen. „Einer der Faktoren, die eine breite Anwendung von In-silico-Ansätzen behindern, ist das Fehlen großer Mengen qualitativ hochwertiger Daten oder von Daten mit hinreichenden Metadaten, die die Interoperabilität der Datensätze und deren Verknüpfung zu größeren Datensätzen ermöglichen“, stellt Prof. Iseult Lynch vom NanoSolveIT-Projektpartner, der Universität Birmingham, in derselben Pressemitteilung fest. Das Projekt trägt dazu bei, diese Lücke zu schließen, indem es die Bibliothek berechneter und experimenteller Deskriptoren sowie Einzelheiten dazu, wie sie berechnet wurden, (im MODA-Vorlagenformat) für Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sowie Interessierte frei zugänglich bereitstellt. Das Analogie-Vorhersagemodell für das Zeta-Potential ist als Webdienst über die NanoSolveIT-Cloud-Plattform sowie das EU-finanzierte Projekt NanoCommons verfügbar. Dies ist ein wichtiger Schritt hin zum Ziel von NanoSolveIT (Innovative Nanoinformatics models and tools: towards a Solid, verified and Integrated Approach to Predictive (eco)Toxicology (NanoSolveIT)), barrierefreie, benutzungsfreundliche und zuverlässige Nanoinformatikmodelle zu erstellen, die in nanosicherheitsbezogenen Regulierungs- und Industrieprozessen bestehende Hindernisse beseitigen. Weitere Informationen: NanoSolveIT-Projektwebsite

Schlüsselbegriffe

NanoSolveIT, Nanomaterial, Zeta-Potential, Nanoinformatik, molekularer Deskriptor, Cloud-Plattform