Fallstudie B2: Einflüsse hochentwickelter Materialien auf Umweltorganismen

Hochentwickelte Materialien aus einer Kombination von polymeren und anorganischen Bestandteilen (wie in den Beispielen der Nanopartikel-beladenen Hochleistungsfasern oder den Hybridclustern) können in die Umwelt gelangen und sich dort zersetzen. Die Auswirkungen der entstehenden Zerfallsprodukte auf Umwelt und Lebewesen wird in den bisherigen Herangehensweisen nicht berücksichtigt. Da die mehr und mehr hochentwickelter Materialien entwickelt werden, ist es wichtig die Entwicklung mit der Untersuchung von Umweltauswirkungen zu begleiten. Im Fallbeispiel B2 werden die Effekte der hochentwickelten Materialien mit denen „herkömmlicher“ Partikel wie Mikroplastik und natürlich vorkommender inorganische Partikel verglichen. Ziel ist es, die ökologishen Auswirkungen der hochentwickelten Materialien einschätzen zu können.

Auswirkungen hochentwickelter Materialien auf Land- und Wasserpflanzen am IPB

Unterschiedliche Auswirkungen der Zerfallsprodukte von hochentwickelten Werkstoffen sind denkbar. Sie können als Vektoren für Krankheitserreger dienen, Giftstoffe freisetzen, Gewebe mechanisch schädigen und/oder zu höherem Energiebedarf der Organismen führen. Am IPB wird die unmittelbare Reaktion von Bodenpflanzen auf die in den Fallbeispielen A1 und B1 entwickelten Materialien auf molekularer Ebene, mit Fokus auf sekundäre Pflanzenstoffe, untersucht.

Auswirkungen hochentwickelter Materialien auf marine kalkeinlagernde Organismen am ZMT

Für die Untersuchung der in den Fallbeispielen A1 und B1 entwickelten Materialien werden Korallen und Großforaminiferen sowie deren Symbionten (Algen) als Modellorganismen verwendet. Hierfür stehen die Aquarien des ZMT zur Verfügung. Es wird analysiert, wie die Partikel von den Organismen aufgenommen und wieder ausgeschieden werden, wie sie in die Organismen eindringen oder eingebaut werden und ob und welche Einflüsse sie auf den Stoffwechsel und das Skelettwachstum haben.

3 Beispiele aus der Arbeit mit marinen Organismen: 1. Aquarium an dessen Boden Korallen wachsen, 2. Nahaufnahme einer lebenden Koralle die mit Mikroplastik in Kontakt kommt. Das Wasser ist trübe, die Koralle nur verschwommen zu sehen, 3. Umrisse einer schneckenhausförmigen Foramifere die nur schemenhaft zu erkennen ist. Gefressenes Nanoplastik ist in der Schale eingebaut und leuchtet nun, aufgrund des verwendeten Fluoreszenzlichts, orange. Der Rest des Bildes ist schwarz. — Links: Aquariumexperiment an unterschiedlichen Korallen. Rechts oben: Koralle *Seriatopora hystrix* im Mikroplastik-Expositionsexperiment: Die Koralle reagiert mit energieaufwendiger vermehrter Schleimbildung und kann Plastik im Skelett einbauen.¹ Rechts unten: *Foraminifere* *Amphistegina sp.* im Nanoplastik-Expositionsexperiment: Nanoplastik wird gefressen und ist nun fluoreszierend in der Schale sichtbar (Masterarbeit Marlena Joppien). Quelle: ZMT

Beteiligte Institute

	Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie (IPB)	18 Monate
	Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT)	18 Monate
	Leibniz-Institut für Polymerwerkstoffe Dresden e.V.	beteiligt
	DWI – Leibniz-Institut für Interaktive Materialien	beteiligt