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Saar-Uni erforscht Nano- Neben- Wirkungen

So zeichnen sich Nanopartikel (rot) in einer Zelle unter dem Mikroskop ab.

So zeichnen sich Nanopartikel (rot) in einer Zelle unter dem Mikroskop ab.

Saarbrücken. Klein, aber oho – Nanopartikel sind die neuen Stars der Industrie. Sie haben ein riesiges Anwendungspotenzial. Zu den bekannten Beispielen zählen Brillen, die dank Nanotechnik schmutzabweisend werden. Nanoteilchen sind zwischen einem und 100 Nanometer groß – ein Nanometer ist ein millionstel Millimeter. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar ist etwa 2000-mal dicker.

Nach der ersten Begeisterung über die Möglichkeiten der neuen Technik mehren sich nun aber kritische Stimmen, die vor Risiken der Nanoteilchen warnen. Zu wenig ist zum Beispiel darüber bekannt, welche Wirkungen diese Nanopartikel in unserem Körper haben können, wo sie bis ins Innere der Zellen vordringen können.

Mögliche Nebenwirkungen der Nanotechnik will nun das Institut für Neue Materialien (INM) in Saarbrücken erforschen. Die am Campus der Saar-Uni angesiedelte Forschungseinrichtung mit 180 Wissenschaftlern hat Erfahrung in der medizinischen Nanoforschung. Sie entwickelte zum Beispiel Nanobeschichtungen für medizinisches Material, die verhindern, dass sich Mikroorganismen festsetzen.

Was geschieht, wenn der menschliche Körper Nanopartikel aufnimmt? Wie reagieren unsere Körperzellen? Das will Dr. Annette Kraegeloh, Leiterin der Juniorforschungsgruppe Nanotoxizität am INM, herausfinden. „Nanopartikel sind so faszinierend, weil sie außergewöhnliche Eigenschaften haben. Wir wollen wissen, wie diese Eigenschaften auf lebende Zellen und Organismen wirken“, erklärt die Biologin. Denn nur wer diese Wirkmechanismen kenne, könne auch mögliche Risikofaktoren vermeiden.

Das galt bisher als äußerst schwierig. Denn mit herkömmlichen Mikroskopen lassen sich Wechselwirkungen von Nano-partikeln und Zellen nur schlecht untersuchen. Sie können Strukturen deutlich abbilden, die wenigstens 200 Nanometer groß sind. „Nanoteilchen lassen sich so nicht realistisch darstellen“, erklärt Kraegeloh.

Deshalb hat das INM mit finanzieller Hilfe des Bundesforschungsministeriums für über eine Million Euro ein spezielles Mikroskop angeschafft. Mit dem so genannten STED-Mikroskop sind wesentlich schärfere Einblicke in die Nano-Welt möglich. Für eine Untersuchung werden menschliche Zellen mit Nanopartikeln, die zuvor mit speziellen Farbstoffen markiert wurden, in Kontakt gebracht und dann untersucht. Mit einem Laserstrahl werden dabei die farbmarkierten Partikel zum Leuchten gebracht.

So können die Forscher Zellbestandteile und Partikel unter dem Mikroskop sichtbar machen. Der Laserstrahl tastet die Proben schrittweise ab. Mit einem Computerverfahren entsteht aus den einzelnen Fotos ein Gesamtbild, dessen Auflösung mit besonderen technischen Tricks bis auf 50 Nanometer verbessert werden kann. So können die INM-Forscher Nanopartikel in den Zellen wesentlich genauer orten und deren Wechselwirkung mit einzelnen Zellbestandteilen besser beobachten. „Dies könnte ein entscheidender Schritt zu einem gezielten Verständnis von nanotoxikologischen Effekten bedeuten“, so Kraegeloh. Das Institut für Neue Materialien sei weltweit die erste Einrichtung, die Wechselwirkungen von Nanopartikeln und Zellen mit Hilfe dieser neuen Methode untersucht. Christine Pauli
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