Magnetische „rostige“ Nanopartikel ziehen Östrogen aus dem Wasser

Aug 16, 2023

Mit Phosphonsäuremolekülen (grau) beschichtete Eisenoxid-Nanopartikel (eines abgebildet, orange) können Östrogenhormone (grün) aus Wasserproben einfangen.

Dustin Vivod and Dirk Zahn/Computer Chemistry Center/Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Von Skyler Ware

16. August 2023 um 5:00 Uhr

Ein neuer „intelligenter Rost“ könnte eines Tages dazu beitragen, Schadstoffe aus den Wasserstraßen zu entfernen und saubereres Wasser zu hinterlassen.

Forscher verzierten winzige Eisenoxidpartikel, besser bekannt als Rost, mit „klebrigen“ Molekülen, die sich an Östrogen und ähnliche Hormone in Wasserproben heften. Ein Magnet könne dann sowohl die Partikel als auch die eingeschlossenen Schadstoffe aus dem Wasser entfernen, berichtet Materialwissenschaftler Lukas Müller am 16. August in San Francisco bei einem Treffen der American Chemical Society.

Die neue Technologie könnte möglicherweise die schädlichen Auswirkungen von überschüssigem Östrogen auf Tiere begrenzen, insbesondere auf Tiere, die in Wasserstraßen leben.

Mit den Nanopartikeln „sind wir in der Lage, ganz unterschiedliche Arten von Umweltschadstoffen zu reinigen“, sagt Müller von der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg in Deutschland.

Östrogenhormone gelangen typischerweise über den Abfall von Menschen und anderen Tieren in die Wasserwege (SN: 02.01.02). Selbst niedrige Konzentrationen können schädliche chronische Auswirkungen auf Wasserlebewesen haben, wie zum Beispiel häufigere Krebserkrankungen oder Fortpflanzungsprobleme, sagt Konrad Wojnarowski, Biologe an der Ludwig-Maximilians-Universität München, der nicht an der Studie beteiligt war. Kläranlagen könnten einige Östrogenhormone entfernen, sagt er, aber der Prozess sei weder billig noch energieeffizient.

„Im Moment haben wir noch keinen idealen Weg, mit der Östrogenbelastung in der Umwelt umzugehen“, aber Nanopartikel könnten helfen, sagt Wojnarowski.

Um die Östrogen-abfangenden Partikel zu bauen, stützten sich Müller und Marcus Halik, ein Chemiker ebenfalls an der Friedrich-Alexander-Universität, auf frühere Erfahrungen mit der Entwicklung von Eisenoxid-Nanopartikeln, die andere Arten von Schadstoffen wie Öl oder Herbizide abfangen können (SN: 25.07.08). ). Die winzigen Eisenoxidkerne haben jeweils einen Durchmesser von etwa 10 Nanometern. Jeder Kern ist dann mit Phosphonsäuremolekülen bedeckt, die wie klebrige Haare wirken und Verunreinigungen aufsaugen.

Die neue Version der Nanopartikel zielt gezielt auf Östrogen ab, indem sie zwei Arten von Phosphonsäure enthält. Eine Art ist lang, wasserabweisend und bindet sich an den neutral geladenen Teil des Östrogenmoleküls. Der andere ist positiv geladen, um Teile der Östrogenhormone anzuziehen, die eine leichte negative Ladung tragen.

Die Forscher fanden heraus, dass der intelligente Rost einen Großteil des Östrogens aus kleinen, im Labor vorbereiteten Wasserproben entfernte. Ihr nächster Schritt besteht darin, die Nanopartikel an Proben aus echten Gewässern zu testen.

Und das Team untersucht genau, wie die Moleküle auf den Nanopartikeloberflächen Östrogen auf atomarer Ebene greifen und festhalten. Mit diesen Informationen, sagt Halik, könne man die Östrogenbindung noch weiter verbessern.

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L. Müller und M. Halik. Intelligenter Rost, um Wasser von Hormonen zu reinigen. Treffen der American Chemical Society, 16. August 2023, San Francisco.

Skyler Ware war 2023 AAAS Mass Media Fellow bei Science News. Sie ist Doktorandin im fünften Jahr. Studentin am Caltech, wo sie chemische Reaktionen untersucht, die Elektrizität nutzen oder erzeugen.

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