Wundermaterial Graphen könnte gefährlich für Mensch und Umwelt sein

Wundermaterial Graphen könnte gefährlich für Mensch und Umwelt sein

@GrapheneAgenda


Die untere Ecke eines Graphenstücks durchdringt eine Zellmembran - mechanische Eigenschaften wie raue Kanten und scharfe Ecken können Graphen für menschliche Zellen gefährlich machen. Der Skalenbalken stellt zwei Mikrometer dar. (Bild: Kane lab/Brown University)


Ich warte schon seit einiger Zeit darauf, eine Schlagzeile nach dem Motto "Wissenschaftler entdecken etwas, was Graphen nicht kann" zu schreiben ... und hier ist sie. Jedermanns Lieblings-Nanomaterial mag eine Fülle von nahezu magischen Eigenschaften haben, aber wie sich herausstellt, könnte es auch schlecht für die Umwelt sein - und schlecht für Sie.


Es ist leicht, sich mitreißen zu lassen, wenn man anfängt, über Graphen zu sprechen. Graphen besteht aus einatomigen Kohlenstoffschichten, ist unglaublich leicht, unglaublich stark, extrem flexibel und leitet sowohl Wärme als auch Strom sehr gut. Seine Eigenschaften versprechen eine regelrechte technologische Revolution in so vielen Bereichen, dass es schon als Wundermaterial bezeichnet wurde.


Aber es ist erst 10 Jahre her, dass Graphen zum ersten Mal im Labor isoliert wurde, und während sich Forscher und Industrie darum bemühen, Graphen aus dem Labor heraus und in eine breite Palette kommerzieller Anwendungen zu bringen, wird weit weniger Geld für die Untersuchung seiner möglichen negativen Auswirkungen ausgegeben.


Zwei aktuelle Studien geben uns einen weniger rosigen Blickwinkel. In der ersten untersuchte ein Team von Biologen, Ingenieuren und Materialwissenschaftlern an der Brown University die mögliche Toxizität von Graphen in menschlichen Zellen. Sie fanden heraus, dass die gezackten Kanten von Graphen-Nanopartikeln, die superscharf und superstark sind, die Zellmembranen in menschlichen Lungen-, Haut- und Immunzellen leicht durchdringen, was auf das Potenzial hindeutet, bei Menschen und anderen Tieren ernsthaften Schaden anzurichten.


Jacob D. Lanphere, ein Doktorand an der UC Riverside, hält eine Probe von Graphenoxid


"Diese Materialien können unbeabsichtigt eingeatmet werden, oder sie können absichtlich injiziert oder als Komponenten neuer biomedizinischer Technologien implantiert werden", sagt Robert Hurt, Professor für Ingenieurwissenschaften und einer der Autoren der Studie. "Deshalb wollen wir verstehen, wie sie mit Zellen interagieren, sobald sie im Körper sind."


Eine weitere Studie eines Teams vom Bourns College of Engineering der University of California, Riverside, untersuchte, wie Graphenoxid-Nanopartikel mit der Umwelt interagieren könnten, wenn sie in Oberflächen- oder Grundwasserquellen gelangen.


Das Team fand heraus, dass in Grundwasserquellen, in denen es wenig organisches Material gibt und das Wasser einen höheren Härtegrad hat, Graphenoxid-Nanopartikel dazu neigen, weniger stabil zu werden und sich schließlich absetzen oder in unterirdischen Umgebungen entfernt werden würden.


Aber in Oberflächenwasser wie Seen oder Flüssen, wo es mehr organisches Material und weniger Härte gibt, blieben die Partikel viel stabiler und zeigten eine Tendenz, weiter zu wandern, besonders unter der Oberfläche.



Eine Verschmutzung mit dieser Art von Nanopartikeln hätte also das Potenzial, organisches Material, Pflanzen, Fische, Tiere und Menschen zu schädigen. Das betroffene Gebiet könnte sich schnell ausbreiten und es könnte einige Zeit dauern, bis es wieder sicher wird.


"Die Situation ist heute ähnlich wie bei Chemikalien und Pharmazeutika vor 30 Jahren", sagt der Co-Autor der Studie, Jacob D. Lanphere. "Wir wissen einfach nicht viel darüber, was passiert, wenn diese technisch hergestellten Nanomaterialien in den Boden oder ins Wasser gelangen. Wir müssen also proaktiv sein, damit wir die Daten zur Verfügung haben, um nachhaltige Anwendungen dieser Technologie in der Zukunft zu fördern."


Zum jetzigen Zeitpunkt ist das Sicherheitsdatenblatt für die industrielle Nutzung von Graphen unvollständig. Es wird als potenziell haut- und augenreizend sowie als potenziell gefährlich beim Einatmen oder Verschlucken aufgeführt. Es gibt keine Informationen darüber, ob es krebserregend oder entwicklungsgefährdend ist.


Aber die Forscher der ersten Studie weisen darauf hin, dass es sich um ein Material handelt, das noch in den Kinderschuhen steckt, und dass es als künstlich hergestelltes Material in diesem frühen Stadium Möglichkeiten gibt, die potenziell schädlichen Eigenschaften von Graphen zu untersuchen und zu verstehen und zu versuchen, sie herauszuarbeiten. Wir haben noch ein paar Jahre Zeit, bevor Graphen in unserem Leben wirklich eine große Rolle spielen wird. Die Herausforderung besteht also darin, herauszufinden, wie wir es für uns und unseren Planeten so sicher wie möglich machen können.


Die Forschung der Brown University wurde online in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht. Die Arbeit der UC Riverside wurde in einer Sonderausgabe der Zeitschrift Environmental Engineering Science veröffentlicht.


Artikel vom 30.04.2014, Quelle:

https://newatlas.com/graphene-bad-for-environment-toxic-for-humans/31851/


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