Nanotechnologie: Die unbekannten Teilchen

Nanoteilchen befinden sich in Sonnencremes und Lebensmitteln. Über die Gefahren der winzigen Partikel ist nicht viel bekannt. Denn die Entwicklung neuer Nanomaterialien schreitet schneller voran als ihre Erforschung.

Artikel von Christian Meier veröffentlicht am 13. Oktober 2014, 12:05 Uhr

Nanotextil einer schweizer Firma (Bild: Nick Cross/Flickr/CC BY-ND 2.0)

Auf den ersten Blick haben ein High-End-Display und eine Tube Sonnencreme nichts gemeinsam: Quantenpunkt-Displays (QLEDs) sollen eine breitere Farbpalette als LCD-Bildschirme und weniger Energieverbrauch erreichen, während die Sonnencreme vor UV-Strahlung schützen und trotzdem transparent sein soll. Beide Produkte verdanken aber ihre ungleichen Leistungen der gleichen Kategorie von Werkstoffen: den sogenannten Nanomaterialien. Nano bedeutet sehr, sehr klein, hier kleiner als rund hundert Nanometer (millionstel Millimeter), also in etwa die Größe von Viren. Insgesamt enthalten derzeit rund 1.600 Produkte Nanomaterialien, von schmutzabweisenden Textilien, kratzfesten Lacken, schnell härtendem Beton, antibakteriell beschichteten Küchengeräten über klumpenfreiem Instant-Suppenpulver bis zur Glasscheibe, die auf Knopfdruck die Farbe ändert.

Toxikologen dämpfen den Nanohype

Das Etikett "Nano" hatte allerdings schon mal einen besseren Ruf. Schon seit Jahren warnen Forscher, über die Gefahren der winzigen Partikel sei nicht viel bekannt. Anfang des Jahrtausends warben viele Firmen damit, um auf smarte Funktionen und Innovationskraft hinzuweisen. Doch dann stießen Toxikologen auf Bedenkliches: Kohlenstoff-Nanoröhrchen, ein besonders stabiles Nanomaterial, das Tennisschläger oder Surfbretter bruchfester machen soll, schädigte Lungen von Versuchstieren auf ähnliche Weise wie der krebserregende Asbest. Ein weiterer Befund: Titandioxid-Nanopartikel riefen in den Luftröhren von Ratten Entzündungen hervor, und zwar schon in deutlich kleineren Dosen als bei größeren Titandioxid-Partikeln.

Kürzlich fanden Forscher der Universität Koblenz noch einen toxikologischen Nanoeffekt. In ein Reagenzglas mit Wasserflöhen mischten sie Titandioxid-Nanopartikel. Die Partikel verklebten den Panzer der Tiere, so dass sie sich nicht mehr häuten und sich schlechter bewegen konnten. Die Nachfolgegeneration der Wasserkrebse reagierte empfindlicher auf die Nanopartikel als ihre Eltern. Da die Nanopartikel in Sonnencremes enthalten sind und beim Baden in Seen gelangen, ist das ein bedenkliches Resultat.

Solche Ergebnisse und die anschließende Berichterstattung der Medien dämpften den Nano-Hype. Seit Jahren wirbt kaum noch jemand damit. Dennoch geht die Entwicklung neuer Nanomaterialien weiter: Bis 2017 wird ein Weltmarktvolumen von mehr als 37 Milliarden US-Dollar erwartet.

Die Marktentwicklung ist schneller als die Risikoforschung

Immer neue Nanomaterialien brächten auch immer mehr unbekannte Nanorisiken mit sich, beklagen Verbraucher- und Umweltschützer. Die Risikoforschung sei langsamer als die Entwicklung und erhalte zu wenig Förderung, mahnen sie. Sie verlangen eine stärkere Regulierung der Nanotechnologie, zum Beispiel eine Kennzeichnungspflicht, ein europaweites Nanoproduktregister oder sogar ein Moratorium für Nanoprodukte. Vier europäische Staaten haben bereits ein Nanoregister eingeführt oder sind gerade dabei. In der EU gilt eine Kennzeichnungspflicht für Nanomaterialien in Kosmetika, Lebensmitteln und Bioziden.

Wie gefährlich ist Nano wirklich? An sich ist ein Nanometer natürlich genauso ungiftig wie ein Zentimeter, es handelt sich schließlich nur um eine Maßeinheit. Die Nanogröße ist ein Merkmal eines Nanomaterials unter vielen anderen wie Form, chemische Zusammensetzung, elektrische Ladung an der Oberfläche oder Löslichkeit. Man kann Nanomaterialien genauso wenig pauschal verurteilen wie synthetisch hergestellte Chemikalien. Von den rund 100.000 synthetischen Chemikalien gelten, je nach Quelle, zwischen rund 100 und 600 als besorgniserregend.

Dennoch: Technologisch interessant sind Nanomaterialien wegen ihrer geringen Größe und der dadurch veränderten physikalischen und chemischen Eigenschaften. Die reinen Farben der QLEDs sind ohne die Nanogröße der Quantenpunkte undenkbar, denn diese bestimmt exakt die Wellenlänge des von ihnen ausgesendeten Lichtes. Sonnencreme wäre nicht gleichzeitig transparent und wirksam, wenn sie größere Titandioxid-Nanopartikel enthielte. Das als reaktionsträge geltende Gold verhält sich in Form von Nanopartikeln völlig anders und wird zum wirkungsvollen Katalysator.

Es ist plausibel anzunehmen, dass es neben technologisch erwünschten Größeneffekten auch unerwünschte gibt, die der Gesundheit oder der Umwelt schaden könnten. Dass die Sorge nicht aus der Luft gegriffen ist, zeigen die toxikologischen Befunde bei einzelnen Nanomaterialien.