Im Rahmen des 7. Forschungsrahmenprogramms der EU startet derzeit ein Projekt von zwölf europäischen Einrichtungen, in dem innerhalb von vier Jahren neue Erkenntnisse zur Sicherheit von Nanomaterialien gewonnen werden sollen. Koordinator des Projekts ist Albert Duschl, Univ.-Prof. für Biochemie und seit 2003 auch Vizerektor für Forschung an der Universität. Es handelt sich um das bisher größte EU-Projekt das von der Universität Salzburg koordiniert wurde.

Universitätsprofessor Albert Duschl, Vizerektor für Forschung koordiniert das EU-Projekt. | © Scheinast

Durch den Lichtstrahl werden die Goldnanopartikel sichtbar. | © Kolarik

Professor Duschl koordiniert die internationale Gruppe. | © Kolarik

Dr. Gertie Janneke Oostingh im Labor | © Kolarik

Europaweit sind bereits etwa 500 Produkte auf dem Markt, die Nanomaterialien enthalten. Die Verwendung von Nanopartikeln bietet in vielen Fällen deutliche Vorteile, etwa bei stark wirksamen Sonnenschutzmitteln. Die möglichen Auswirkungen von nanotechnologischen Produkten auf Gesundheit und Umwelt sind bisher jedoch noch nicht ausreichend erforscht.

Im Rahmen des 7. Forschungsrahmenprogramms der EU startet derzeit ein Projekt von zwölf europäischen Einrichtungen, in dem innerhalb von vier Jahren neue Erkenntnisse zur Sicherheit von Nanomaterialien gewonnen werden sollen. Ein weiteres Ziel ist dabei die hochkarätige Ausbildung von zukünftigen Expertinnen und Experten auf diesem Gebiet. Das Projekt mit einem Finanzvolumen von € 3.25 Mio. Euro wird von der Universität Salzburg geleitet. Koordinator des Projekts ist Albert Duschl, Univ.-Prof. für Biochemie und seit 2003 auch Vizerektor für Forschung an der Universität. Es handelt sich um das bisher größte EU-Projekt das von der Universität Salzburg koordiniert wurde.

Nanopartikel in Haushaltsprodukten, Kosmetika und Lebensmitteln

In Europa sind inzwischen fast 500 Produkte auf dem Markt http://www.anec.org/attachments/ANEC-PR-2010-PRL-012.pdf, weltweit sind es mehr als 1000 http://www.nanotechproject.org/, die Nanomaterialien enthalten. Nanopartikel finden sich in  Gegenständen des täglichen Lebens, etwa Verpackungsmaterial, aber auch in Lebensmitteln und Kosmetika. „Viele von uns haben Nanotechnologie schon am eigenen Leib erfahren, ohne es zu wissen“, sagt Albert Duschl. Eine Nanoschicht aus Titandioxid dient beispielsweise in Sonnencremes als UV-Filter. Diese Stoffe filtern das UV-Licht wesentlich besser als herkömmliche chemische Substanzen und haben den Vorteil, dort liegen zu bleiben, wo man sie aufgetragen hat. Außerdem rufen sie keine Allergien hervor. Haushaltsprodukte, wie Schneidebretter, Aufbewahrungsbehälter oder Messer werden wiederum mit Nanosilber beschichtet, das antibakteriell wirkt.

Als Nano-Food werden alle künstlich erzeugten oder veränderten Nahrungsmittel bezeichnet, denen mittels Nanotechnologie über Nanopartikel bestimmte Eigenschaften zugewiesen werden. Der Umfang der möglichen Eigenschaften reicht von bestimmten Geschmacksrichtungen, Farben oder Konsistenzen. Beispielsweise könnte sich saure Milch rot färben oder das Altern von Schokolade könnte mit Nanopartikeln verlangsamt werden, sodass sie länger appetitlich aussieht.

Nachdem bislang noch keine ausreichenden Erkenntnisse über Unverträglichkeiten und gesundheitliche Risiken bestehen, wird bei diesem Forschungsprojekt wissenschaftliches Neuland betreten. „Die Risiken der Nanotechnologie können mit derzeitigen Methoden kaum zuverlässig abgeschätzt werden. Es geht uns um Sicherheit am Arbeitsplatz, für den Konsumenten und für die  Umwelt“, so Albert Duschl.  Für den Konsumenten ist nicht immer erkennbar, ob ein Produkt Nanomaterialien enthält oder nicht. Es gibt bisher allerdings in vielen Fällen auch keine zuverlässigen Methoden um die Unschädlichkeit oder die mögliche Schädlichkeit nachweisen zu können.

Aufgrund ihrer Kleinheit werden Nanopartikel von menschlichen Zellen aufgenommen und verteilen sich im gesamten Körper. Sie dringen in Organe ein und gelangen sogar ins Gehirn.  Die gesundheitlichen Wirkungen solcher möglichen Interaktionen sind teilweise noch unbekannt. Die Möglichkeiten zum gezielten Einsatz von Nanopartikeln in Diagnose oder Therapie von Erkrankungen werden von der Nanomedizin intensiv erforscht. Als Kontrastmittel werden Nanopartikel bereits erfolgreich in der Klinik eingesetzt.

Wirkung von Nanomaterialien auf das Immunsystem

Passend zum Profil der universitären Schwerpunkts „Biowissenschaften und Gesundheit“ beschäftigt sich die Arbeitsgruppe Duschl im Projekt NanoTOES besonders mit Wirkungen von Nanomaterialien auf das Immunsystem. Da das Immunsystem dafür spezialisiert ist Fremdkörper zu erkennen und auch zu bekämpfen sind körperfremde Partikel ein möglicher Stimulus für das Immunsystem. Neuere wissenschaftliche Arbeiten, unter anderem aus dem Team von Albert Duschl zeigen auf, dass komplexe und nicht vorhersagbare Wechselwirkungen auftreten. Nanopartikel sind mit einer Größe bis 200 nm (1 Million nm = 1 mm) in der gleichen Größenordnung wie etwa Viren, so dass eine Interaktion mit Immunzellen durchaus naheliegend ist. Da Material, Oberfläche, elektrische Ladung und eine Reihe anderer Einzelheiten dafür eine große Rolle spielen ist die Untersuchung dieser Phänomene schwierig, hat aber im Rahmen der hier möglichen Zusammenarbeiten mit Expertinnen und Experten für unterschiedliche Gebiete ein großes Potenzial um neue Erkenntnisse zu gewinnen.

Europaweites Projekt der Risikoforschung zur Nanotechnologie

Es fehlt bisher ein klares Bild über mögliche langfristige Wirkungen solcher neuartiger Materialien. Bislang gibt es noch keine geeigneten Testverfahren, um alle relevanten Aspekte zu untersuchen.

Der Titel des Projekts, „NanoTOES“, steht für Nanotechnology: Training of Experts in Safety. Die Universität Salzburg positioniert sich damit in einem Forschungsgebiet das wissenschaftlich hochattraktiv ist, dabei aber auch eine hohe Relevanz für Wirtschaft und Gesellschaft hat. Die zunehmende Verwendung von innovativen Nanomaterialien verlangt eine verantwortungsbewusste Überprüfung von möglichen Risiken am Arbeitsplatz, für Konsumenten und für die Umwelt, was wegen der Vielfalt an neuen Nanomaterialien einen sehr hohen Forschungsbedarf mit sich bringt. Die Forschung auf diesem Gebiet wird von der EU innerhalb des 7. Rahmenprogramms mit bedeutenden Mitteln vorangetrieben. „Da noch weitere europäische Nano-Projekte für die Universität Salzburg zu erwarten sind, können wir uns auf einem aktuellen und wichtigen Gebiet als eine international bedeutende Forschungsstätte positionieren. Diese Chance zu nützen ist das Ziel der Universität“, betont Duschl.

Initial Training Network: Ausbildung von Nanospezialisten

Wesentliches Element dieser angestrebten Risikoforschung ist die Ausbildung von Nanospezialisten. Da dieses Gebiet völlig neu ist und sich in rascher Entwicklung befindet, gibt es nicht einmal eine klare Vorstellung davon was solche Spezialisten überhaupt können sollten.

Im Rahmen der Marie Curie Aktionen des 7. Rahmenprogramms finanziert die Europäische Union daher ein sogenanntes „Initial Training Network“. Dabei werden 11 Doktoranden und Doktorandinnen sowie zwei Postdocs jeweils eigene Forschungsprojekte durchführen, die durch die europäische Vernetzung besonders exzellente Forschungsmöglichkeiten und Ausbildungsangebote erhalten werden. An dem Projekt sind 12 Institutionen aus 9 Ländern beteiligt. Der Koordinator des Projekts ist Univ.-Prof. Dr. Albert Duschl vom Schwerpunkt Biowissenschaften und Gesundheit / Fachbereich Molekulare Biologie der Universität Salzburg.

Initial Training Networks (ITN) sind von der EU wie internationale Doktoratskollegs angelegt, wobei wie in diesem Fall auch Postdocs einbezogen werden können. Ziel ist es eine exzellente Forschung mit einer ebenso exzellenten Ausbildung zu vereinen und damit aktuelle wissenschaftliche Gebiete abzudecken, in denen die EU einen großen Forschungsbedarf sieht. Insgesamt wird das neue ITN durch die EU mit € 3,254,330.00 gefördert. Die Universität Salzburg erhält aus diesem Projekt zwei Stellen (1 PhD, 1 Postdoc), wofür € 544.262 zur Verfügung stehen. Es werden insgesamt 11 Dissertations- und 2 Postdoc-Stellen geschaffen, die derzeit ausgeschreiben sind und ab 1. Mai 2011 besetzt sein sollen. Weitere Teilnehmer des ITN werden in das Doktoratsprogramm der Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Salzburg aufgenommen, so dass sichergestellt wird das auch Personen promovieren können die bei nicht-universitären Partnern arbeiten. Das ITN läuft von 1. 11. 2010 bis 31. 10. 2014.

Initial Training Networks als Exzellenzinstrument

Die Ausschreibung für das hier behandelte ITN ist 2009 erfolgt und war thematisch offen, es konnten sich also Konsortien aus allen Fachrichtungen beteiligen. Es gab 863 Anträge, von denen immerhin 502 alle Qualitätskriterien erfüllten. Da hier allerdings nur eine ausgeprochene Exzellenzförderung angestrebt ist, wurden lediglich die besten 63 Anträge, also 7.4% Prozent bewilligt. „Wir freuen uns, dass das von uns koordinierte Projekt NanoTOES dieses Ziel erreicht hat“, so Duschl.

Durch eine bereits hergestellte enge Vernetzung mit anderen europäischen Projekten zur Nanosicherheit wird der Wert dieses Projekts weiter erhöht. Für die Universität Salzburg ergibt sich damit die Möglichkeit auf diesem für die Zukunft so wichtigen Gebiet im europäischen Rahmen eine wesentliche Rolle zu spielen. „Wir freuen uns auf diese Aufgabe“ sagt Koordinator Albert Duschl.

Kontakt:

Univ.-Prof. Dr. Albert Duschl, Vizerektor für Forschung

Fachbereich Molekulare Biologie

e-mail: 

Tel: 0662-8044-5731 oder DW-2410