Gesundheit

Neue Tests für die Nanowelt  

Wie sicher ist Nano? Diese Frage treibt Forscher seit Jahren um, ohne dass sie bislang eine klare Antwort formuliert hätten. Untersuchungen mündeten teils in Widersprüchen. Mal wucherten Tumoren in den Versuchstieren, mal blieben die Tiere unversehrt. VDI nachrichten, Berlin, 19. 6. 09, ber

Licht in die unsichtbare Welt der Winzigen zu bringen, die so klein ist wie ein hunderttausendfach gespaltenes Menschenhaar, ist jetzt einem Team im vom Bundesforschungsministerium (BMBF) geförderten Projekt NanoCare gelungen. Die Wissenschaftler entwickelten Tests, um die Risiken der Nanotechnologie systematisch zu ergründen. Diese Standards sollen künftig international angewandt werden.

An elf kommerziell verfügbaren Nanoteilchen statuierten die Wissenschaftler um Projektleiter Harald Krug von der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt in St. Gallen ein Exempel. Sie wurden im Tier und an Zellen auf ihre kurzzeitige Wirkung hin getestet. „Dabei seien keine ernsten biologischen Effekte aufgetreten“, versicherte Krug.

Insgesamt 5 Mio. € hatte das BMBF den NanoCare-Forschern für drei Jahre zur Verfügung gestellt. Die beteiligten Nanotech-Unternehmen, darunter Bayer, Evonik Industries und BASF, steuerten weitere 2,5 Mio. € bei. Als „sehr erfolgreich“ lobte das Ministerium am 16. Juni in Berlin den Verlauf des Projekts und hob zugleich die Bedeutung der Nanotechnologie für den Wirtschaftsstandort Deutschland hervor.

Mittlerweile sind in Deutschland mehr als 500 Produkte auf dem Markt, die mithilfe von Nanotechnologie erzeugt werden. Am weitesten verbreitet ist nanoskaliges Silber, das etwa Socken in eine keimfreie Zone verwandelt und Schimmel aus dem Kühlschrank verbannt.

Als zwergenhafter Saubermann wird auch Titandioxid eingesetzt. Es befreit Büroluft von Schadstoffen und Fenster von Schmutz. Kohlenstoffnanoröhrchen wiederum verstärken Kunststoffe in Tennisschlägern und verleihen Fahrradhelmen Stabilität.

„Nanotechnologie wird auf breiter Basis angewendet“, stellte Thomas Kuhlbusch, Chemiker vom Institut für Energie- und Umwelttechnik in Duisburg, fest und fügt hinzu: „Die Risiken kennen wir nicht immer.“

Bisherige Studien hielten in 50 % der Fälle einer Überprüfung nicht stand, warnte Krug. Der Grund seien Fehler in der Durchführung. Nicht immer seien die Versuche mit einer Referenzsubstanz ausgeführt worden, was aber entscheidend sei für die Zuverlässigkeit. In manchen Tests seien so hohe Dosen an Partikeln eingesetzt worden, dass diese alleine das Messergebnis beeinträchtigt haben könnten.

Um künftig solche Irrläufe auszuschließen, erstellten die Forscher erstmals Standardarbeitsanweisungen. So müssen die Partikel sterilisiert werden, bevor ihre Wirkung getestet wird. Sonst können bereits anhaftende Keime die Tiere krank machen, was irrtümlich auf die Partikel zurückgeführt werden könnte. Auch stellte sich heraus, dass sich Nanoteilchen oft zusammenballen oder an Eiweißstoffe anlagern. Dies kann ebenfalls das Ergebnis verfälschen.

In Experimenten an verschiedenen Zellen bemerkte Jürgen Schnekenburger vom Universitätsklinikum Münster gar, dass die Ergebnisse untereinander nicht vergleichbar sind. So reagierten Hautzellen wesentlich empfindlicher als Lungengewebe.

Schnekenburger leitet daraus ab, dass kommerziell verfügbare Zellen nur eingeschränkt geeignet sind. Vielmehr müsse man lebende Zellen aus der Lunge der Ratte entnehmen und die Nanoteilchen an diesen frischen Zellen testen. Während herkömmliche Zellen in 70 % bis 80 % der Fälle gar keine Reaktion zeigten, verhielten sich die Frischzellen deutlich empfindlicher. Sie entwickelten Anzeichen einer Entzündung.

Die Beobachtung an den frischen Zellen decken sich zudem weitgehend mit den Tierversuchen, betont Schnekenburger. Das biete einen Ansatzpunkt, um künftig Tierexperimente zu vermeiden.

Im Labor demonstrierte er, dass Nano-Ceroxid, wie es zum Reinigen von Silizium-Wafern in der Elektronikindustrie eingesetzt wird, die Frischzellen weniger stark angreift als Titandioxid und Zinkoxid, die beispielsweise als UV-Filter in Sonnencreme enthalten sind.

Eine ähnliche Reihung ergab sich aus Tierexperimenten der BASF. Die Lungen der Ratten entzündeten sich zumeist, solange ihnen Nanopartikel in höheren Dosen verabreicht wurden. Die Reaktion war umso ausgeprägter, je kleiner die Partikel.

Mit dem Projekt NanoCare erhärtet sich ein weiteres Indiz aus der Risikoforschung: Nanopartikel aus ein- und demselben Material wirken unterschiedlich, je nach Größe und Oberflächenbeschaffenheit. Folglich müssen die Teilchen aus jedem Herstellungsprozess gesondert untersucht werden.

Die gute Nachricht ist, dass allmählich Systematik in die Beurteilung der Nanotechnologie kommt. Beruhigend auch, dass der Mensch den Partikeln bislang eher kurzfristig und in geringen Mengen ausgesetzt ist und davon kaum Gefahr ausgeht, wie das Projekt zumindest an elf verschiedenen Partikeln zeigte.

Ernüchternd ist jedoch, dass die Langzeitwirkung weiterhin weitgehend unbekannt ist, obwohl die Technologie so rasch wie nie zuvor auf den Markt drängt. „Eine chronische Belastung haben wir nicht untersucht“, räumte Toxikologe Krug ein. „Das wird Aufgabe eines Folgeprojekts sein.“ SUSANNE DONNER

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