Wie gefährlich sind Nanopartikel?

Partikel, die kleiner als 100 Nanometer sind, werden unter anderem für die Oberflächenveredlung, für Katalysatoren und Brennstoffzellen oder für einen Einsatz in der Elektroindustrie entwickelt. In einem neuen Forschungsprojekt untersuchen Wissenschaftler jetzt, welche Auswirkungen solche Nanopartikel auf die Gesundheit der Menschen und die Umwelt haben.

Am Ende der INOS (Identifizierung und Bewertung von Gesundheits- und Umweltauswirkungen von technischen nanoskaligen Partikeln) Studie soll eine wissenschaftlich fundierte Datenbank entstehen, in der sich jeder öffentlich über potentielle Risiken von Nanopartikel informieren kann. Erfahrungen mit anderen neuen Technologien haben gezeigt, dass eine gesellschaftliche Akzeptanz nur möglich ist, wenn mögliche Schadwirkungen rechtzeitig analysiert und veröffentlicht werden.

Nanotechnologien gelten als Wachstumsmarkt der Zukunft. Das Bundesforschungsministerium erwartet, dass sich das Weltmarktvolumen von Produkten, die durch Nanotechnologien beeinflusst sind, in den nächsten Jahren auf insgesamt eine Billion Euro verzehnfacht.

Vielseitige Zwerge

Ein Tausendstel des Durchmessers eines menschlichen Haares – so klein sind sie, die synthetisch hergestellten Nanoteilchen, über die in vielen Zweigen der Industrie, aber auch in der Öffentlichkeit immer mehr zu hören ist. Was sind synthetische Nanoteilchen und was macht sie so attraktiv? Das Wort "Nano" kommt aus dem Griechischen und steht für "Zwerg".

Typischer Weise fallen Partikel unter 100 Nanometer (der Milliardste Teil eines Meters) unter den Begriff Nanoteilchen. Dies ist der Bereich, in welchem Materialen aufgrund ihrer "Kleinheit" völlig neue Eigenschaften annehmen können. Zum Beispiel sind Nanoröhrchen aus Kohlenstoff reißfester als Stahl, sehr gut elektrisch leitfähig und können Wärme besser leiten als Diamanten, dem bisher besten bekannten Wärmeleiter.

Produkte aus Nanoteilchen können beispielsweise auch wesentlich mehr Licht absorbieren oder als ein viel wirkungsvollerer Katalysator eingesetzt werden, weil sie im Vergleich zu größeren Teilchen mehr Oberfläche bei gleicher Masse haben. Von der Nanotechnologie werden demnach verbesserte oder völlig neue Lösungen in der Informationstechnologie, der Medizin, der Umwelttechnik, der Kosmetik und bei Werkstoffen erwartet.

Sind Nanopartikel gefährlich?

Menschliche Zellinien © Dr. Kristin Schirmer/UFZ

Doch wie verhält es sich mit der Verträglichkeit der Nanoteilchen gegenüber Mensch und Umwelt? Was passiert, wenn Teilchen, die tausendmal kleiner als menschliche Zellen sind, mit diesen Zellen in Kontakt kommen? Diesen Fragen widmet sich das Forschungskonsortium von INOS. Im Rahmen dieses Projektes untersuchen die Wissenschaftler, ob und unter welchen Umständen Nanoteilchen, die künftig im Maschinenbau, der chemischen Industrie, der Energietechnik oder der Mikroelektronik Bedeutung erlangen könnten, unerwünschte Wirkungen auf Zellen von Menschen und Fischen hervorrufen.

Die Untersuchungen an Zellen werden zunächst in vitro, also außerhalb der Organismen, anhand verschiedener Zellkulturen durchgeführt und die Ergebnisse in einer frei zugänglichen Datenbank der Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt. Es werden Methoden entwickelt, die es erlauben, unter Verzicht auf Tierversuche eine Vielzahl von Teilchen unter definierten Bedingungen auf zelluläre Wirkungen hin zu untersuchen, um Hinweise auf mögliche Gefährdungspotenziale zu erhalten. Dabei interessiert die Forscher besonders, ob die Funktion und Lebensfähigkeit von Nerven-, Lungen-, Darm- oder Hautzellen beeinflusst wird und eine Schädigung des Erbgutes oder eine Veränderung der Immunregulation möglich ist.

Aufbau eines Labors geplant

Insbesondere kleine und mittelständige Unternehmen sind oft nicht aus eigener Kraft in der Lage sind, die Risiken von Nanopartikeln umfangreich und dauerhaft zu testen. Im Anschluss an das Forschungsprojekt ist deshalb der Aufbau eines zertifizierten Labors geplant, welches vor allem dem Mittelstand als Ansprechpartner dient und Analysen zu möglichen Risiken von Nanopartikeln koordiniert und durchführt.

Am INOS-Konsortium beteiligt sind Forschungseinrichtungen und Unternehmen der Werkstoffwissenschaften, der Umweltwissenschaften und der Medizin aus Dresden und Leipzig. Dazu gehören das Max-Bergmann-Zentrum für Biomaterialien (MBZ), die Medizinische Fakultät "Carl Gustav Carus" der Technischen Universität Dresden, das Fraunhofer-Institut für keramische Technologien und Systeme Dresden (IKTS) und die Namos GmbH aus Dresden sowie das Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle (UFZ).

(idw – Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle, 30.03.2006 – DLO)