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Gesundheit

In Deutschland und Europa, in den Industriestaaten Asiens und Amerikas sind zahlreiche Forschungseinrichtungen damit befasst, mögliche Schadwirkungen von Nanomaterialien auf den menschlichen Organismus zu untersuchen. Wegen der Fülle der verschiedenen eingesetzten Materialien, der unterschiedlichen Berührungspunkte zwischen Mensch und Nanomaterial sowie der Schwierigkeiten im Studiendesign und in den Nachweismethoden, liegen bisher gut begründete Hinweise, aber nur wenige abschließend belegte Gewissheiten vor.
 

Reagenzgläser; Foto: schoelzy / Quelle: PHOTOCASE

Die Nanoteilchen gibt es nicht. Ob und wie Nanopartikel im Organismus wirken, hängt von verschiedenen Faktoren ab:

  • Material
  • Form
  • Größe und Struktur der Oberfläche
  • Neigung, mit anderen Teilchen in Wechselwirkung zu treten
  • Art des Kontakts/Aufnahme in den Körper: dermal (Haut), inhalativ (Atemwege),oral (Magen-Darm-Trakt).

Die folgenden Nanomaterialien sind derzeit besonders weit verbreitet bzw. wirtschaftlich besonders relevant und werden daher genauer auf ihre Folgen für den menschlichen Organismus untersucht:

  • Industrieruß (Carbon Black), der unter anderem in Autoreifen, Tätowierfarben und dekorativer Augenkosmetik eingesetzt wird.
  • Titandioxid (TiO2), und
  • Zinkoxid (ZnO), die in Sonnenschutzmitteln und Tagescremes mit UV-Schutz zum Einsatz kommen.
  • Silber , das unter anderem Textilien und Farben beigemischt wird.
  • Siliziumdioxid (SiO2), das zum Beispiel für Halbleiter verwendet wird.
  • Neu geschaffene Substanzen wie Kohlenstoff-Röhrchen (Carbon Nanotubes, CNTs) und
  • Fullerene C60, die in der Kommunikationstechnik, der Medizin und bei der Produktion von Brennstoff- und Solarzellen genutzt werden könnten.

 

Prüfung von Fall zu Fall

Weil es „die Nanomaterialien“ nicht gibt, können die Wissenschaftler auch die Risiken nicht für Stoffgruppen ermitteln. Was bei „gewöhnlichen“ Chemikalien Gang und Gäbe ist, nämlich Substanzen mit ähnlichen chemischen Eigenschaften gemeinsam zu bewerten, funktioniert für Nanomaterialien nicht. Oft fehlen auch Informationen darüber, in welchen Produkten und Zubereitungen welches konkrete Nanomaterial in welcher Menge eingesetzt wird. Entsprechend rar sind Daten darüber, unter welchen Umständen Menschen mit ihnen Kontakt kommen und wie sie ggf. in den Körper aufgenommen werden. Auch für Frage, ob, wie, wo und in welchen Mengen Nanomaterialien aus Produkten freigesetzt werden, fehlen Erfahrungen und Daten.

Eine belastbare Sicherheitsbewertung ist in vielen Fällen dennoch möglich. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler betrachten dafür jeden Stoff für sich und folgen den etablierten Entscheidungs- und Bewertungsstrukturen. Von Fall zu Fall ist es dafür auch möglich, das Wissen und die Daten aus anderen, mikro-skaligen Fällen, auf das Nanomaterial zu übertragen. Zusätzlich fragen die Experten nach der möglichen Nano-Besonderheit des Falles und passen, wenn möglich, die Testsysteme entsprechend an.

Hat ein Stoff für sich genommen gesundheitsschädliche Eigenschaften, so kann davon ausgegangen werden, dass dieser Stoff diese Eigenschaft auch in Nanoform aufweist. So ist beispielsweise von Kupfer bekannt, dass es in größeren Mengen giftig ist. Dafür spielt es keine Rolle, ob es makro- oder nanoskalig in den Körper gelangt. Der Umkehrschluss, dass also ein harmloser Stoff auch in seiner Nanoform harmlos ist, ist jedoch nicht richtig. Es wäre denkbar, dass ein in Makrogröße ungefährlicher Stoff in Nanoform wegen seiner stark vergrößerten Oberfläche und/oder seiner erhöhten Eindringfähigkeit in den menschlichen Körper über eine veränderte Wirkung auf die Gesundheit verfügt. Solchem Verdacht müssen die Wissenschaftler dann mit nano-geeigneten Methoden nachgehen.
Doch auch hier gibt es Schwierigkeiten: In einer Stellungnahme von 2011 folgerte das Bundesinstitut für Risikobewertung BfR, dass Daten aus Tierversuchen Hinweise auf krebsauslösende Wirkung einiger Nanomaterialien (CNTs, TiO2) nach Aufnahme über die Atemwege liefertn. Die Daten seien aber nicht ausreichend, um diese Materialien als krebserzeugend für den Menschen einzustufen. Aus den Studien könne oftmals nicht abgeleitet werden, ob es sich um Effekte handelt, die auf die Eigenschaft der Nanogröße der Materialien zurückzuführen sind, oder auf stoffliche Eigenschaften. An diesem Dilemma hat sich bisher nichts geändert.
 

Wirklich riskant: Fasern

Im Rahmen des Nationalen Forschungsprogramms "Chancen und Risiken von Nanomaterialien" (NFP 64) der Schweiz wurden im Juli 2017 zwei Artikel veröffentlicht, die zur Vorsicht beim Einsatz von Siliciumdioxid als Lebensmittelzusatzstoff (E 551) mahnen. Die Wissenschaftler fanden im Tierversuch heraus, dass die Partikel in der Lage sind, bestimmte Immunzellen zu aktivieren. Sie hatten die Zellen dafür allerdings direkt mit extrem großen Mengen SiO2 konfrontiert. Die Ergebnisse lassen daher keine Schlussfolgerungen für die menschliche Ernährung zu.

Tatsächlich gibt es bis heute keinen einzigen tatsächlich wirtschaftlich genutzten Nanopartikel, der nachweislich toxisch ist. Als wirklich problematisch haben sich jedoch die Fasern erwiesen. Carbonfasern, die nur wenige Nanometer breit, aber mindestens 5 Mikrometer (µm) lang sind, steif und nicht abgebaut werden, verhalten sich wie Asbestfasrn. Für sie steht außer Frage, dass sie bei Aufnahme in die Atemwege krebserregend sind. Das ist eine enorme Herausforderung für den Arbeits- und Umweltschutz.

Mehr über die Möglichkeiten und Grenzen von toxikologischen Studien erläutert Prof. Harald Krug im Interview.
 

Wie sich Gesundheitsgefahren vermeiden lassen, wenn man als Heimwerker mit Baustoffen zu tun hat, die Nanomaterialien enthalten können, erläutert Christian Schumacher vom Institut für Arbeitsschutz der DGUV hier im Interview.
 

(Stand: 2018)

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