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10.02.2020

Wann Imprägniersprays auf die Lunge schlagen

Wie Zellen der Atemwege auf winzige Schwebeteilchen aus Imprägniersprays (Nanopartikel aus Aerosolen) reagieren, welche Wechselwirkungen die Bestandteile der Sprays Lösungsmittel und Zusatzstoffe) mit den enthaltenen Nanopartikeln haben und welche biologischen Folgen sich daraus ergeben, hat ein internationales Wissenschaftlerteam aus Deutschland, dem europäischen Ausland und den USA untersucht.

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Was geschieht, wenn Nanopartikel aus Imprägniersprays in die Lunge gelangen? Lösen sie dort Entzündungen aus oder schädigen gar das Lungengewebe? Diese Fragen haben Fachleute aus Deutschland, dem europäischen Ausland und den USA in den vergangenen drei Jahren im Rahmen des internationalen Forschungsprojekst „NANOaers“ unter der Leitung des Bundesinstituts für Risikobewertung (BfR) bearbeitet. Die Ergebnisse wurden jetzt auf dem Abschlussworkshop des Projektes vom 21. bis 22. Januar 2020 vorgestellt. Die Experimente mit Nanopartikeln aus Silber oder Cerdioxid zeigten, dass nicht nur die Eigenschaften der Teilchen (wie z. B. deren Größe) die Wirkung auf das Lungengewebe beeinflussen. Auch in den Sprays enthaltene Lösungsmittel und Zusatzstoffe (Additive) verändern die Reaktion der Aerosole mit Lungenzellen. Additive waren in diesem Fall Stoffe, die Lösungen stabilisieren und die schmutzabweisenden Eigenschaften der Imprägniersprays steigern.

Nanospray-Produkte bestehen aus Partikel-Flüssigkeitsgemischen, die beim Versprühen in Aerosole umgewandelt werden. Bestehend aus kleinsten, luftgetragenen Partikel-Flüssigkeitströpfchen können diese beim Einatmen bis tief in die Lunge gelangen.

Bei ihren Experimenten kombinierten die Forschenden die Geräte zur physikalischen Aerosolanalyse und für Toxititätstests mit Zellkulturen mit einer speziell entwickelten Sprühkammer – ein Air-Liquid-Interface, in dem menschliche Lungenzellen mit Aerosolen in Kontakt gebracht werden. Anschließend wurde untersucht, inwieweit die Zellen Partikel aufnahmen und welche Konsequenzen diese Aufnahme hatte. Dabei konnten etwa Entzündungszeichen in den Zellen ermittelt und deren Überlebensfähigkeit geprüft werden.

Bei den Versuchen mit Silber- und Cerdioxid-Nanopartikeln zeigte sich, dass sich nur ein Teil der Aerosole aus der Sprühkammer auf den Zellen niederschlägt. Wie groß dieser Anteil ist, hängt zum einen von der Zusammensetzung der Nanospraylösung ab, also vom jeweiligen Lösungsmittel und den zugefügten Additiven. Doch auch die Art des Sprühens spielt eine Rolle. Wenige und kurze Sprühstöße bedeuteten eine geringere Aufnahme durch die Zellen. Zudem sind der Abstand zur Sprühdüse und die Ventilation des Systems wichtige Faktoren, bei realer Anwendung also etwa die Raumgröße oder geöffnete Fenster. Weiterhin zeigten die Versuche, dass der durch das AerosolAerosol
Unter Aerosolen versteht man allgemein ein Gemisch (bzw. ein mehrphasiges System) von Gasen (insbesondere Luft) mit unregelmäßig verteilten Feststoff-Teilchen (zum Beispiel Staub, Faserstaub, Rauch) oder mit Flüssigkeits-Anteilen. Stäube sind Gemische aus unregelmäßig verteilten festen Teilchen in Gasen, die durch mechanische Arbeiten oder Aufwirbelung entstehen. Faserstäube sind Gemische aus unregelmäßig verteilten Fasern (organischen oder anorganischen Ursprungs – zum Beispiel Asbest) in Gasen. Rauche sind feinste Gemische aus festen Teilchen in Gasen, die durch thermische Prozesse entstehen (zum Beispiel Schweißrauch oder Metalloxidrauch) oder bei Verbrennungsvorgängen (zum Beispiel Ruß oder Flugasche).
an den Zellen verursachte Schaden wesentlich von den beteiligten Lösungsmitteln und Additiven mitbestimmt wird.

Quelle: Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR)