17.11.2014, 06:55 Uhr | 0 |

Belastung durch Feinstaub Karlsruher Forscher ersetzen Tierversuche durch Lungenmaschine

Welche Schadwirkung hat Feinstaub auf Menschen? Wissenschaftler sind bei der Beantwortung oft auf Tierversuche angewiesen. Forscher aus Karlsruhe ändern das mit einer Maschine, die den menschlichen Atemtrakt exakt nachbildet.

Affe im Tierversuch
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Wissenschaftler kommen oftmals nicht ohne Tierversuche aus, wenn sie erforschen, welche Schadwirkung Feinstaub auf die Lunge hat. Die Maschine der KIT-Forscher imitiert Eigenschaften der Lunge und macht Tierversuche überflüssig.

Foto: dpa

Feinstaub quillt aus den Auspüffen der Dieselfahrzeuge, Industrieanlagen und offenen Kaminen. Niemand kann die allenfalls ein hundertstel Millimeter großen Partikel sehen, sich also auch nicht schützen. Dabei sind sie höchst gefährlich. Sie werden mit der Luft eingeatmet und überwinden alle Sperren. „Sie lagern sich in den Lungenbläschen (Alveolen) ein und können dort die Zellen infolge ihrer chemischen oder physikalischen Eigenschaften schädigen,“ so Hanns-Rudolf Paur vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

Maschine ersetzt Tierversuche

Die Wirkung bestimmter Feinstäube und damit ihre Gefahr für die Gesundheit lassen sich nur mit Versuchen mit lebenden Zellen oder in Tierexperimenten nachweisen. Bis jetzt. Paur und Forscher des Biotechnik-Spezialisten Vitrocell Systems aus Waldkirch in der Nähe von Freiburg haben eine Maschine entwickelt, mit der sich die Gefahren durch Feinstaub schnell nachweisen lassen.

Die Maschine bildet den Atemtrakt des Menschen exakt nach. Die belastete Luft wird auf Körpertemperatur gebracht und angefeuchtet, so wie es auch beim Einatmen geschieht. Auch die natürliche Strömungsgeschwindigkeit zwischen Nase und Lunge wird in der Maschine exakt und reproduzierbar nachgebildet. Letztlich landet die feinstaubbelastete Luft in mit Nährmedium kultivierten Lungenzellen-Kulturen. Je nach Art des Feinstaubes zeigen diese anschließend Symptome von Entzündung, Oxidationsstress oder Membranschäden. Mit einer Präzisionswaage ermittelt die Maschine zusätzlich die Feinstaubmenge pro Volumeneinheit.

Besserer Schutz für Mensch und Umwelt

Die Anlage ist so kompakt gebaut, dass sie jeweils dort eingesetzt werden kann, wo Feinstaubbelastungen vermutet werden. „Die enge, disziplinübergreifende Zusammenarbeit von Biologen und Verfahrenstechnikern am KIT hat es möglich gemacht, die Einschränkungen der anderen Verfahren zu überwinden“, freut sich Projektleiterin Sonja Mülhopt. Mit dem Karlsruher Expositionssystem liege nun eine Technologie vor, die den Schutz von Umwelt und Menschen verbessern wird.

Die Wirkung von Feinstäuben spielt in Grundlagenforschung und Praxis eine wichtige Rolle. So muss die chemische Industrie im Rahmen der EU-Chemikalienverordnung (REACH) nachweisen, in welche Gefahrenklassen ihre Produkte einzuordnen sind. Das gelingt ihnen schneller mit dem Gerät, das Vitrocell jetzt vermarktet. Auch für Hersteller von Lungenmedikamenten wie Asthmasprays ist die Maschine attraktiv. Sie können neue Wirkstoffe in Vorstudien realitätsnah testen.

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Von Wolfgang Kempkens
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