ReinRaumTechnik - Aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften werden sysnthetisch hergestellte Nanopartikel (engineered nanoparticles, ENP) für eine Vielzahl von neuartigen Anwendungen von großer wirtschaftlicher und technologischer Bedeutung verwendet. Allerdings rufen einige der besonderen Eigenschaften von Nanopartikeln wie beispielsweise ihre Oberflächenreaktivität gesundheitliche Bedenken hervor. Wissenschaftler, Behörden und die Industrie sind deswegen aufgefordert, Methoden und Arbeitsvorschriften für die sichere Herstellung und Verwendung der verschiedenen Formen der ENP zu definieren.

Zurzeit besteht noch ein Mangel an robusten und kostengünstigen Nachweismöglichkeiten für ENP - besonders in Echtzeit - für eine zuverlässige Bewertung einer möglichen ENP-Exposition in der Luft und am Arbeitsplatz. Zusätzlich zur Thematik der Größenverteilung von ENPs besteht eine große Unsicherheit bei der Sicherheitsbewertung von luftgetragenen ENP aus dem Mangel an Wissen über ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften und des Ausmaßes der ENP-Exposition. Eine besondere messtechnische Herausforderung einer zuverlässigen ENP-Überwachung ist der allgegenwärtige Hintergrund von Nanopartikel aus verschiedensten natürlichen und anthropogenen Quellen.

Nanodevice
Die Idee von Nanodevice - ein über das europäische Rahmenprogramm FP7 finanziertes Projekt - ist es dabei, neue Konzepte, Methoden und Technologien für die Herstellung von tragbaren, einfach zu bedienenden Geräten für die Messung und Analyse von luftgetragenen ENP in Arbeitsplatzumgebungen zu entwickeln. 26 verschiedene Partner aus Forschung und Industrie erarbeiten dabei für dieses ehrgeizige Ziel zusammen.
Das Gesamtprojekt ist dabei in verschiedene Unterprojekte gegliedert, sodass die komplette notwendige Entwicklungskette von Messgeräten für luftgetragene Nanopartikel abgedeckt wird. Die zukünftig zu vermessenden Nanopartikel müssen zuerst hinsichtlich ihrer Gestalt, Morphologie, Größenklassen und besonders hinsichtlich deren Toxizität charakterisiert und beurteilt werden. Zur späteren Kalibrierung der Messgeräte sind definierte Referenzaerosole notwendig, welche ebenfalls im Rahmen des Forschungsprojekts den verschiedenen Geräteentwicklern zur Verfügung gestellt werden. Ein besonderes Merkmal der zukünftigen Messgeräte ist die einfache Bedienung und robuste Handhabung, welche im Rahmen von Feldversuchen untersucht wird. Aus den daraus gewonnenen Erkenntnissen können die entwickelten Prototypen der Messgeräte zeitnah optimiert werden. Eine gezielte Vermarktung und Verbreitung von Informationen schon während der Laufzeit des Projekts runden das Gesamtprojekt ab. In internationalen Workshops (15. November, nach dem Kongress Nanosafe 2012,Grenoble) werden interessierten Fachleuten die neuen Messgeräte und Probenahmestrategien vorgestellt. Der Kongress SENN 2012 brachte zum Projektende von Nanodevice vom 28.- 31. Oktober 2012 Wissenschaftler, Anwender und Behörden aus aller Welt in Helsinki zusammen, um sich über aktuelle Erkenntnisse, neue Messverfahren und Arbeitsplatzschutzmaßnahmen auszutauschen.

Die während dem Projekt Nano­device entwickelten Messgeräte sind:

• Device 1: Günstiges tragbares Messgerät zur Bestimmung der aktiven Oberfläche eines Nano-Aerosols (Dekati): Es wird dabei die gesamte aktive Oberfläche aller gesammelten luftgetragenen Partikel zwischen 10 nm und 3 µm bestimmt. Die Aerosol-Partikel werden dabei unipolar aufgeladen und die Ladung wird anschließend durch ein spezielles Elektrometer gemessen.
• Device 2: NanoGuard (IUTA e.V./TSI/BAUA): Das neuartige tragbare System bestimmt simultan die Konzentration und Größenverteilung von Nanoaerosolen zwischen 20 und 450 nm. Es ist mit einer automatisch getriggerten direkten Probenahme durch jeweils einen elektrostatischen und thermophoretischen Abscheider gekoppelt. Durch den thermophoretischen Abscheider können Nanopartikel schonend direkt auf Zellen abgeschieden werden, um deren potentielle toxische Eigenschaften gezielt zu untersuchen.
• Device 3: Real-Time CNT Monitor (Naneum): Dieses tragbare Messgerät ermöglicht die Echtzeit-Erfassung von sehr geringen Konzentrationen von Kohlenstoff-Nanoröhren (CNTs) in der Umgebungsluft gegenüber einer hohen Hintergrundbelastung an Nanopartikeln.
• Device 4: Personal Nano-Sampler (Naneum): Dieses personengebundene Gerät sammelt Nanopartikel zwischen 2 und 5 µm auf spezifischen Substraten für die spätere Laboranalytik.
• Device 5: spezifischer Sammler für luftgetragene Nanopartikel, welche durch Diffusion in der vorderen Nasengegend abgeschieden werden (Stockholm University): Dieses personengebundene Gerät sammelt Nanopartikel zwischen 5 und 400 nm durch Diffusion auf dem Zielsubstrat für die spätere Analyse.
• Device 6: spezifischer Sammler für luftgetragene Nanopartikel, welche durch Diffusion in der Alveolarregion der Lunge abgeschieden werden (Stockholm University): Dieses personengebundene Gerät sammelt Nanopartikel zwischen 20 nm und 5 µm durch aerodynamische und diffusive Abscheidung auf dem Zielsubstrat für die spätere Analyse.
• Device 7: NanoDevice (Grimm Aerosoltechnik): Durch gezielte Optimierung der Detektion von Partikeln mittels Lichtstreuung kann dieses tragbare Gerät Nanopartikel zwischen 10 nm und 27 µm detektieren.
• Device 8: Miniaturisiertes elektro-mechanisches System (MEMS) zur Detektion von Nanopartikeln (Technische Universität Dänemark): Nanopartikel, welche auf eine schwingende Faser abgeschieden werden, ändern deren Resonanzfrequenz. Dieses Phänomen macht sich ein Forscherteam der Universität Dänemark zu Nutzen zur Detektion von einzelnen Nanopartikeln.
• Device 9: tragbares Messgerät zur Bestimmung der katalytischen Aktivität eines Aerosols CAAM (Karlsruhe Institute of Technology): Durch katalytisch aktive Nanopartikel (beispielsweise Nickel, Palladium, Platin und einige Metalloxide, wie Fe2O3) wird ein Messgas in das entsprechend nachzuweisende Zielgas umgesetzt. Der Nachweis des Zielgases kann beispielsweise durch Infrarot-Spektroskopie (IR) erfolgen.
• Device 10: CNT-detect (Fraunhofer IPA): Hier werden luftgetragene magnetische Nanopartikel durch einen entsprechenden Sammler auf einem Substrat zur anschließenden Analyse mittels Raman-Spektroskopie angereichert. Durch diese Kombination können CNTs gezielt nachgewiesen werden. Nach entsprechender Kalibration des Systems kann eine Konzentrationsangabe beispielsweise nach einer Messdauer von acht Stunden angegeben werden.

Weitere Informationen zum Projekt Nano­device, Flyer zu den jeweiligen Messgeräten und jeweilige Kontaktinformationen finden Sie unter www.nano-device.eu.