Nanopartikel bleiben unberechenbar

K¨¹nstliche von nat¨¹rlichen Nanopartikeln unterscheiden

Neben der mangelnden Systematik gibt es noch ein zweites, handfestes Problem beim Erforschen des Verhaltens von k¨¹nstlichen Nanopartikeln: Viele k¨¹nstliche Nanopartikel bestehen aus chemischen Elementen und Verbindungen, die nat¨¹rlicherweise in der Umwelt vorkommen. K¨¹nstliche Teilchen in der Umwelt von nat¨¹rlichen zu unterscheiden, war mit bisherigen Messmethoden schwierig.

Forschende am Departement Chemie und angewandte Biowissenschaften der ETH Z¨¹rich unter der Leitung von ETH-Professor Detlef G¨¹nther haben j¨¹ngst jedoch eine leistungsf?hige Methode etabliert, mit der eine solche Unterscheidung in Routineuntersuchungen m?glich wird. Die Wissenschaftler nutzten dazu eine topmoderne und hochempfindliche Massenspektrometrie-Technik (genannt spICP-TOF-Massenspektrometrie). Mit dieser k?nnen sie von jedem einzelnen Nanoteilchen einer Probe bestimmen, aus welchen chemischen Elementen es zusammengesetzt ist.

In Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der Universit?t Wien wandten die ETH-Forschenden die Methode auf Bodenproben an, die nat¨¹rliche Nanopartikel mit dem chemischen Element Cer enthalten, und in die sie k¨¹nstliche Cerdioxid-Nanopartikel mischten. Mit Methoden des maschinellen Lernens ¨C die sich f¨¹r diese spezielle Fragestellung hervorragend eigneten ¨C konnten die Forschenden Unterschiede in den chemischen Fingerabdr¨¹cken der beiden Teilchenklassen ausmachen. ?W?hrend k¨¹nstlich hergestellte Nanopartikel oft aus einer einzigen Verbindung bestehen, enthalten nat¨¹rliche Nanopartikel meist noch eine Reihe von zus?tzlichen chemischen Elementen?, erkl?rt Alexander Gundlach-Graham, Postdoc in G¨¹nthers Gruppe.

Die neue Messmethode ist sehr empfindlich: Die Wissenschaftler konnten damit k¨¹nstliche Partikel in Proben mit bis zu hundertmal mehr nat¨¹rlichen Teilchen messen.