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A quality-by-design inspired approach to develop PET and PP nanoplastic test materials for use in in vitro and in vivo biological assays

  • Micro- and nanoplastics have become environmental pollutants of concern, receiving increased attention from consumers, scientists, and policymakers. The lack of knowledge about possible impacts on wildlife and human health requires further research, for which well-characterized testmaterials are needed. A quality-bydesign (QbD) driven approachwas used to produce sterile, endotoxinmonitored nanoplastics of polyethylene terephthalate (PET) and polypropylene (PP) with a size fraction of >90% below 1 μm and high yield of >90%. Glycerol was used as a versatile and biocompatible liquid storage medium which requires no further exogenous dispersing agent andmaintained colloidal stability, sterility (0 CFU mL−1), and low endotoxin levels (<0.1 EU mL−1) for more than one year of storage at room temperature. Further, the glycerol vehicle showed no biological effect on the tested human bronchial cell line Calu-3 up to 0.8% (w/v). Given the concentration of 40 mg g−1 nanoplastics in the glycerolMicro- and nanoplastics have become environmental pollutants of concern, receiving increased attention from consumers, scientists, and policymakers. The lack of knowledge about possible impacts on wildlife and human health requires further research, for which well-characterized testmaterials are needed. A quality-bydesign (QbD) driven approachwas used to produce sterile, endotoxinmonitored nanoplastics of polyethylene terephthalate (PET) and polypropylene (PP) with a size fraction of >90% below 1 μm and high yield of >90%. Glycerol was used as a versatile and biocompatible liquid storage medium which requires no further exogenous dispersing agent andmaintained colloidal stability, sterility (0 CFU mL−1), and low endotoxin levels (<0.1 EU mL−1) for more than one year of storage at room temperature. Further, the glycerol vehicle showed no biological effect on the tested human bronchial cell line Calu-3 up to 0.8% (w/v). Given the concentration of 40 mg g−1 nanoplastics in the glycerol stock, this corresponds to a nanoplastic concentration of 320 μg mL−1. The surfactant-free nanoplastics are dispersible in bio-relevant media from the glycerol stock without changing size characteristics and are suitable for in vitro and in vivo research.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:L Wimmer, M V N Hoang, J Schwarzinger, V Jovanovic, B Adelkovic, T C Velickovic, T C Meisel, T Waniek, Christiane Weimann, Korinna AltmannORCiD, L A Dailey
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Environmental Science Nano
Jahr der Erstveröffentlichung:2025
Organisationseinheit der BAM:6 Materialchemie
6 Materialchemie / 6.1 Oberflächen- und Dünnschichtanalyse
6 Materialchemie / 6.5 Synthese und Streuverfahren nanostrukturierter Materialien
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Royal Society of Chemistry
Verlagsort:Cambridge
Jahrgang/Band:12
Ausgabe/Heft:5
Erste Seite:2667
Letzte Seite:2686
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Glycerol; Microplastics; Nanoplastics; Polymer 3R; Reference materials
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Advanced Materials
Material / Degradationsmechanismen
Umwelt
Umwelt / Umwelt-Material-Interaktionen
DOI:10.1039/D4EN01186D
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-629934
ISSN:2051-8161
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:28.04.2025
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:26.05.2025
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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