Nanopartikel aus Kupfer

Einsatzmöglichkeiten und Gefahrenpotentiale von Nanopartikeln

Was bedeutet der Begriff „Nano“?

„Nano“ leitet sich vom griechischen Begriff nanos ab und bedeutet Zwerg. Das bezieht sich auf die geringe Größe der Teilchen.

Unter Nanopartikel sind jene Teilchen zu verstehen, die eine Größe (Höhe, Breite oder Länge) von 1 bis 100 nm (Nanometer) aufweisen. Um die Größe zu verdeutlichen: Ein Nanometer ist der millionste Teil eines Millimeters.

Welche gesundheitlichen Gefahren gehen von Nanopartikeln aus?

Die Nanotechnologie steht noch am Anfang und es ist noch viel Forschungsarbeit notwendig, sodass eine allgemeine Gefährdungseinschätzung (noch) nicht erfolgen kann.

Es fließen verschiedene Faktoren zusammen, wie etwa ob es sich um fest eingebundene Partikel handelt oder ob sie in freier Form vorliegen. Zudem muss die Gefahr stoffspezifisch beurteilt werden.

Ein großer Gefährdungspunkt ist die Aufnahme in den Körper. Das kann beispielsweise über die Atemwege erfolgen. Das Problem: ähnlich wie A-Staub und Asbest können Nanopartikel (z.B. Kohlenstoff-Nanoröhchen) in die Alveolen (Lungenbläschen) vordringen und dort ernsthafte Entzündungen des Lungengewebes hervorrufen.

Ebenfalls kann eine Aufnahme durch den Magen-Darm-Trakt erfolgen. Zu den Folgen dieser Aufnahme ist beinahe keine Studienlage vorhanden. Jedoch können die Partikel so in den Blutkreislauf gelangen.
Vielfältigen Einsatz finden Nanopartikel bereits in zahlreichen Kosmetikprodukten. Ein intakter Hautschutzmantel stellt eine solide Barriere dar, sodass die Partikel nicht in tieferliegende Hautschichten eindringen können. Sind jedoch Wunden vorhanden oder kommt es zu einem Kontakt mit den Schleimhäuten, so kann ein Eintrag stattfinden.

Es fehlen häufig die entsprechenden Testmethoden, um die Auswirkungen auf den Körper zu definieren. Da Nanopartikel wesentlich kleiner als Blutzellen (8 Mikrometer) sind, sind sie im Blutkreislauf transportabel. Deshalb ist in der Schwangerschaft eine Übertragung der Partikel in die Plazenta nicht auszuschließen.

Es bleiben viele offene Fragen zu den Einwirkungen von Nanopartikeln:

  • Besteht die Gefahr der Ablagerung der Stoffe im Körper?
  • Welche Auswirkungen kann das auf den Fötus haben?
  • Können Abbauprodukte entstehen und welche Wirkungen haben diese auf den Körper?
  • Welchen Einfluss haben die Partikel auf den Blutkreislauf und das Zellsystem?

Vorkommen von Nanopartikeln

Nanopartikel können natürlicherweise vorkommen (Verbrennungsprozesse) oder synthetisch hergestellt werden. Dazu gibt es verschiedene Verfahren: Gasphasensynthese oder durch das sog. Sol-Gel Verfahren oder auch durch Zerkleinerungsverfahren.

Nanopartikel finden einen umfangreichen Einsatz in der Medizin, Kosmetik, Technik, oder der Oberflächenbeschichtung (z.B. bei Brillen: erhöhte Kratzfestigkeit)
Die Nanotechnologie steckt noch in „den Kinderschuhen“. Da einige Stoffe ihre Eigenschaften verändern, sobald sie auf Nanogröße gebracht werden, eröffnet sich ein unglaublich großes Potential. So wird Keramik etwa biegsam oder andere Stoffe leiten als Nanopartikel plötzlich Strom. Zum einen liegt das an der enormen Oberflächenvergrößerung bei gleichem Gesamtvolumen. Zum anderen reagieren Nanoteilchen wesentlich schneller und heftiger (da eine größere Reaktionsoberfläche vorhanden ist) und derartige Eigenschaften will man mit dem größtmöglichen Nutzen einsetzen.

Einsatz von Nanopartikeln

Wo sich bereits Nanoteilchen finden, sind beispielsweise Imprägniersprays oder Sonnencremes (Titan- oder Zinkoxid). Die Schutzwirkung liegt in der Oberflächenstruktur. Auch in anderen Bereichen wird sich das Beschichtungspotential zu Nutze gemacht. So lässt sich durch die Verwendung von Nanoteilchen der Materialeinsatz deutlich verringern und somit Energie und Material einsparen.

Auch in der Medizin finden sich vielfältige Einsatzmöglichkeiten. So können mittels Nanopartikel Wirkstoffe gezielter transportierer, da sie die Blut-Hirn-Schranke passieren können, sodass Therapien minimal invasiver werden. Ebenfalls ist der Einsatz von antimikrobiell wirkender Partikel (z.B. Silber) möglich, womit die Verbreitung von Keimen eingedämmt werden kann.

Offene Fragen auf die Gefahren von Nanopartikeln

Trotz der Forschung bleiben aktuell einige Fragen offen, besonders zum Thema Gefährdungspotential. Derweil beziehen sich viele Studien auf den Einfluss auf Gewässer und Wasserorganismen, da man vermutet, dass durch den steigenden Einsatz von Silberpartikeln im Alltag (z.B. Funktionskleidung) ein Anstieg von Silber im Abwasser nachzuweisen ist. Es bleibt die Frage, welchen Einfluss das auf den Klärschlamm und die zur Abwasserklärung notwendigen Mikroorganismen hat.
Ein anderer Punkt ist die Lebensdauer der Partikel und was bei Nutzung oder Zerfall passiert. Welche Wechselwirkung mit anderen (Nano-)Materialien ist möglich?

Die Kennzeichnung von Produkten, die Nanotechnologie enthalten ist noch nicht einheitlich geregelt, derweil muss in der Inhaltsstoffliste hinter dem hinter dem betreffenden Stoff mit „nano“ deklariert werden.
Auch im Bereich Arbeitsschutz mangelt es noch an tiefgreifenden Regeln. In vielen Fällen sind sie vergleichbar mit Stäuben oder Fasern, jedoch ist beispielsweise ein AGW nicht vorhanden.

Bei der Produktion muss eine unbeabsichtigte Freisetzung vermieden werden, da sich die Partikel sehr schnell und weitläufig im Raum verteilen.

Trotz aller Bedenken und bleibt eine positive Tendenz für die Zukunft der Nanopartikel. An der Lösung der Fragestellung wie die Gefahrstoffmessung oder die Wirkungen auf den Körper wird intensiv geforscht.

Quellen:
[1]: Quelle Beitragsbild: © Kateryna Kon / 123RF.com
[2]: https://www.nanopartikel.info/
[3]: https://www.bund.net/themen/chemie/nanotechnologie/
[4]: https://www.umweltbundesamt.de/nanopartikel
[5]: https://www.chemie.de/lexikon/Nanoteilchen.html
[6]: https://www.test.de/Nanoteilchen-Das-sollten-Sie-wissen-4445980-0/
[7]: https://www.lungeninformationsdienst.de/forschung/nanopartikelforschung/nanopartikel-im-portraet/index.html
[8]: https://www.bghm.de/arbeitsschuetzer/fachinformationen/gefahrstoffe-und-biologische-arbeitsstoffe/nanopartikel-und-ultrafeine-partikel/
[9]: https://www.dguv.de/ifa/fachinfos/nanopartikel-am-arbeitsplatz/index.jsp
[10]: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/publikation/long/3765.pdf

nach oben scrollen