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Die Heilung von Krebs ist nach wie vor eine der großen Herausforderungen der Medizin. Viel wurde schon erreicht. Dennoch müssen die derzeit verwendeten Methoden weiter verbessert werden. Nanotechnologie verspricht hier wesentliche Beiträge.

Nanopartikel erhitzen Tumore

Bösartige Tumore müssen entfernt werden, um ein weiteres Ausbreiten der Krebszellen zu verhindern. Die Medizin kennt dafür verschiedene Verfahren, die jedoch alle mit starken Nebenwirkungen verbunden sind. Eine gezielte Bestrahlung der Tumore mit radioaktiver Strahlung, Röntgenstrahlen oder Mikrowellen zerstört Krebszellen. Allerdings lässt sich die Bestrahlung nicht so zielgenau einsetzen. Auch gesundes Gewebe wird zerstört.

Hier hoffen Forscherinnen und Forscher auf Ergebnisse der Nanoforschung. Die an der Berliner Charité entwickelte so genannte Magnetflüssigkeits-Hyperthermie arbeitet mit Nanopartikeln aus Eisenoxid. Durch Injektionen oder über die Blutbahn gelangen sie in die Krebsgeschwulst. Durch eine spezielle biochemische Oberfläche betrachten die gefräßigen Krebszellen sie als Nährstoff.

Hat sich die gesamte Krebsgeschwulst schließlich mit Nanopartikeln "vollgefressen", schalten die Mediziner ein neu entwickeltes Magnetfeldtherapie-System ein. Das für den Menschen ungefährliche Magnetwechselfeld erwärmt die Nanopartikel, nicht aber das gesunde Gewebe. Die Krebszellen bekommen gleichsam hohes Fieber und sterben ab. Für ihre Beseitigung sorgt dann der menschliche Körper selbst. Die Nanopartikel werden ausgeschieden und über den normalen Stoffwechsel abgebaut.

Zukunftsvision Medikamentenfähre

Krebs wird auch durch Chemotherapie bekämpft. Dabei werden Stoffe verwendet, die ihre Wirkung möglichst gezielt auf Krebszellen ausüben und diese abtöten oder in ihrem Wachstum hemmen. Aber auch normale Körperzellen können - wenn auch weniger stark - von der Chemotherapie geschädigt werden.

Die Nanotechnologie könnte langfristig dafür sorgen, dass Medikamente direkt und ausschließlich an erkrankte Zellen abgegeben werden. Solche Medikamentenfähren unterscheiden chemisch die Oberflächen erkrankter Zellen von denen gesunder. Sie docken dann am kranken Gewebe an und geben den Wirkstoff direkt an die einzelne Zelle ab.

Der Körper akzeptiert Implantate

Nanotechnologie verspricht aber nicht nur für die Krebstherapie große Fortschritte. Auch bei der Implantation von Zähnen oder erkrankten Gelenken, beispielsweise von Hüftgelenken, helfen die winzig kleinen Partikel.

Das Einsetzen künstlicher Zähne in den Kiefer ist ein großer Fortschritt gegenüber den in der Vergangenheit unvermeidlichen Zahnprothesen. Allerdings kommt es noch immer häufig zu Abstoßungsreaktionen, die das Einwachsen des Implantats verhindern. Es kann zu Entzündungen und Komplikationen kommen. Zähne sind beim Kauen besonderen Belastungen ausgesetzt und müssen daher sehr fest einwachsen.

Auch hier kommt die Nanotechnologie ins Spiel. Studien deuten darauf hin, dass bioaktive Moleküle einer nanotechnologisch hergestellten Oberfläche des Implantats eine sanfte Einbettung in den Körper ermöglichen.

Entwickelt haben eine solche bioverträgliche Schicht die Forscherinnen und Forscher der Biomet Deutschland GmbH gemeinsam mit Werkstoffkundlern der TU Dresden und Zahnarztfachleuten der Universität Göttingen. Die extrem dünne knochenähnliche Beschichtung enthält Substanzen, die Knochenzellen an sich binden. Dadurch verbinden sich die Implantate schneller mit dem Kieferknochen und wachsen so fester und dauerhafter ein.

Dies sind nur wenige Beispiele für die ungeahnten Möglichkeiten, die die Nanotechnologie für unsere Gesundheit eröffnen wird. Große Erwartungen bestehen beispielsweise auch für neue diagnostische Verfahren durch Nanopartikel, die sich gezielt an bestimmten Organe oder Zellen anlagern.

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Foto: Bild vergrößern Flad & Flad Communication Group Die Heilung von Krebs ist nach wie vor eine der großen Herausforderungen der Medizin. Viel wurde schon erreicht. Dennoch müssen die derzeit verwendeten Methoden weiter verbessert werden. Nanotechnologie verspricht hier wesentliche Beiträge. Bösartige Tumore müssen entfernt werden, um ein weiteres Ausbreiten der Krebszellen zu verhindern.

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Sie sind einen millionstel Millimeter groß und für viele Industriezweige außerordentlich interessant. In der Medizin sollen Nanoteilchen Krebs bekämpfen. Eine Technologie mit großem Potenzial - und ein paar Fragezeichen.

Nano ist eine Größenbezeichnung. Ein Nanometer ist einen milliardstel Meter groß - oder eben nicht groß, eher unvorstellbar klein. Das Wortstammt vom altgriechischen „Nanos" - der Zwerg. Teilchen, die kleiner sind als 100 Nanometer, werden nach einer EU-Regelung als Nanoteilchen bezeichnet. Ein Proteinmolekül hat fünf Nanometer, ein menschliches Haar ist immerhin schon 80.000 Nanometer breit. Viele Industriezweige nutzen die Kleinst-Teilchen. Sie haben hochwillkommene Eigenschaften - und ungeklärte Risiken.

Nanostrukturen machen Materialien leichter, widerstandsfähiger und schmutzabweisender. Die Natur dient dabei als Vorbild: Schmetterlingsflügel etwa haben eine nanometergroße Gerüststruktur und trotz geringstem Gewicht eine hohe Festigkeit. Lotospflanzen sind bekannt für ihre flüssigkeitsabweisenden Blätter. Das gelingt durch ihre nanostrukturierte Oberfläche, auf der Schmutzpartikel keinen Halt finden.

Generell haben Materialien in Nanogröße andere Eigenschaften als in „Originalgröße": Sie sind etwa hitzebeständiger oder lösen sich besser auf. Das machen sich Hersteller von Lacken, Kunststoffen und sogar Lebensmitteln zunutze. Während „normale" Oberflächen Schmutz und Wasser bei Kontakt aufnehmen, können sie auf einer nanostrukturierten Oberfläche nicht haften bleiben und perlen ab. Autolacke werden deshalb mit einer abweisenden Nanoversiegelung beschichtet. Auf Brillengläsern verbessern Nanoschichten die Festigkeit und den Verschleiß. In einigen Sonnencremes sorgen Titandioxid- und Zinkoxidpartikel in Nanogröße dafür, dass sich die Creme leicht auf der Haut verteilen lässt. Siliziumdioxide von einigen Hundert Nanometern dienen als Rieselhilfe im Salz und machen Outdoor-Textilien schmutzabweisend. Nanosilber hat antimikrobielle Eigenschaften und wird in Wandfarbe, Kühlschränken und Verpackungen verwendet. Lebensmittel wie Obst werden mit Nanopartikeln überzogen und sehen so länger frisch aus, und Ketchup fließt dank Nano-Zusätzen bis zum letzten Rest aus der Flasche.

Nanoröhrchen für neue Materialien

Ein besonderes Augenmerk haben Industrie und Politik auf Kohlenstoff-Nanoröhrchen gerichtet. Die Carbon-Nanotubes (kurz: CNT) sind röhrenförmige Gebilde aus wabenförmig angeordneten Kohlenstoffatomen. Sie sind sehr leicht, dabei aber extrem stabil und leiten Strom und Wärme sehr gut. Beispielsweise sind Tennisschläger mit Nanotubes bei gleichem Gewicht bruchfester. Mit CNTs versehener Beton ist deutlich stabiler und elastischer.

Für die Automobil- und Flugzeugbranche sind Carbon Nanotubes gleich mehrfach interessant: Durch ihre hohe elektrische Leitfähigkeit eignen sich CNT sehr gut als Katalysatoren in dadurch leistungsstärkeren und energieeffizienteren Brennstoffzellen. Diese Eigenschaft verspricht auch eine höhere Belastbarkeit von Batterien in Elektroautos.

Bauteile in Autos und Flugzeugen bestehen zunehmend aus Kunststoffen; das spart Gewicht, der Energieverbrauch reduziert sich. Doch bei Baugruppen, die extremen Gewichten und Temperaturen ausgesetzt sind, stoßen Kunststoffe schnell an ihre Grenzen. Durch CNT-Zusätze erhöht sich ihre thermische und mechanische Belastbarkeit, die entstehende Wärme kann besser abgeleitet werden. Noch befindet sich hier vieles in der Forschungs- und Entwicklungsphase, doch CNT gelten als wichtige Komponente für innovative Werkstoffe und eine umweltfreundliche Mobilität.

Präzisionswaffe gegen Krebs

Auch in der Medizin gilt „Nano" als Zukunftstechnologie, vor allem im Kampf gegen Krebs. Herkömmliche Behandlungen wie die Chemotherapie greifen nicht nur krankes, sondern immer auch gesundes Gewebe an. Kapseln aus Nanopartikeln helfen, Wirkstoffe zielgenau zu erkrankten Zellen zu transportieren ohne gesundes Gewebe zu schädigen. Sie können auch als Träger für Kontrastmittel zur Lokalisierung und zur Diagnose von Krebszellen verwendet werden. Pharmafirmen testen und produzieren immer neue Nanopartikel mit neuen Eigenschaften. Zum Beispiel befindet sich auf der Oberfläche der Nanopartikel ein Molekül, das Krebszellen an ihrer Oberflächen-Struktur erkennt und sie dann gezielt angreift.

Eine weitere Therapiemethode setzte magnetische Nanopartikel ein, die mehrere Billiarden Eisenoxidteilchen enthalten. Diese werden direkt in die Krebsgeschwulst gespritzt und dort erhitzt. Es entsteht ein magnetisches Wechselfeld, das die Teilchen in Schwingung versetzt und so hohe Temperaturen im Tumor erzeugt. So werden die Zellen zerstört oder zumindest empfindlicher für die begleitende Chemotherapie.

Ungeklärte Risiken

Der Markt für Nanoprodukte wächst rasant. Schätzungen zufolge, gibt es in Europa bereits 500 frei verkäufliche Produkte mit Nanomaterialien, darunter rund 100 Lebensmittelprodukte. So gelangen die winzigen Teilchen in Haut, Magen-Darm-Trakt, Nase und Lunge. Wie sich das genau auswirkt, ist noch weitgehend unklar. Ein Umstand, der viele Menschen beunruhigt. Die Umweltschutzorganisation BUND etwa beklagt, dass die Erforschung der Risiken und Nebenwirkungen von Nanoprodukten ihrer Vermarktung stark hinterherhinke. Fest steht: Nanopartikel können die Darmschleimhaut durchdringen, weil sie so extrem winzig sind. Forscher der US-amerikanischen Cornell-University trugen Nanopartikel auf menschliche Darmzellkulturen auf. Die Zellmembranen wurden dadurch dünner und durchlässiger, Bakterien können so leichter in die Darmflora eindringen und für Entzündungen sorgen. In diesem Zusammenhang fanden auch andere Studien Hinweise auf ein erhöhtes Risiko für die Darm-Krankheit Morbus Crohn durch den Verzehr von Nanopartikeln.

Ist Nano also der Weg zu neuen interessanten Materialeigenschaften und einer medizinischen Revolution? Oder sind die winzigen Partikel eine abstrakte Gefahr für Umwelt und Gesundheit? Ein Beweis, welche Nanopartikel sich wie genau auswirken, fehlt. Die ungeklärten Risiken sind wohl auch der Grund, warum Nanoprodukte nicht offensiver vermarktet werden: Hinter den Zwergen stehen riesige Fragezeichen.

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N wie Nano-Technologie: Klein, aber oho!

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Sie sind einen millionstel Millimeter groß und für viele Industriezweige außerordentlich interessant. In der Medizin sollen Nanoteilchen Krebs bekämpfen. Eine Technologie mit großem Potenzial - und ein paar Fragezeichen. Nano ist eine Größenbezeichnung. Ein Nanometer ist einen milliardstel Meter groß - oder eben nicht groß, eher unvorstellbar klein.

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Nanotechnologie - Wissenschaft aktuell: News aus Forschung und Technik

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ITP > Mitarbeiter > Prof. Dr. Dietrich Zawischa

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Neue Sonderausstellung im Deutschen Museum

Im Deutschen Museum ist ab sofort eine Sonderausstellung über Nanotechnologie im Alltag zu sehen. Auf etwa 25m2 werden über 70 Produkte gezeigt, die Nanotechnologie enthalten und für den Endanwender schon im Geschäft verfügbar sind. Die Ausstellung zeigt wie sehr Nanotechnologie heute schon in unser Leben Einzug gehalten hat. Das Spektrum reicht von Oberflächenbeschichtungen bei Kleidung und in der Küche, über Haus- und Bautechnik bis hin zu Kosmetik und Nanoelektronik.

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Alltag mit Nanoprodukten

Neue Sonderausstellung im Deutschen Museum

München, 29. November 2007

Im Deutschen Museum ist ab sofort eine Sonderausstellung über Nanotechnologie im Alltag zu sehen. Auf etwa 25m ² werden über 70 Produkte gezeigt, die Nanotechnologie enthalten und für den Endanwender schon im Geschäft verfügbar sind. Die Ausstellung zeigt wie sehr Nanotechnologie heute schon in unser Leben Einzug gehalten hat. Das Spektrum reicht von Oberflächenbeschichtungen bei Kleidung und in der Küche, über Haus- und Bautechnik bis hin zu Kosmetik und Nanoelektronik.

Für viele Menschen ist „Nano" noch von Visionen und Phantasien geprägte Zukunftstechnik. Dort wo die Objekte und Strukturen nur die Größe von wenigen Nanometern haben - das ist etwa 50.000-mal kleiner als der Durchmesser von einem menschlichen Haar - verbergen sich erstaunliche neue Effekte; Kurioses wie Nützliches. Es gibt viele Visionen was die Nanotechnik alles irgendwann einmal leisten könnte, von selbstorganisierenden Nanorobotern bis hin zu personenspezifischen Medikamenten.Diese neue Technologie besteht aber nicht nur aus Visionen und Phantasien einiger Forscher oder Marketing-Spezialisten, sondern hat an vielen Stellen schon Einzug in unseren Alltag gehalten. Die neue Sonderausstellung zeigt Belege hierfür. Bei allen gezeigten Produkten trägt Nanotechnologie zu einer Verbesserung der Anwendungseigenschaften bei, wobei der Effekt von „einfach nur praktisch" bis „spektakulär" reicht. Bei den einzelnen Produkten in der Sammlung wird kurz und anschaulich die Art und Wirkung der enthaltenen Nanotechnologie erklärt. Des Weiteren werden einige ausgewählte Leittechnologien vertieft behandelt und an Beispielartikeln erläutert. Die Ausstellung ist im Deutschen Museum zwischen der Chemie- und Physikabteilung im Bereich des Gläsernen Forscherlabors angesiedelt. Dort finden auch regelmäßig Vorführungen zu verschiedenen nanotechnologischen Effekten statt.Die Ausstellung ist Teil des „Zentrum Neue Technologien" (ZNT) und wird mit der Eröffnung der neuen Räumlichkeiten 2009 dort als Dauerausstellung gezeigt werden. Im Angesicht der rasanten Entwicklung der Nanotechnik werden die Exponate immer wieder aktualisiert werden, um einen stets aktuellen Spiegel der Nanoprodukt-Szene zeigen zu können. Für das Deutsche Museum ist dies ein weiterer Baustein in seiner wichtigen Rolle der Bevölkerung die Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts anschaulich und verständlich zu vermitteln. Insbesondere die Nano- und Biotechnologien gelten als Forschungs- und Wachstumsmotor und werden die wirtschaftliche Zukunft Deutschlands signifikant prägen. Die Ausstellung „Alltag mit Nanoprodukten" im Deutschen Museum wird von der Arbeitsgemeinschaft der Nanotechnologie-Kompetenzzentren Deutschlands AgeNT-D gefördert.

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Neue Sonderausstellung im Deutschen Museum Im Deutschen Museum ist ab sofort eine Sonderausstellung über Nanotechnologie im Alltag zu sehen. Auf etwa 25m2 werden über 70 Produkte gezeigt, die Nanotechnologie enthalten und für den Endanwender schon im Geschäft verfügbar sind. Die Ausstellung zeigt wie sehr Nanotechnologie heute schon in unser Leben Einzug gehalten hat.

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rent a scientist GmbH.FÖRDERMITTELBERATUNG rent a scientist® unterstützt seine Kunden in allen Phasen des Entwicklungsprozesses mit Knowhow und kreativen Problemlösungen. Wir helfen in technischen, wirtschaftlichen und patentstrategischen Belangen und schaffen gemeinsam mit Ihnen die Vorraussetzungen für eine erfolgreiche Positionierung Ihres neuen oder veränderten Produktes am Markt.

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BIONA - Bionische Innovationen für nachhaltige Produkte und Technologieen

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BIONA - Bionische Innovationen für nachhaltige Produkte und Technologieen

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Bionische Fassadenverschattung am Beispiel der „Strelitzia reginae" BIONA ist eine Fördermaßnahme des Bundesministerium für Bildung und Forschung http://www.bionische-innovationen.de Redaktion und Stimme: Carina Vogt, http://www.carinavogt.de Kamera, Schnitt und Animation: Peter Schoppa, http://www.schoppa.tv Konzept und Produktion: Jürgen Bertling, http://www.umsicht.fraunhofer.de http://www.design4science.eu

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Dieser Film stellt die bionischen Forschungsarbeiten der Arbeitsgruppe um Professor Wilhelm Barthlott von der Universität Bonn zu lufthaltenden und reibungsmindernden Oberflächen dar.

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Aquarium Plant Discussion About Floating Plants Frogbit

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Droplets adhere to hydrophilic pins on the leaf of Salvinia auriculata

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Droplets dyed with methyleneblue adhere to the hydrophilic pins at the top of the trichomes on the leaf of Salvinia auriculata.

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Bereich Reibung - Schiffe mit minimierter Reibung durch Luft

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eine Zukunftstechnologie mit Visionen. Nanotechnologie gilt als Zukunftstechnologie schlechthin. Statt "immer höher, immer weiter" lautet ihr Motto "immer kleiner, immer schneller".
Die Nanotechnologie erschließt uns die Welt der allerkleinsten Dinge. "Die Dimensionen sind winzig, die Chancen riesig.!"
Presse - BMBF

Die Nanotechnologie wird vor allem deshalb wachsen, weil sie uns eine bessere Lebensqualität, eine höhere Lebenserwartung, eine sicherere Umwelt, sowie enorme Energiespar-
möglichkeiten bieten wird. Die Entlastung der Umwelt durch die Ersparnis von Reinigungsmitteln ist ein willkommener Nebeneffekt und wird der Nanoversiegelung langfristig zum Durchbruch in der Oberflächen-
beschichtung verhelfen.

einer Oberfläche führt dazu, dass sich Schmutz und Verunreinigungen nicht oder nur eingeschränkt halten können.
Der Schmutz "perlt" unter fließendem Wasser einfach ab.
Die Nanoversiegelung hält Einzug in den Bereichen:

Fahrzeuge Auto, LKW, Motorrad , Boote, Schiffe, Yachten, Haus und Garten Innen und Aussen, Gebäudemanagement, Gebäudereinigung, Tierpflege Hund und Pferd uvm.

Nanoversiegelungen enthalten einerseits Nanopartikel mit Komponenten die sich mit der Oberfläche fest verbinden, sowie andererseits Komponenten die Schmutz, Wasser und andere Flüssigkeiten abstoßen. Diese beiden Komponenten werden wiederum durch glasartige Komponenten verbunden, die der Versiegelung ihre Härte geben.

Phase1: Während des Auftragens ordnen sich diese Partikel intelligent an.

Phase2: Die bindenden Komponenten wandern zur Oberfläche, die Antihaftkomponenten richten sich zur Luft hin aus.

Phase3: Durch diese "Selbstorganisation" bildet sich eine ultradünne, glasartige Schicht, die mit der Oberfläche eine homogene Verbindung eingeht und so eine extreme Dauer- haftigkeit garantiert.

Die Nanoversiegelung funktioniert bei allen Materialien. Die Anwendung erfolgt durch einfaches Auftragen. Viele Dienstleister haben sich bereits auf diese Nanoversiegelung spezialisiert.

Jetzt ist die Zeit gekommen diese Vorteile auch breiten Schichten der Bevölkerung für alle Oberflächenbeschichtungen zukommen zu lassen. Wir haben ein Testset zusammen gestellt. Dieses Nano - Testset kann man sich nach Hause senden lassen. Man kann bequem zu Hause die Nanoversiegelung mit dem Lotuseffekt an verschiedenen Materialien ausprobieren und den Abperleffekt bestaunen.
"Nanoprodukte von GENANOTECH" werden in Privathaushalten und in der gewerblichen Anwendung Einzug halten und herkömmliche Versiegelungs- und Reinigungsprodukte dauerhaft ersetzen.

Testen Sie die neuesten Nanoprodukte
Bestellen Sie jetzt Ihr Nano Testset und der Lotuseffekt kommt zu Ihnen nach Hause.
Vorteil:
Es sind keine bzw. weniger Reinigungsmittel nötig, wodurch Umwelt und Geldbeutel geschont werden. Auch der Zeitaufwand für die Reinigung sowie die Reinigungsintervalle werden erheblich reduziert.

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eine Zukunftstechnologie mit Visionen. Nanotechnologie gilt als Zukunftstechnologie schlechthin. Statt "immer höher, immer weiter" lautet ihr Motto "immer kleiner, immer schneller". Die Nanotechnologie erschließt uns die Welt der allerkleinsten Dinge. "Die Dimensionen sind winzig, die Chancen riesig.!"

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Bionik - das ist Lernen von der Natur für eine verbesserte Technik. Für viele Probleme, die uns heute noch unlösbar scheinen, sind in der Natur längst Lösungen verwirklicht. Bioniker suchen nach natürlichen Vorbieldern für technische Neuerungen. Was kann der Mensch vom Gecko lernen? Wie fliegt ein Vogel?

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https://www.flickr.com/photos/lotus-salvinia/sets/72157640870446734

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Home - Lotus-Salvinia: Biomimetics and Biodiversity

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KIT - Forschen - Forschungsstrukturen - KIT-Zentren - NanoMikro

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Als 'Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft' schafft und vermittelt das KIT Wissen für Gesellschaft und Umwelt. Ziel ist, zu den globalen Herausforderungen maßgebliche Beiträge in den Feldern Energie, Mobilität und Information zu leisten.

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Auf ihrer bundesweiten Tour zeigt der InnoTruck, wie Innovationen unser Leben positiv verändern können.

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Was genau sind Nanopartikel und wie gefährlich sind diese für Mensch & Umwelt? Antworten auf diese und andere Fragen zu Nanomaterialien und den Risiken der Nanotechnologie finden Sie auf nanopartikel.info.

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Auf ihrer bundesweiten Tour zeigt der InnoTruck, wie Innovationen unser Leben positiv verändern können.

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BUND Nano - schöne Oberflächenvergrößerung

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BUND Nano - schöne Oberflächenvergrößerung

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BUND - BUND für Naturschutz und Umwelt in Deutschland

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Nanopartikel werden bereits heute in vielen Bereichen eingesetzt - ob in Lebensmitteln, Verpackungen, Textilien, Düngemitteln, Autozubehör oder Kosmetika. Können wir die Nanotechnologie in allen Bereichen ethisch vertreten? Was sagt die Politik und welche Gesetze regeln die Nanotechnologie? Wie werden wir als Verbraucher*innen informiert und geschützt?

Bei uns finden Sie Antworten

Was bedeutet "nano"?

Der Begriff "nano" kommt aus dem Griechischen und bedeutet Zwerg. Ein Nanometer (nm) ist ein Milliardstel eines Meters. Ein DNS-Strang ist 2,5 Nanometer, ein Proteinmolekül 5 Nanometer, ein rotes Blutkörperchen 7.000 Nanometer und ein menschliches Haar 80.000 Nanometer breit. Zum Vergleich: Ein Nanopartikel verhält sich in der Größe zu einem Fußball wie der Fußball zur Erde.

Durch die stark verkleinerte Partikelgröße kommt es bei Stoffen in Nanoform zu grundlegenden Änderungen der physikalisch-chemischen Eigenschaften. Im Vergleich zu größeren Partikeln gleicher chemischer Zusammensetzung weisen Nanoteilchen eine höhere chemische Reaktivität, eine größere biologische Aktivität und ein stärkeres katalytisches Verhalten auf. Ursache dafür ist die bei gleichbleibendem Gesamtvolumen stark vergrößerte Oberfläche von Nano-Stoffen.

Stoffe wie etwa Titandioxid (Weißpigment als Lebensmittelzusatz), Siliziumdioxid (Rieselhilfe in Salz) oder unlösliche Vitamine wie Koenzym Q10 reagieren viel schneller mit anderen Stoffen und sind plötzlich wasserlöslich, wenn sie als Nanopartikel hergestellt werden. Zudem können Nanopartikel aufgrund ihrer geringen Größe im Körper sogenannte Membranfenster von Darmauskleidungen, Lungenbläschen oder sogar Zellkernmembranen passieren.

Eine Frage der Definition: Was zählt zu Nanomaterialien?

Meist wird die Bezeichnung "nano" für Materialien, Systeme und Prozesse in einem Größenbereich von bis zu 100 Nanometern verwendet. Als Nanomaterialien werden dabei solche Stoffe definiert, deren Größe in einer oder mehreren Dimensionen (Höhe, Breite, Länge) 100 Nanometer oder weniger beträgt, wodurch ihr Verhalten und ihre Materialeigenschaften beeinflusst werden.

Diese Definition ist jedoch nicht unumstritten. Viele Regierungsbehörden, Forschungsinstitutionen und Wissenschaftler*innen beziehen sich auf abweichende Maße: So versteht die britische Regierung unter Nanomaterialien die Stoffe, die "in einer oder zwei Dimensionen bis zu 200 Nanometer" groß sind. Die US-amerikanische Lebensmittelbehörde (FDA) definierte Nanomaterialien als "Partikel mit Dimensionen unterhalb der Mikroskala, das heißt unter 1.000 Nanometer, die einzigartige Eigenschaften aufweisen".

Auch der BUND spricht sich gegen eine Begrenzung auf 100 Nanometer aus, da Partikel bis zu einer Größe von einigen Hundert Nanometern nanospezifische Eigenschaften aufweisen können. Partikel bis zu einer Größe von mindestens 300 Nanometern sollten deshalb als Nanopartikel behandelt werden. Gleiches gilt für Zusammenballungen von Nanopartikeln (Agglomerate und Aggregate), die eine Größe von 100 Nanometern überschreiten, da auch sie an ihrer Oberfläche häufig reaktive Einzelpartikel aufweisen.

Risiken häufig eingesetzter Nanomaterialien

Die gleichen veränderten Eigenschaften, die Stoffe in Nanogröße so interessant für Forschung und Entwicklung machen, könnten auch neue Gefahren für Gesundheit und Umwelt mit sich bringen. Bisher hinkt die Erforschung der Risiken und Nebenwirkungen der Vermarktung von Nano-Produkten jedoch noch stark hinterher.

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Nano-Siliziumdioxid kann das Erbgut stören

Siliziumdioxid in Nanogröße wird im Lebensmittelbereich etwa als Rieselhilfe in Salz oder Kaffeeweißer verwendet. Auch in Lebensmittelverpackungen, wo es den Gasaustausch zwischen Ware und Außenluft verhindern soll, kommt es zum Einsatz. Siliziumdioxid-Nanopartikel könnten daher über die Nahrung in den Magen-Darm-Trakt und von dort in den Blutkreislauf gelangen.
Siliziumdioxid wird schon seit vielen Jahren in Lebensmitteln verwendet. Die bisherige Bewertung der Wirkung dieses Stoffes basiert auf Studien aus den Jahren 1958 bis 1981, in denen nicht auf unterschiedliche Partikelgrößen eingegangen wird.

Während Siliziumdioxid in größerer Form biologisch nicht aktiv ist, zeigen neuere Studien ein Gefährdungspotenzial durch Siliziumdioxid in Nanogröße. So wurde in Zellkulturen gezeigt, dass Siliziumdioxid-Nanopartikel Funktionen des Zellkerns und damit des Erbgutes stören können.

Nano-Titandioxid und Nano-Zinkoxid

Titandioxid- und Zinkoxidpartikel von einigen Hundert Nanometern sind als Lebensmittelzusatz etwa zum Bleichen oder Haltbarmachen verbreitet. Kleinere Nanopartikel werden als antimikrobieller Zusatz in Lebensmittelverpackungen und Aufbewahrungsgefäßen verwendet. In Kosmetika kommen Nano-Titandioxid und Nano-Zinkoxid als UV-Schutz zum Einsatz. Nano-Titandioxid ist neben Nano-Silber derzeit eines der am häufigsten eingesetzten Nanomaterialien.

Im Tierversuch löste Nano-Titandioxid nach Aufnahme hoher Dosen über die Atemwege Lungenkrebs aus. Die Internationale Agentur für Krebsforschung der Weltgesundheitsorganisation stuft Nano-Titandioxid deshalb auch als möglicherweise krebserregend für den Menschen ein. Zudem konnte im Tierversuch mit Mäusen nachgewiesen werden, dass Nano-Titandioxid von schwangeren Mäusen an ihren Nachwuchs weitergegeben wird, was bei diesem Schädigungen des Hirns und des Nervensystems verursachte. Bei den männlichen Nachkommen war eine reduzierte Spermienproduktion die Folge. Außerdem ist Nano-Titandioxid - insbesondere nach Einwirkung von UV-Licht - giftig für Algen und Wasserflöhe. Letztere gelten als Merkmal intakter Ökosysteme.

Auch Nano-Zinkoxid kann toxisch auf Algen und Wasserflöhe wirken. In Fütterungsversuchen mit Mäusen beschädigten Zinkoxidpartikel mit einer Größe von 120 Nanometern Magen, Leber, Herz und Milz. Kleinere Partikel schädigten Leber, Milz und Bauchspeicheldrüse. Bereits sehr niedrige Dosierungen von 19 Nanometer großen Zinkoxidpartikeln wirkten giftig auf Zellkulturen von Mensch und Ratte.

Verschiedene wissenschaftliche Studien kamen außerdem zu dem Ergebnis, dass Nano-Titandioxid und Nano-Zinkoxid photoaktiv sind und freie Radikale produzieren. Diese können DNA-Schäden in menschlichen Zellen verursachen, insbesondere, wenn die Haut UV-Licht ausgesetzt ist.

Nanosilber: Der Glanz täuscht

Nanosilber wird bereits in vielen verschiedenen Bereichen als keimtötende (biozide) Substanz verwendet - mit stark steigender Tendenz. Vor allem in Lebensmittelverpackungen und Küchenutensilien, in Sportbekleidung, Waschmaschinen, Wandanstrichen und Kosmetika kommt es zum Einsatz. Auch im medizinischen Bereich wird Nanosilber genutzt und findet sich zum Beispiel in Wundauflagen und -pflastern.

Wie viele Produkte mit Nanosilber bereits auf dem Markt sind, lässt sich wegen fehlender Kennzeichnungs- und Registrierungspflichten nicht genau ermitteln. Allerdings wird davon ausgegangen, dass der Stoff neben Nano-Titandioxid derzeit eines der am häufigsten eingesetzten Nanomaterialien ist.

Gesteigerte keimtötende Wirkung mit giftigen Nebeneffekten

Die biozide Wirkung von Silber in Makroform ist hinreichend bekannt. Studien zeigen, dass Nanosilber diese Wirkung in gesteigertem Maß besitzt. Bei Ratten führte die Aufnahme von Nansilber über die Atemluft zu organschädigenden Entzündungsprozessen der Lunge. Diese traten bei deutlich geringeren Konzentrationen im Vergleich zu größeren Silberpartikeln auf. Bei Versuchen an Zellkulturen wirkten 15 Nanometer große Silber-Partikel giftig auf Stammzellen von Mäusen und Gehirnzellen von Ratten. 100 Nanometer große Partikel waren giftig für die Leberzellen von Ratten.

Natürliches Gleichgewicht in Gefahr

Zudem bewirkt Nanosilber die Abtötung von Mikroorganismen wie Bakterien oder Pilzen. Auch wenn sie einen schlechten Ruf haben: In unserer Umwelt sind Mikroorganismen ein unersetzlicher Bestandteil des natürlichen Gleichgewichts. Bei einem breiten Einsatz von Nanosilber besteht daher die Gefahr, dass zum Beispiel Gewässerökosysteme aus dem Gleichgewicht gebracht werden.

Mehr gefährliche Keime durch Resistenzbildungen

Ein weiteres Problem stellt die mögliche Resistenzbildung von Keimen gegenüber Nanosilber dar. Erste resistente Stämme existieren bereits. Die breite Anwendung von Nanosilber in Alltagsprodukten könnte dazu führen, dass Silber seine natürliche Wirkung gegenüber vielen für den Menschen gefährlichen Erregern verliert. Dadurch wird der sinnvolle Einsatz im medizinischen Bereich gefährdet. Dies ist besonders besorgniserregend, da schon heute viele Antibiotika wegen der Bildung von Resistenzen nur noch eingeschränkt verwendet werden können.

Kohlenstoff-Nanokugeln (Fullerene)

Fußballförmige Kohlenstoffmoleküle - Fullerene oder auch Bucky Balls genannt - sind genau wie Kohlenstoff-Nanoröhrchen eine Eigenheit der "Nano-Welt". Sie sind nicht einfach eine verkleinerte Form größerer Kohlenstoffmoleküle, sondern existieren nur in Nanogröße. Neben Diamant und Graphit bilden Fullerene eine weitere Modifikation von Kohlenstoff.

Aufgrund ihrer Fähigkeit, die für die Hautalterung verantwortlich gemachten freien Radikale zu binden, werden sie beispielsweise Antifaltencremes zugesetzt. Da sie zudem Wirkstoffe zielgenau transportieren können, sind sie auch für medizinische Anwendungen interessant.

Die Risiken von Fullerenen sind bisher nur unzureichend erforscht. Es gibt allerdings einige Studien, die zu beunruhigenden Ergebnissen kommen: Sie werden sehr leicht vom Körper aufgenommen und können auch gesunde Haut passieren. Schon in geringen Dosen erwiesen sie sich als giftig für menschliche Leberzellen. Zudem können sie möglicherweise Entzündungen verursachen, die zu Schäden an der Erbsubstanz führen. In weiteren Versuchen schädigten sie das Gehirn von Fischen und wirkten tödlich auf Wasserflöhe.

Kohlenstoff-Nanoröhrchen (CNT)

Kohlenstoff-Nanoröhrchen (engl. Carbon-Nanotubes, kurz: CNT) sind röhrenförmige Gebilde aus wabenförmig angeordneten Kohlenstoffatomen. CNT haben in der Regel einen Durchmesser von einem bis zu 50 Nanometern. Sie sind extrem stabil, gleichzeitig sind sie leicht und leiten Strom und Wärme sehr gut. Nanoröhrchen können verschiedene Strukturen besitzen, etwa ein- oder mehrwandig und offen oder geschlossen sein.

CNT werden bereits in zahlreichen Produkten verwendet. So machen sie Elektroden von Laptop-Akkus leistungsfähiger und Tennisschläger bei gleichem Gewicht bruchfester. Auch in der Auto- und Bauindustrie werden sie eingesetzt. Ende Januar 2009 haben sich in Leverkusen 80 Partner aus Industrie und Forschung zur Innovationsallianz Carbon Nanotubes zusammengeschlossen. Im selben Monat hat die Bayer AG den Grundstein für die weltgrößte Produktionsanlage für Nanotubes gelegt, die 200 Tonnen jährlich produzieren soll.

So gefährlich wie Asbest?

Die Auswirkungen auf Umwelt und Gesundheit wurden bisher noch nicht hinreichend erforscht. Bestimmte Nanoröhrchen stehen im Verdacht, ähnlich wie Asbest im Körper Entzündungen auszulösen, die zu Tumoren führen können. Im akuten Test bei Regenbogenforellen lösten CNTs Reizungssymptome an den Kiemenoberflächen und Schleimabsonderungen sowie eine Erhöhung der Atemfrequenz aus. Da Nanoröhrchen langlebig und nicht wasserlöslich sind, haben sie das Potenzial, sich in der Umwelt und in lebenden Organismen anzureichern. Zu den Bedingungen der Verteilung und Anreicherung ist aufgrund fehlender gängiger Messverfahren allerdings bisher nur wenig bekannt.

Verpackung von Wirkstoffen in Nanokapseln

Der Begriff "Nano-Verkapselung" umschreibt das Verpacken von Wirkstoffen, z.B. Vitamine, Konservierungsstoffe und Enzyme, in einer nanogroßen Kapsel wie einer Mizelle.

Nanokapseln finden in Lebensmitteln, Kosmetika, Medikamenten und Agro-Chemikalien Verwendung. Durch die Verkapselung sollen Wirkstoffe gezielter eingesetzt werden können. Die Kapseln können so beschaffen sein, dass sie sich im Körper erst unter bestimmten Bedingungen öffnen. Dadurch kann z.b. der unangenehme Geschmack eines zugesetzten Wirkstoffs in Lebensmitteln kaschiert werden.

In anderen Fällen macht die Verkapselung die Verwendung eines bestimmten Stoffes in dem vorgesehen Anwendungsbereich überhaupt erst möglich. Durch Nanokapseln lassen sich wasserunlösliche Wirkstoffe in Wasser lösen. Konservierungsstoffe wie Benzoesäure und Sorbinsäure, die bisher nur in sauren Lebensmitteln eingesetzt werden konnten, sind durch den Einschluss in Nano-Mizellen auch im neutralen Bereich einsatzfähig.

Gesundheitsschäden durch Überdosierung?

Bisher ist unklar, wie sich die immer breitere Verwendung von Nanokapseln auf die menschliche Gesundheit auswirken wird. Es besteht zumindest die Gefahr einer Überdosierung von Substanzen, die in geringer Dosis als gesundheitsförderlich oder zumindest harmlos gelten. Dies trifft beispielsweise für verschiedene Vitamine zu, die mit Hilfe von Nanokapseln Lebensmitteln oder Getränken zugesetzt werden und in überhöhten Mengen gesundheitsschädlich sind.

Wo steckt Nano drin?

Umweltschäden von Anfang an vermeiden

Zu den Zukunftsvisionen der Nanotechnologien gehört auch ihr möglicher Nutzen für die Umwelt. Zugleich stehen zu den Auswirkungen der heute schon eingesetzten Nanomaterialien auf die Umwelt noch eine Menge Fragen im Raum. Offen ist, wie die Nanotechnologien und Umweltschutz wirklich zusammengehen könnten.

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Nanotechnologie: Welche Gefahren und Risiken bestehen?

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Die Nanotechnologie gilt als eine der Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts. Die geringe Größe der Nanopartikel verleiht ihnen besondere Eigenschaften, die viele Produkte revolutionieren könnten. Doch eine neuartige Technologie wirft neue Fragen auf: Welche Auswirkungen haben Nanopartikel auf die Umwelt und unsere Gesundheit?

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Der Nanokosmos ist die Welt der Atome und Moleküle. Diese Welt ist unvorstellbar klein. Aber es sind nicht nur die kleinen Dimensionen oder die Gesetze der Quantenphysik, die Nanotechnologie so schwer "begreifbar" machen. Es ist vor allem auch die Vielzahl der unterschiedlichen Anwendungen, die Nanotechnologie oft in einem diffusen Bild erscheinen läßt.

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BUND - BUND für Naturschutz und Umwelt in Deutschland

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Nanopartikel werden bereits heute in vielen Bereichen eingesetzt - ob in Lebensmitteln, Verpackungen, Textilien, Düngemitteln, Autozubehör oder Kosmetika. Können wir die Nanotechnologie in allen Bereichen ethisch vertreten? Was sagt die Politik und welche Gesetze regeln die Nanotechnologie? Wie werden wir als Verbraucher*innen informiert und geschützt?

Bei uns finden Sie Antworten

Was bedeutet "nano"?

Der Begriff "nano" kommt aus dem Griechischen und bedeutet Zwerg. Ein Nanometer (nm) ist ein Milliardstel eines Meters. Ein DNS-Strang ist 2,5 Nanometer, ein Proteinmolekül 5 Nanometer, ein rotes Blutkörperchen 7.000 Nanometer und ein menschliches Haar 80.000 Nanometer breit. Zum Vergleich: Ein Nanopartikel verhält sich in der Größe zu einem Fußball wie der Fußball zur Erde.

Durch die stark verkleinerte Partikelgröße kommt es bei Stoffen in Nanoform zu grundlegenden Änderungen der physikalisch-chemischen Eigenschaften. Im Vergleich zu größeren Partikeln gleicher chemischer Zusammensetzung weisen Nanoteilchen eine höhere chemische Reaktivität, eine größere biologische Aktivität und ein stärkeres katalytisches Verhalten auf. Ursache dafür ist die bei gleichbleibendem Gesamtvolumen stark vergrößerte Oberfläche von Nano-Stoffen.

Stoffe wie etwa Titandioxid (Weißpigment als Lebensmittelzusatz), Siliziumdioxid (Rieselhilfe in Salz) oder unlösliche Vitamine wie Koenzym Q10 reagieren viel schneller mit anderen Stoffen und sind plötzlich wasserlöslich, wenn sie als Nanopartikel hergestellt werden. Zudem können Nanopartikel aufgrund ihrer geringen Größe im Körper sogenannte Membranfenster von Darmauskleidungen, Lungenbläschen oder sogar Zellkernmembranen passieren.

Eine Frage der Definition: Was zählt zu Nanomaterialien?

Meist wird die Bezeichnung "nano" für Materialien, Systeme und Prozesse in einem Größenbereich von bis zu 100 Nanometern verwendet. Als Nanomaterialien werden dabei solche Stoffe definiert, deren Größe in einer oder mehreren Dimensionen (Höhe, Breite, Länge) 100 Nanometer oder weniger beträgt, wodurch ihr Verhalten und ihre Materialeigenschaften beeinflusst werden.

Diese Definition ist jedoch nicht unumstritten. Viele Regierungsbehörden, Forschungsinstitutionen und Wissenschaftler*innen beziehen sich auf abweichende Maße: So versteht die britische Regierung unter Nanomaterialien die Stoffe, die "in einer oder zwei Dimensionen bis zu 200 Nanometer" groß sind. Die US-amerikanische Lebensmittelbehörde (FDA) definierte Nanomaterialien als "Partikel mit Dimensionen unterhalb der Mikroskala, das heißt unter 1.000 Nanometer, die einzigartige Eigenschaften aufweisen".

Auch der BUND spricht sich gegen eine Begrenzung auf 100 Nanometer aus, da Partikel bis zu einer Größe von einigen Hundert Nanometern nanospezifische Eigenschaften aufweisen können. Partikel bis zu einer Größe von mindestens 300 Nanometern sollten deshalb als Nanopartikel behandelt werden. Gleiches gilt für Zusammenballungen von Nanopartikeln (Agglomerate und Aggregate), die eine Größe von 100 Nanometern überschreiten, da auch sie an ihrer Oberfläche häufig reaktive Einzelpartikel aufweisen.

Risiken häufig eingesetzter Nanomaterialien

Die gleichen veränderten Eigenschaften, die Stoffe in Nanogröße so interessant für Forschung und Entwicklung machen, könnten auch neue Gefahren für Gesundheit und Umwelt mit sich bringen. Bisher hinkt die Erforschung der Risiken und Nebenwirkungen der Vermarktung von Nano-Produkten jedoch noch stark hinterher.

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Nano-Siliziumdioxid kann das Erbgut stören

Siliziumdioxid in Nanogröße wird im Lebensmittelbereich etwa als Rieselhilfe in Salz oder Kaffeeweißer verwendet. Auch in Lebensmittelverpackungen, wo es den Gasaustausch zwischen Ware und Außenluft verhindern soll, kommt es zum Einsatz. Siliziumdioxid-Nanopartikel könnten daher über die Nahrung in den Magen-Darm-Trakt und von dort in den Blutkreislauf gelangen.
Siliziumdioxid wird schon seit vielen Jahren in Lebensmitteln verwendet. Die bisherige Bewertung der Wirkung dieses Stoffes basiert auf Studien aus den Jahren 1958 bis 1981, in denen nicht auf unterschiedliche Partikelgrößen eingegangen wird.

Während Siliziumdioxid in größerer Form biologisch nicht aktiv ist, zeigen neuere Studien ein Gefährdungspotenzial durch Siliziumdioxid in Nanogröße. So wurde in Zellkulturen gezeigt, dass Siliziumdioxid-Nanopartikel Funktionen des Zellkerns und damit des Erbgutes stören können.

Nano-Titandioxid und Nano-Zinkoxid

Titandioxid- und Zinkoxidpartikel von einigen Hundert Nanometern sind als Lebensmittelzusatz etwa zum Bleichen oder Haltbarmachen verbreitet. Kleinere Nanopartikel werden als antimikrobieller Zusatz in Lebensmittelverpackungen und Aufbewahrungsgefäßen verwendet. In Kosmetika kommen Nano-Titandioxid und Nano-Zinkoxid als UV-Schutz zum Einsatz. Nano-Titandioxid ist neben Nano-Silber derzeit eines der am häufigsten eingesetzten Nanomaterialien.

Im Tierversuch löste Nano-Titandioxid nach Aufnahme hoher Dosen über die Atemwege Lungenkrebs aus. Die Internationale Agentur für Krebsforschung der Weltgesundheitsorganisation stuft Nano-Titandioxid deshalb auch als möglicherweise krebserregend für den Menschen ein. Zudem konnte im Tierversuch mit Mäusen nachgewiesen werden, dass Nano-Titandioxid von schwangeren Mäusen an ihren Nachwuchs weitergegeben wird, was bei diesem Schädigungen des Hirns und des Nervensystems verursachte. Bei den männlichen Nachkommen war eine reduzierte Spermienproduktion die Folge. Außerdem ist Nano-Titandioxid - insbesondere nach Einwirkung von UV-Licht - giftig für Algen und Wasserflöhe. Letztere gelten als Merkmal intakter Ökosysteme.

Auch Nano-Zinkoxid kann toxisch auf Algen und Wasserflöhe wirken. In Fütterungsversuchen mit Mäusen beschädigten Zinkoxidpartikel mit einer Größe von 120 Nanometern Magen, Leber, Herz und Milz. Kleinere Partikel schädigten Leber, Milz und Bauchspeicheldrüse. Bereits sehr niedrige Dosierungen von 19 Nanometer großen Zinkoxidpartikeln wirkten giftig auf Zellkulturen von Mensch und Ratte.

Verschiedene wissenschaftliche Studien kamen außerdem zu dem Ergebnis, dass Nano-Titandioxid und Nano-Zinkoxid photoaktiv sind und freie Radikale produzieren. Diese können DNA-Schäden in menschlichen Zellen verursachen, insbesondere, wenn die Haut UV-Licht ausgesetzt ist.

Nanosilber: Der Glanz täuscht

Nanosilber wird bereits in vielen verschiedenen Bereichen als keimtötende (biozide) Substanz verwendet - mit stark steigender Tendenz. Vor allem in Lebensmittelverpackungen und Küchenutensilien, in Sportbekleidung, Waschmaschinen, Wandanstrichen und Kosmetika kommt es zum Einsatz. Auch im medizinischen Bereich wird Nanosilber genutzt und findet sich zum Beispiel in Wundauflagen und -pflastern.

Wie viele Produkte mit Nanosilber bereits auf dem Markt sind, lässt sich wegen fehlender Kennzeichnungs- und Registrierungspflichten nicht genau ermitteln. Allerdings wird davon ausgegangen, dass der Stoff neben Nano-Titandioxid derzeit eines der am häufigsten eingesetzten Nanomaterialien ist.

Gesteigerte keimtötende Wirkung mit giftigen Nebeneffekten

Die biozide Wirkung von Silber in Makroform ist hinreichend bekannt. Studien zeigen, dass Nanosilber diese Wirkung in gesteigertem Maß besitzt. Bei Ratten führte die Aufnahme von Nansilber über die Atemluft zu organschädigenden Entzündungsprozessen der Lunge. Diese traten bei deutlich geringeren Konzentrationen im Vergleich zu größeren Silberpartikeln auf. Bei Versuchen an Zellkulturen wirkten 15 Nanometer große Silber-Partikel giftig auf Stammzellen von Mäusen und Gehirnzellen von Ratten. 100 Nanometer große Partikel waren giftig für die Leberzellen von Ratten.

Natürliches Gleichgewicht in Gefahr

Zudem bewirkt Nanosilber die Abtötung von Mikroorganismen wie Bakterien oder Pilzen. Auch wenn sie einen schlechten Ruf haben: In unserer Umwelt sind Mikroorganismen ein unersetzlicher Bestandteil des natürlichen Gleichgewichts. Bei einem breiten Einsatz von Nanosilber besteht daher die Gefahr, dass zum Beispiel Gewässerökosysteme aus dem Gleichgewicht gebracht werden.

Mehr gefährliche Keime durch Resistenzbildungen

Ein weiteres Problem stellt die mögliche Resistenzbildung von Keimen gegenüber Nanosilber dar. Erste resistente Stämme existieren bereits. Die breite Anwendung von Nanosilber in Alltagsprodukten könnte dazu führen, dass Silber seine natürliche Wirkung gegenüber vielen für den Menschen gefährlichen Erregern verliert. Dadurch wird der sinnvolle Einsatz im medizinischen Bereich gefährdet. Dies ist besonders besorgniserregend, da schon heute viele Antibiotika wegen der Bildung von Resistenzen nur noch eingeschränkt verwendet werden können.

Kohlenstoff-Nanokugeln (Fullerene)

Fußballförmige Kohlenstoffmoleküle - Fullerene oder auch Bucky Balls genannt - sind genau wie Kohlenstoff-Nanoröhrchen eine Eigenheit der "Nano-Welt". Sie sind nicht einfach eine verkleinerte Form größerer Kohlenstoffmoleküle, sondern existieren nur in Nanogröße. Neben Diamant und Graphit bilden Fullerene eine weitere Modifikation von Kohlenstoff.

Aufgrund ihrer Fähigkeit, die für die Hautalterung verantwortlich gemachten freien Radikale zu binden, werden sie beispielsweise Antifaltencremes zugesetzt. Da sie zudem Wirkstoffe zielgenau transportieren können, sind sie auch für medizinische Anwendungen interessant.

Die Risiken von Fullerenen sind bisher nur unzureichend erforscht. Es gibt allerdings einige Studien, die zu beunruhigenden Ergebnissen kommen: Sie werden sehr leicht vom Körper aufgenommen und können auch gesunde Haut passieren. Schon in geringen Dosen erwiesen sie sich als giftig für menschliche Leberzellen. Zudem können sie möglicherweise Entzündungen verursachen, die zu Schäden an der Erbsubstanz führen. In weiteren Versuchen schädigten sie das Gehirn von Fischen und wirkten tödlich auf Wasserflöhe.

Kohlenstoff-Nanoröhrchen (CNT)

Kohlenstoff-Nanoröhrchen (engl. Carbon-Nanotubes, kurz: CNT) sind röhrenförmige Gebilde aus wabenförmig angeordneten Kohlenstoffatomen. CNT haben in der Regel einen Durchmesser von einem bis zu 50 Nanometern. Sie sind extrem stabil, gleichzeitig sind sie leicht und leiten Strom und Wärme sehr gut. Nanoröhrchen können verschiedene Strukturen besitzen, etwa ein- oder mehrwandig und offen oder geschlossen sein.

CNT werden bereits in zahlreichen Produkten verwendet. So machen sie Elektroden von Laptop-Akkus leistungsfähiger und Tennisschläger bei gleichem Gewicht bruchfester. Auch in der Auto- und Bauindustrie werden sie eingesetzt. Ende Januar 2009 haben sich in Leverkusen 80 Partner aus Industrie und Forschung zur Innovationsallianz Carbon Nanotubes zusammengeschlossen. Im selben Monat hat die Bayer AG den Grundstein für die weltgrößte Produktionsanlage für Nanotubes gelegt, die 200 Tonnen jährlich produzieren soll.

So gefährlich wie Asbest?

Die Auswirkungen auf Umwelt und Gesundheit wurden bisher noch nicht hinreichend erforscht. Bestimmte Nanoröhrchen stehen im Verdacht, ähnlich wie Asbest im Körper Entzündungen auszulösen, die zu Tumoren führen können. Im akuten Test bei Regenbogenforellen lösten CNTs Reizungssymptome an den Kiemenoberflächen und Schleimabsonderungen sowie eine Erhöhung der Atemfrequenz aus. Da Nanoröhrchen langlebig und nicht wasserlöslich sind, haben sie das Potenzial, sich in der Umwelt und in lebenden Organismen anzureichern. Zu den Bedingungen der Verteilung und Anreicherung ist aufgrund fehlender gängiger Messverfahren allerdings bisher nur wenig bekannt.

Verpackung von Wirkstoffen in Nanokapseln

Der Begriff "Nano-Verkapselung" umschreibt das Verpacken von Wirkstoffen, z.B. Vitamine, Konservierungsstoffe und Enzyme, in einer nanogroßen Kapsel wie einer Mizelle.

Nanokapseln finden in Lebensmitteln, Kosmetika, Medikamenten und Agro-Chemikalien Verwendung. Durch die Verkapselung sollen Wirkstoffe gezielter eingesetzt werden können. Die Kapseln können so beschaffen sein, dass sie sich im Körper erst unter bestimmten Bedingungen öffnen. Dadurch kann z.b. der unangenehme Geschmack eines zugesetzten Wirkstoffs in Lebensmitteln kaschiert werden.

In anderen Fällen macht die Verkapselung die Verwendung eines bestimmten Stoffes in dem vorgesehen Anwendungsbereich überhaupt erst möglich. Durch Nanokapseln lassen sich wasserunlösliche Wirkstoffe in Wasser lösen. Konservierungsstoffe wie Benzoesäure und Sorbinsäure, die bisher nur in sauren Lebensmitteln eingesetzt werden konnten, sind durch den Einschluss in Nano-Mizellen auch im neutralen Bereich einsatzfähig.

Gesundheitsschäden durch Überdosierung?

Bisher ist unklar, wie sich die immer breitere Verwendung von Nanokapseln auf die menschliche Gesundheit auswirken wird. Es besteht zumindest die Gefahr einer Überdosierung von Substanzen, die in geringer Dosis als gesundheitsförderlich oder zumindest harmlos gelten. Dies trifft beispielsweise für verschiedene Vitamine zu, die mit Hilfe von Nanokapseln Lebensmitteln oder Getränken zugesetzt werden und in überhöhten Mengen gesundheitsschädlich sind.

Wo steckt Nano drin?

Umweltschäden von Anfang an vermeiden

Zu den Zukunftsvisionen der Nanotechnologien gehört auch ihr möglicher Nutzen für die Umwelt. Zugleich stehen zu den Auswirkungen der heute schon eingesetzten Nanomaterialien auf die Umwelt noch eine Menge Fragen im Raum. Offen ist, wie die Nanotechnologien und Umweltschutz wirklich zusammengehen könnten.

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Nanotechnologie: Welche Gefahren und Risiken bestehen?

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Die Nanotechnologie gilt als eine der Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts. Die geringe Größe der Nanopartikel verleiht ihnen besondere Eigenschaften, die viele Produkte revolutionieren könnten. Doch eine neuartige Technologie wirft neue Fragen auf: Welche Auswirkungen haben Nanopartikel auf die Umwelt und unsere Gesundheit?

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Als Fullerene (Einzahl: Fulleren) werden sphärische Moleküle aus Kohlenstoffatomen (mit hoher Symmetrie, z. B. I h-Symmetrie für C₆₀) bezeichnet, welche weitere Modifikationen des chemischen Elements Kohlenstoff (neben Diamant, Graphit, Lonsdaleit, Chaoit, Kohlenstoffnanoröhren, und Graphen) darstellen.