Welche Auswirkungen haben Mikro- und Nanoplastik auf die menschliche Gesundheit?

News / 04. Juni 2021

Hochpersistente Kunststoffabfälle gelangen über viele Wege in unsere Umwelt, verwittern dort langsam und zersetzen sich in Mikro- und Nanopartikel. Aufgrund ihrer Hydrophobizität und ihrer geringen Größe können diese Partikel Schadstoffe binden und transportieren. Welche Toxizität sie besitzen, wo sie verbleiben und welchen Schaden sie im menschlichen Körper verursachen, erforscht das Fraunhofer IKTS gemeinsam mit seinen Partnern im EU-Projekt »PlasticsFatE«.

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Kunststoffabfälle in unserer Umwelt verwittern und zersetzen sich in Mikro- und Nanopartikel.
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Charakterisierung von Nanomaterialien und Mikroplastik: Suspensionen gleicher Konzentration, aber unterschiedlicher Partikelgrößen.
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Künstliche Alterung von Mikro- und Nanoplastik im Labor zur anschließenden Bewertung ihrer Toxizität.

Ein Grund für die bisher unzureichenden Kenntnisse ist die begrenzte Verfügbarkeit relevanter Analyse- und Testmethoden. Im Projekt soll daher das Verständnis über die gesundheitlichen Auswirkungen von Mikro- und Nanoplastik, zugehörigen Additiven sowie adsorbierten Schadstoffen erweitert werden. 28 internationale Partner entwickeln hierfür in den kommenden vier Jahren validierte und robuste Methoden, die für eine maßgeschneiderte Risikobewertungsstrategie erforderlich sind.  Mit ihnen kann bestimmt werden, wie viele Kunststoffpartikel im Körper verbleiben und welche Auswirkungen diese haben. Damit wird der Grundstein für international akzeptierte Richtlinien gelegt und ein nachhaltiges Management von Kunststoffpartikeln etabliert.

Das Fraunhofer IKTS bringt hierbei seine langjährigen Kompetenzen im Bereich der Pulver- und Suspensionscharakterisierung ein, insbesondere zur Bewertung von Nanomaterialien und Mikroplastik. Im Rahmen des Projekts untersuchen die Forschenden, wie gut sich ausgewählte Methoden – beispielsweise Brunauer-Emmett-Teller-Methode (BET), Dynamische Lichtstreuung (DLS) oder Nanopartikel-Tracking-Analyse (NTA) – zur Identifizierung, Charakterisierung und Quantifizierung von Mikro- und Nanopartikeln eignen und adaptieren diese. Um die Kinetik der Oberflächeneigenschaftsänderungen in Medien zu verfolgen, werden zudem integrierte Techniken entwickelt.

Als Grundlage dafür muss allerdings eine einheitliche Dispergierung der Mikro- und Nanopartikel in den wässrigen Medien sichergestellt werden, was aufgrund der sehr unterschiedlichen Größe, Form und Oberflächeneigenschaften (Ladung, Hydrophobie/Hydrophilie) sowie Konzentration und Art der Additive, eine große Herausforderung ist. Standardisierte Dispersionsprotokolle des Fraunhofer IKTS sollen hierbei helfen, wobei Ex-vivo-Flüssigkeiten und Flüssigkeiten, die die reale Umgebung simulieren, berücksichtigt werden. Als biologisch relevante Flüssigkeiten werden u. a. künstliche Lungenauskleidungsflüssigkeit, Magen-Darm-Flüssigkeit sowie Serum genutzt.

Darüber hinaus konzentriert sich das Fraunhofer IKTS in seinen Untersuchungen auf die Auslaugung und Readsorption von Additiven aus Mikroplastik. Diese Prozesse werden direkt von natürlichen organischen Stoffen, Proteinen, Metaboliten und anderen Kolloiden in den Medien beeinflusst. Nach der Etablierung einer Analysemethode für Basiskunststoffpartikel mit einer geringen Menge an Additiven wird das IKTS ein weiterführendes Verfahren entwickeln, das die Wirkung von Additiven und deren Leachates aus Verbraucherprodukten einbezieht.