Würfelförmige Eisenoxid-Nanopartikel als neue Größenstandards für die Elektronenmikroskopie
Quelle: BAM
Ob elektronische Bauteile, innovative Medikamente oder moderne Umweltanalytik: Nanomaterialien stecken in vielen Zukunftstechnologien. Damit sie sicher und zuverlässig eingesetzt werden können, braucht es präzise Vergleichsstandards. Hierbei bestehen jedoch erhebliche Lücken, wie eine aktuelle Studie der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) und des Metrology Research Centre Kanada zeigt. Zwei neue Entwicklungen könnten entscheidende Fortschritte bringen.
Referenzmaterialien sind sehr hochwertige, umfassend charakterisierte Proben, mit denen Labore ihre Messgeräte überprüfen oder kalibrieren und neue Messmethoden entwickeln oder in ihren Laboratorien etablieren können. Sie sorgen dafür, dass Messungen vergleichbar und Ergebnisse zuverlässig sind. „Ohne verlässliche Vergleichsstandards können wir nicht garantieren, dass Nanomaterialien sicher sind – weder für den Menschen noch für die Umwelt“, betont Ute Resch-Genger von der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM).
Zwar gibt es bereits einige Nano-Referenzmaterialien, allerdings decken diese viele wichtige Eigenschaften wie die genaue Form, Größenverteilung, Zusammensetzung, und Oberflächenchemie sowie die Partikelkonzentration nicht ab. Besonders kritisch ist das in der Medizin, wo Nanopartikel z. B. in Impfstoffen oder Krebstherapien eingesetzt werden. Auch für die Risikobewertung von Nanomaterialien sind genaue Messungen entscheidend.
Neue Referenzmaterialien für mehr Sicherheit
Zwei neue Entwicklungen geben jetzt Anlass zur Hoffnung: Erstmals haben Wissenschafter*innen der BAM und dem Metrology Research Centre zwei neue nanoskalige Referenzmaterialien entwickelt- Eisenoxid-Nanowürfel und lipidbasierte Nanopartikel.
Eisenoxid-Nanopartikel werden beispielsweise für bildgebende Verfahren wie die Magnetresonanztomographie (MRT) eingesetzt. Da sie nicht nur kugelförmig sind, sondern verschiedenen Formen haben oder eine breite Größenverteilung aufweisen können, wurden erstmals Referenzmaterialien in Würfelform entwickelt.
Lipidbasierte Nanopartikel spielen eine wichtige Rolle als Trägersysteme für Medikamente, etwa in Impfstoffen oder bei Krebstherapien. Sie helfen, Wirkstoffe gezielt im Körper zu platzieren und Nebenwirkungen zu reduzieren. Dass es nun erste Nano-Referenzmaterialien gibt, ist ein wichtiger Schritt für mehr Sicherheit in der Medizin und in den Lebenswissenschaften.
Forschungsbedarf bleibt groß
Trotz dieser Fortschritte besteht weiter erheblicher Handlungsbedarf. So betonen die Autor*innen der Studie die Notwendigkeit, weitere Nano-Referenzmaterialien zu entwickeln – etwa mit bekannter Oberflächenchemie, wie sie aktuell in dem von der BAM koordinierten europäischen Metrologieprojekt SMURFnano (23NRM02) entstehen. Zudem braucht es Materialien, die mehrere Eigenschaften gleichzeitig abbilden und unter praxisnahen Bedingungen einsetzen lassen. Besonders wichtig ist es außerdem, Charakterisierungsdaten von Nanomaterialien in öffentlich zugänglichen Datenbanken bereitzustellen. So können neue Nanomaterialien und Technologien schneller und sicherer in die Anwendung gebracht werden.