Meeresbakterien beschleunigen die Asbestentgiftung

Aug 02, 2023

Von der American Society for Microbiology, 15. Mai 2023

Forscher der University of Pennsylvania haben herausgefunden, dass extremophile Bakterien aus Meeresumgebungen mit hohen Temperaturen zur Verringerung der Asbesttoxizität eingesetzt werden können. Das thermophile Bakterium Deferrisoma palaeochoriense entfernt Eisen aus Asbestmineralien, das als Hauptbestandteil der Asbesttoxizität identifiziert wurde. Ein weiteres thermophiles Bakterium, Thermovibrio ammonificans, kann Silizium und Magnesium aus Asbest entfernen und so dessen Faserstruktur zerstören.

Forscher haben herausgefunden, dass bestimmte extremophile Bakterien die Toxizität von Asbest verringern können, indem sie Eisen, Silizium und Magnesium aus Asbestmineralien entfernen. Weitere Analysen sind erforderlich, um die Behandlungsmethoden zur Entgiftung und möglichen Wiederverwendung zu optimieren.

Asbestmaterialien wurden einst aufgrund ihrer Festigkeit und Beständigkeit gegenüber Hitze und Feuer sowie ihrer geringen elektrischen Leitfähigkeit häufig in Häusern, Gebäuden, Autobremsen und vielen anderen Baumaterialien verwendet. Leider hat sich die Asbestexposition durch das Einatmen kleiner Faserpartikel als äußerst krebserregend erwiesen.

Jetzt haben Forscher der University of Pennsylvania erstmals gezeigt, dass extremophile Bakterien aus Meeresumgebungen mit hohen Temperaturen zur Verringerung der Toxizität von Asbest eingesetzt werden können. Die Forschung wird heute (15. Mai) in Applied and Environmental Microbiology, einer Zeitschrift der American Society for Microbiology, veröffentlicht.

Ein Großteil ihrer Forschung konzentrierte sich auf die Verwendung des thermophilen Bakteriums Deferrisoma palaeochoriense zur Entfernung von Eisen aus Asbestmineralien durch anaerobe Atmung dieses Eisens. „Eisen wurde als Hauptbestandteil identifiziert, der die Toxizität von Asbestmineralien verursacht, und seine Entfernung aus Asbestmineralien verringert nachweislich deren toxische Eigenschaften“, sagte Ileana Pérez-Rodríguez, Ph.D., Assistenzprofessorin für Geo- und Umweltwissenschaften bei der University of Pennsylvania.

Es wurde auch gezeigt, dass D. palaeochoriense die Übertragung elektrischer Ladung innerhalb des im Asbest enthaltenen Eisens vermittelt, ohne dessen Mineralstruktur zu verändern. Dies könnte die elektrische Leitfähigkeit von Asbest verbessern, sagte Pérez-Rodríguez.

Basierend auf dieser Beobachtung könnte das Bakterium zur Behandlung der Asbesttoxizität durch Eisenentfernung eingesetzt werden. Alternativ könnten die neuen Eigenschaften der elektrischen Leitfähigkeit die Wiederverwendung von behandeltem Asbest für diesen Zweck ermöglichen.

Wie Eisen sind auch die faserigen Silikatstrukturen von Asbest krebserregend. Es hat sich gezeigt, dass die Entfernung von Silizium und Magnesium aus Asbest dessen Faserstruktur zerstört. Die Forscher testeten die Fähigkeit des thermophilen Bakteriums Thermovibrio ammonificans, diese Elemente aus Asbestmineralien zu entfernen, indem es in einem als Bioverkieselung bekannten Prozess Silizium in seiner Biomasse anreicherte.

T. ammonificans akkumulierte Silizium in seiner Biomasse, wenn er in Gegenwart von „Serpentinen“-Asbest mit lockigen Fasern auftrat, nicht jedoch beim Wachstum in Gegenwart von „Amphibol“-Asbest mit geraden Fasern, sagte Pérez-Rodríguez. Dieser Unterschied sowie die unterschiedlichen Mengen und Arten von Elementen, die bei Wechselwirkungen zwischen Mikroben und Mineralien mit verschiedenen Asbestarten freigesetzt werden, „verdeutlichen die Schwierigkeit, Asbestbehandlungen angesichts der einzigartigen chemischen Zusammensetzungen und Kristallstrukturen als Einheitslösung zu betrachten.“ mit jedem Asbestmineral verbunden“, sagte Pérez-Rodríguez.

Insgesamt förderten diese Experimente die Entfernung von Eisen, Silizium und/oder Magnesium zur Entgiftung von Asbest in überlegener Weise im Vergleich zu anderen biologisch vermittelten Entgiftungen von Asbest, beispielsweise durch Pilze, sagte Pérez-Rodríguez. Zur Optimierung der Asbestbehandlungen sind jedoch weitere Analysen erforderlich, um die praktischsten Methoden zur Entgiftung und/oder Wiederverwendung von Asbest als Sekundärrohstoff zu ermitteln.

Referenz: „Microbe-Mineral Interactions between Asbestos and Thermophilic Chemolithoautotrophic Anaerobes“ von Jessica K. Choi, Ruggero Vigliaturo, Reto Gieré und Ileana Pérez-Rodríguez, 15. Mai 2023, Applied and Environmental Microbiology.DOI: 10.1128/aem.02048-22