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Brochosomen weisen eine frappierende Ähnlichkeit mit
Fußbällen auf. Bei einem Durchmesser von 0,4 µm sind die winzigen
Bioaerosole jedoch eine Millionen mal kleiner als ihre
luftgefüllten Verwandten.
Wittmaack/Wehnes/Heinzmann
Überraschenderweise können Brochosomen nach der Abscheidung
noch mit benachbarter fester Materie reagieren, insbesondere mit
nahliegenden mineralischen Aerosolpartikeln. In Nischen abgelagert
kann sich ein abgelagertes Brochosom sogar spinnenartig verformen
- als wenn noch ein Rest von Leben in ihm stecken würde.
Wittmaack/Wehnes/Heinzmann
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Einzelne Brochosomen haben einen Durchmesser
zwischen 0.25 und 0.6 µm, mit einem ausgeprägtem Häufigkeitsmaximum
bei 0.4 µm. Als Größenvergleich kann der Durchmesser eines
menschlichen Haares mit 100 µm (0,1 mm, also dem zehnten Teil eines
Millimeters) herangezogen werden. Somit entspricht der Durchmesser von
250 Brochosomen dem eines Haares.
Ihre faszinierende Schönheit offenbarte sich bei
elektronenmikroskopischen Untersuchungen, die Wittmaack mit
Unterstützung von Helga Wehnes bei seinem Kollegen Dr. Ulrich
Heinzmann am GSF-Institut für Pathologie durchführen konnte. Wie
perfekt geformte Mikrofußbälle erscheinen die winzigen, aus einem
protein- und lipidhaltigem Gerüst aufgebauten Hohlkugeln.
Wittmaack ist besonders von der Geometrie der Hohlkugeln fasziniert:
"Die fünf- und sechseckigen Strukturen spiegeln ein universelles
Konstruktionsprinzip wider." Nur mit einer solchen Struktur können
dreidimensionale Gebilde wie Kugeln oder Rohre entstehen; deshalb
zieht sich diese Form durch alle Größenskalen von Natur und Technik:
von der molekularen Ebene der Fullerene (C60) und Nanoröhrchen - zwei
Modifikationen des Kohlenstoffs, deren Bau auf diesem Prinzip basiert
- über Fußbälle bis hin zu mächtigen kuppelförmigen Gebäuden.
Fast allen Forschern sind die Brochosomen bisher bei der
Aerosolsammlung entkommen. "Wegen ihrer flauschigen Struktur sind
Brochosomen schwer einzufangen", erklärt Wittmaack. Er hat deshalb die
Technik so verfeinert, dass die kleinen Bioaerosolteilchen doch im
Sammelgerät hängen blieben. Dabei stellte sich heraus, dass
Brochosomen zumindest in der warmen Jahreszeit massenhaft durch die
Luft schweben, meist in Aggregaten von vielen tausend Stück. "Alle
einzelnen Brochosomen berücksichtigt, ist ihre Anzahlkonzentration in
der Luft fast so hoch wie die von mineralischen Feinstaubpartikeln mit
Größen oberhalb von einem Mikrometer", staunt Wittmaack. Völlig offen
ist dabei noch die Frage, ob Brochosomen mit ihrer großen
verschlungenen Oberfläche als Träger toxischer Substanzen dienen und
damit möglicherweise einen signifikanten Beitrag zu den
Gesundheitsrisiken liefern, die derzeit im Zusammenhang mit der
Inhalation von Feinstaub diskutiert werden.
Aerosolpartikel werden meist mit so genannten Impaktoren gesammelt,
die im einfachsten Fall aus einer mit Düsen versehenen Scheibe und
einer nachfolgenden Prallplatte bestehen. Im Betrieb wird Luft durch
die Düsen gesaugt und an der Prallplatte umgelenkt. Aerosolpartikel,
die dem raschen Luftstrom nicht folgen können, bleiben an der
Prallplatte beziehungsweise an einer darauf ausgelegten Sammelfolie
hängen, etwa so wie Fliegen und Mücken auf die Windschutzscheibe eines
rasch fahrenden Autos klatschen und daran kleben bleiben. Die
Aufprallgeschwindigkeit und die elastischen Eigenschaften von
Aerosolpartikeln entscheiden darüber, ob sie tatsächlich auf der
Prallplatte abgeschieden werden. Pollen können beispielsweise wie
Gummibälle abprallen, leicht bewegliche Objekte wieder weggeblasen
werden.
Oft zerfallen Aggregate von Brochosomen beim Aufprall im Impaktor,
wobei die einzelnen Partikel in der Regel unversehrt bleiben. Frische
Brochosomen zeigen sich unter Umständen sehr reaktiv: Findet sich eine
geeignete Andockstelle, kann sich die Hohlkugelstruktur öffnen und das
Brochosom nimmt quasi Kontakt zu benachbarten mineralischen Partikeln
oder der Prallplatte selbst auf. "Dabei fanden wir erstaunliche
Veränderungen. Einige Brochosomen hatten sich über nabelschnurähnliche
Verbindungen an benachbarte Partikel angelagert, andere bildeten
domartige Strukturen. Ein Brochosom hatte sich sogar vollständig
geöffnet und hing wie ein Spinnennetz zwischen Wänden aus
anorganischen Aerosolpartikeln", so Wittmaack. Vor allem Brochosomen,
die dem Forscher gleich zu Beginn der warmen Jahreszeit in die Falle
gingen, zeigten solche Reaktionen. "Diese Reaktivität verliert sich
offensichtlich im Alterungsprozess", erklärt er, "Brochosomen, die
erst im Spätsommer oder im frühen Herbst gesammelt wurden, zeigten
keine bedeutenden Strukturveränderungen mehr".
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