Schweizer Studie zur Verbrennung graphenhaltiger Kunststoffe

EMPA-Forschende untersuchten Rückstände aus der Verbrennung graphenhaltiger Kunststoffe, um deren Auswirkungen zu ermitteln.
Nach den Schlussfolgerungen des Schweizer Forschungkönnen verbrannte Verbundmaterialien, die Graphen-Nanopartikel enthalten, bei akuter Exposition als unbedenklich angesehen werden.
Es ist ein Material, das aus einer einatomigen Schicht besteht Kohlenstoffatome (d. h. mit einer Dicke, die den Abmessungen eines einzelnen Atoms entspricht) mit außergewöhnlichen Eigenschaften.
Es hat die theoretische Festigkeit von Diamant und die Flexibilität von Kunststoff.

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Diese wiederkehrenden Phänomene in Müllverbrennungsanlagen und Unfällen …

Aufgrund seiner herausragenden Eigenschaften wird Graphen mittlerweile einer Vielzahl von Kunststoffen zugesetzt.
Das Material auf Kohlenstoffbasis es verbessert zum Beispiel die Leitfähigkeit und Stabilität von Verbundwerkstoffen.
I Forscheri der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt analysieren derzeit in mehreren Studien die gesundheitlichen Risiken dieser relativ neuen Verbundwerkstoffe.
Die neuesten Studien befassen sich mit Graphen-Nanoplättchen-Rückständen, die nach der Verbrennung von Verbundwerkstoffen in Müllverbrennungsanlagen oder bei einem Unfall entstehen können.

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Ein realistisches 3D-Modell der Lunge in einer Zellkulturschale

Da der menschliche Körper eher über die Atemwege mit Graphen-Partikeln in Kontakt kommt, nutzten Forschende der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt das von KI entwickelte 3D-Lungenmodell mit Zellkulturen zur Toxizitätsprüfung.
Das Team führte durch Peter Wick des Restaurants Labor für Partikel-Biologie-Wechselwirkungen der EMPA in St. Gallen setzten Lungenzellen Rückständen aus der Verbrennung von Kompositmaterialien aus, die Graphen-Nanoplättchen enthalten.
Um die Menge an Graphenpartikeln, denen Menschen normalerweise ausgesetzt sind, so realistisch wie möglich abzuschätzen, hat ein Team unter der Leitung von Jing Wang von der Labor für fortschrittliche analytische Technologien Innerhalb der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt untersuchte und quantifizierte es die Verbrennungsrückstände von Graphen-Verbundwerkstoffen.
An dem interdisziplinären Projekt waren auch Forschende des Advanced Fibers-Labors der EMPA beteiligt.

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Keine Entzündungsreaktionen, oxidativer Stress oder Zelltod

Anhand dieser Daten setzte das Team das 3D-Lungenmodell realistischen Bedingungen aus, um Vorhersagen über die akute Toxizität von Graphen-Nanoplättchen nach der Verbrennung treffen zu können.
Die Ergebnisse zeigten, dass Rückstände aus der Verbrennung graphenfreier Kunststoffharze die bekannten unerwünschten Reaktionen hervorrufen, die auf ein Gesundheitsrisiko hindeuten.
Nach dem Kontakt mit den Resten des Materials besteht es jedoch, wie wir wissen, aus einer einatomigen Schicht Kohlenstoffatomegibt es keine weiteren Hinweise auf akute Schädigungen der Lungenzellen wie Entzündungsreaktionen, oxidativen Stress oder gar Zelltod.
Bereits in einer früheren Studie konnten Forscher der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (EMPA) nachweisen, dass die gesundheitlichen Risiken von Graphenstaub, der beim Abrieb von Polymerverbundwerkstoffen entsteht, vernachlässigbar sind.
Die Auswirkungen einer längeren Exposition gegenüber Graphen-Nanopartikeln sollen nun in Langzeitstudien untersucht werden.

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