Was verursachen Mikro- und Nanoplastik in der menschlichen Zelle?

Dass der Mensch kleinste Kunststoffpartikel über die Nahrung aufnimmt, ist längst bekannt. Doch noch wissen Forscher und Mediziner nicht, was diese Fremdkörper in der menschlichen Zelle anrichten. Der Verbund "PlasMark" will dies herausfinden.

Menschliche Zelle mit Zellkern (blau), Proteinen (grün) und Mikroplastik (rot

Menschliche Zelle mit Zellkern (blau), Proteinen (grün) und Mikroplastik (rot) 

Floureszenzmikroskopie: Raghav Palankar, Mihaela Delcea/ ZIK HIKE

Wo verbleiben Mikro- und Nanoplastikteile, die über die Nahrung aufgenommen werden, im menschlichen Körper? Bisher ist diese Frage nur unzureichend zu beantworten, da es schwer möglich ist, die winzigen Partikel in Zelle und Gewebe mit entsprechender Technik nachzuweisen. Hier möchte "PlasMark" ansetzen. Das Verbundprojekt besteht aus drei Zentren für Innovationskompetenz (ZIK): "plasmatis" am Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie (INP Greifswald), "HIKE" an der Universitätsmedizin Greifswald und "innoFSPEC" am Potsdamer Leibniz-Institut für Astrophysik (AIP). Hier kommen Forschende aus den Bereichen Physik, Biologie, Biochemie und Pharmazie zusammen. Drei unterschiedliche, modernste Technologien sollen bei der Fahndung von Plastik in Zellen und Gewebe helfen. „Neben der konfokalen Raman-Spektroskopie und der Terahertz-Spektroskopie, die wir aus den sogenannten Bodyscannern am Flughafen kennen, wird die Eignung der multispektralen Licht- und Elektronenmikroskopie für diesen Zweck untersucht“, erklärt der Astrophysiker Martin Roth vom AIP Potsdam.

Jedes ZIK bringt Erfahrungen mit einer dieser Methoden mit, die in der Lage sind, Plastik sichtbar zu machen und auch ihre chemische Zusammenstellung zu bestimmen. Doch für alle Techniken ist die Herausforderung, in den Größenbereich zu kommen, der interessant ist. Besonders vielversprechend ist ein Spektrograph, den die Potsdamer Astrophysiker entwickelt haben, um scharfe Bilder von Himmelskörpern zu machen. Er wird nun darauf angesetzt, Mikroplastik im menschlichen Körper zu suchen. Dabei handelt es sich um die sogenannte Raman-Spektroskopie. Damit soll es auch möglich sein, kleinste Kunststoffteile ihrem Ursprungsmaterial zuzuordnen. Das Forschungsteam will Gewebeproben in einer Klinik routinemäßig durch ein Gerät laufen lassen, das mithilfe des Ramanverfahrens die Mikrometer kleinster Plastikteilchen aufleuchten lässt.

Macht Plastik im Körper krank?

Mikroplastik gelangt vor allem überFisch und Meeresfrüchte in den menschlichen Körper. Ab einer Größe von weniger als 0,1 Mikrometer sprechen Forscher von Nanoplastik. Vor allem diese winzigen Teilchen kann der Körper aufnehmen und verstoffwechseln. Unklar ist, wo sich diese Nanopartikel im menschlichen Körper ablagern und ob sie dort bestimmte Krankheiten verursachen können. Doch „je kleiner die Partikel, umso eher tauchen sie auch in der Zelle auf und umso eher wird ein biologischer Effekt ausgeprägt sein“, vermutet Kristian Wende, Koordinator des Verbundes und Forscher im ZIK plasmatis.

Hier kommt die Elektronenmikroskopie als etablierte Technik bei plasmatis ins Spiel, um die sehr kleinen Partikel sichtbar zu machen. Auch auf diesem Wege erwarten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Informationen über die chemische Komposition der gefundenen Fremdkörper. Im Fokus der Forschungsarbeit in Greifswald und Potsdam stehen Herz-Kreislauferkrankungen, Krebs oder auch Alzheimer und Parkinson. Das ZIK HIKE hat bereits Methoden zur Erforschung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen mittels Biomechanik und Nanotechnologie entwickelt, die auch in diesem Verbundprojekt genutzt werden sollen. Bereits in zwei Jahren werden erste Ergebnisse erwartet.

WEITERE INFORMATIONEN