24/05/2016
Door Ad Spijkers
Tot nu toe is niet duidelijk hoe in het milieu terecht gekomen of in producten toegepaste synthetische nanomaterialen inwerken op mensen, dieren en planten. Partners in het NanoUmwelt project hebben een methode ontwikkeld, die in milieumonsters de kleinste hoeveelheden nanomaterialen kunnen opsporen.
Nanodeeltjes worden in veel consumentenproducten verwerkt. Maar het is onbekend hoe ze inwerken op het milieu en in welke hoeveelheden en vormen ze aanwezig zijn. De hoeveelheden zijn zo gering en de deeltjes zo klein, dat het moeilijk is ze in het milieu aan te tonen. Dat mogelijk maken is het doel van het NanoUmwelt-project.
ng/dm3
Als eerste mijlpaal is een interdisciplinair team van milieu- en menselijke toxicologen, fysici, chemie en biologen er in geslaagd een methode te ontwikkelen die nanomaterialen in uiteenlopende milieumonsters in concentraties van nanogrammen per liter (ng/dm3) aantoont. Dat komt overeen met een half suikerklontje in een watermassa ter grootte van duizend wedstrijdzwembaden.
Met de nieuwe methoden kunnen niet alleen veel nanomaterialen in heldere vloeistoffen, maar ook heel weinig deeltjes in complexe stofmengsels als rivierwater, menselijk bloed en unie en bodemmonsters worden opgespoord. Via Field Flow Fractioning (FFF) is het mogelijk complexe heterogene stofmengsels uit vloeistoffen en deeltjes in afzonderlijke componenten te scheiden en daarbij de vaste bestanddelen naar grootte te sorteren.
Om de aanwezigheid aan te tonen, moeten de milieumonsters op de juiste wijze zijn geprepareerd. Onderzoekers van het Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik (IBMT) maakten rivierwater, menselijke urine en weefsels van vissen gereed voor het FFT-apparaat door ze met speciale enzymen te prepareren. Bij dit proces mogen de nanomaterialen niet worden verstoord of veranderd alleen dan kunnen de werkelijke hoeveelheden en vormen van de nanomaterialen in het milieu worden aangetoond.
Celcultuurmodellen
Nanomaterialen kunnen langs verschillende wegen (onder meer via afvalwater) in het milieu terechtkomen. Ze worden vermoedelijk langs biologische barrières als longen of darmen door mensen en dieren opgenomen. Het projectteam bootste deze processen in Petrischaaltjes na om te begrijpen hoe nanomaterialen deze barrières overwinnen.
Het IBMT-team kon in de eerste fase van het project verschillende celcultuurmodellen voor het transport van nanomaterialen over biologische hindernissen ontwikkelen. Het Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie (IME) ontwikkelde uit pluripotente stamcellen een model voor het onderzoek naar cardiotoxiciteit ontwikkelde. Projectpartner Empa (CH) realiseerde een placenta-barrière-model voor de studie naar het nanomateriaaltransport tussen moeder en kind.
In de volgende stap willen de samenwerkingspartners met de methode concentraties nanodeeltjes in verschillende milieumonsters meten en de bepaalde waarden analyseren om zo het gedrag van nanomaterialen in het milieu en hun potentiële gevaar voor mens, dier en milieu beter inschatten. Het volgende doel is nog kleinere hoeveelheden deeltjes aan te tonen. De wetenschappers willen met speciale filters storende elementen uit de milieumonsters verwijderen. Daarnaast werken ze aan nieuwe preparatietechnieken.
De foto toont uitsneden uit microscoopopnamen van een menselijke vetcel; links onbehandeld, rechts besmet met goud-nanodeeltjes. De deeltjes hopen zich op in de vetcel. (foto: Fraunhofer-IBMT)