Materialbearbeitung mit Ultrakurzpulslasern

Bei der Bearbeitung von Materialien mit Ultrakurzpulslasern entsteht Feinstaub. Im Rahmen des Forschungsprojekts Fume (AiF) wurden daher die Partikelemissionen verschiedener Werkstoffe und Prozessparameter untersucht und systematisch toxikologisch bewertet.

Die emittierten Partikel zeigten meist bimodale Größenverteilungen unter 100 nm, also im Bereich des Ultrafeinstaubs. Für die toxikologische Untersuchung wurde ein In-vitro-Verfahren an humanen Lungenzellen in Air-Liquid-Interface-Kultur (ALI) eingesetzt. Dabei wurde das auf einem Filter gesammelte Probenmaterial in eine künstlich hergestellte Flüssigkeit überführt, die die Flüssigkeitsschicht in der Lunge nachahmt, und anschließend in direktem Kontakt auf die Zellkulturen appliziert, um die reale Situation an der inneren Lungenoberfläche zu simulieren.

Zur Bewertung zellulärer Effekte wurden Messungen des mitochondrialen Membranpotenzials (MMP), allgemeiner Zellstressmarker sowie nach 72 Stunden die Freisetzung von Interleukin-8 (IL-8) durchgeführt, das eine Rolle bei Entzündungsprozessen spielt. Alle Messungen erfolgten mit den Materialien CuO, Kaolin, Edelstahl, Aluminium, Aluminiumoxid, Silizium, Polypropylen (PP), Polystyrol (PS) und Polyethylen (PE) in einem Dosisbereich von 3-100 µg/cm² Zellkulturoberfläche. Aus den Dosis-Wirkungskurven zur Zellviabilität wurden mittlere effektive Wirkdosen (ED50) und „no-effect-level“-Werte (NOEL) abgeleitet.

Im untersuchten Dosisbereich ergaben sich keine Hinweise auf akute toxische Effekte der Partikel auf die Lungenzellen.