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Projekt zur Feldexposition von Hautzellen im Terahertz-Frequenzbereich vor dem Abschluss

22.11.2010

Im Auftrag des Bundesamtes für Strahlenschutz (BfS) wurden Feldexpositionsversuche durchgeführt, um mögliche gentoxische Effekte von THz-Strahlung in vitro zu untersuchen. Immer mehr kommerzielle Anwendungen, beispielsweise im Bereich der Körperscanner auf Flughäfen, nutzen den Terahertz-Frequenzbereich zwischen 100 GHz und einigen THz, der bisher aufgrund der schwierigen Erzeugung und Detektion der Strahlung nur schwer zugänglich war. Obwohl THz-Strahlung nicht ionisierend und damit nicht in der Lage ist, biologische Moleküle direkt zu schädigen, muss geklärt werden, ob diese Art der Bestrahlung schädliche Auswirkungen auf das Wachstum von Zellen haben kann. Da THz-Strahlung weniger als 1 mm in den Körper eindringt, sind vornehmlich Hautzellen für Expositionsexperimente von Bedeutung. Während die eigentlichen Feldexpositionsexperimente an der Physikalisch-Technische Bundesanstalt und am Institut für Hochfrequenztechnik der TU Braunschweig durchgeführt wurden, erfolgte die Bereitstellung und Auswertung der Proben durch das Institut für Pharmakologie und Toxikologie der Universität Würzburg und durch das Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung in Braunschweig. Unter definierten Umgebungsbedingungen wurden zwei unterschiedliche menschliche Hautzelltypen (HaCaT Keratinocyten und primäre Hautfibroblasten) kontinuierlicher THz-Strahlung bei verschiedenen Frequenzen zwischen 100 GHz und 2,52 THz aus verschiedenen Strahlungsquellen ausgesetzt. Die Exposition erfolgte in einem modifizierten Inkubator bei Strahlungsdichten die unterhalb, bei und beim doppelten des (derzeit bis 300 GHz festgesetzten) Grenzwertes lagen. Während der Expositionen wurden die Umgebungsbedingungen und die Expositionsleistungsdichten aufgezeichnet. Um verlässliche Ergebnisse zu gewährleisten, wurden Sham-Expositionen und Positivkontrollen für die gewählten biologischen Endpunkte sowie eine verblindete Auswertung der Proben vorgesehen. Durch die Messung der Strahlungsdichte, rückgeführt auf die Einheiten des Internationalen Einheitensystems (SI), und anschließende Feldberechnungen im Probenbehälter wurde erstmals eine exakte Dosimetrie realisiert.
Nachdem drei voneinander unabhängige Wiederholungen der Feldexpositionsversuche durchgeführt wurden, erfolgt jetzt die sehr aufwändige Auswertung der biologischen Endpunkte. Bisher wurden in zwei der drei Versuchsreihen keine gentoxischen Effekte gefunden. Die endgültigen Ergebnisse der Studie werden am 6. und 7. Dezember 2010 in einem internationalen Workshop im Hörsaal der PTB der Öffentlichkeit vorgestellt und diskutiert.

 

 

Bild: Computermodell des mit Nährflüssigkeit gefüllten Probencontainers zur Berechnung der spezifischen Absorptionsrate während der Exposition. Die Feldexposition erfolgt durch Bestrahlung von unten.

 

 

Ansprechpartner: Thomas Kleine-Ostmann
Fachbereich 2.2:  Hochfrequenz und Felder