• Deutschlandfunk bei Facebook
  • Deutschlandfunk bei Twitter
  • Deutschlandfunk bei Instagram

 
 
Seit 22:05 Uhr Musikszene
StartseiteWissenschaft im BrennpunktDas Nano-Restrisiko23.11.2014

SicherheitsforschungDas Nano-Restrisiko

Seit mehr als zehn Jahren drängen industriell gefertigte Nanopartikel in unseren Alltag. Die Mini-Teilchen sind für das menschliche Auge unsichtbar. Werkstoffen, Kosmetika und Textilien verleihen sie eine sagenhaft anmutende Vielfalt hochwillkommener Eigenschaften. Mehr als 1000 Nanoprodukte sind allein hierzulande auf dem Markt.

Von Thomas Liesen

Proben von Nano-Hohlkugeln aus Zirkonium am Institut für Technische Chemie an der Universität Leipzig. (picture alliance / dpa / Jan Woitas)
Proben von Nano-Hohlkugeln aus Zirkonium am Institut für Technische Chemie an der Universität Leipzig. (picture alliance / dpa / Jan Woitas)
Weiterführende Information

Schutzimpfungen - Eine Creme soll in Zukunft die Nadel ersetzen
(Deutschlandfunk, Forschung aktuell, 10.11.2014)

Spray-Technologie - Mehr als die Kunst der Vernebelung
(Deutschlandfunk, Forschung aktuell, 09.09.2014)

Risiko Nanopartikel - Einfluss sogar über Generationen hinweg
(Deutschlandfunk, Forschung aktuell, 20.03.2014)

Auf der Spur der Nanopartikel
(Deutschlandfunk, Forschung aktuell, 08.05.2013)

SPIO - Nanopartikel im Medizineinsatz
(Deutschlandfunk, Forschung aktuell, 18.05.2011)

Nanopartikel in Wandfarben verhindern umweltverträglich Schimmelbildung
(Deutschlandfunk, Umwelt und Verbraucher, 12.10.2005)

Nanopartikel als Krankheitserreger
(Deutschlandfunk, Forschung aktuell, 16.03.2005)

Schutzwall gegen Nanopartikel
(Deutschlandfunk, Forschung aktuell, 08.09.2004)

Aktionsplan Nanotechnologie 2015 der Bundesregierung (PDF)

Nano-Informationen vom Bundesinstitut für Risikobewertung

Übersicht über die EU-Forschungsprojekte zur Nanosicherheit (PDF)

Datenbank für Nanoprodukte vom BUND

2007 – Die Nano-Revolution bricht sich Bahn. Partikel, 1000 Mal kleiner als der Durchmesser eines Haares, werden zum Hoffnungsträger der Industrie.

"Selbst das pessimistischste Szenario geht von einem Umsatzpotential von einer Billion Dollar aus. Das sind gewaltige Zahlen."
(Sprecher von Bayer Material Science)

Hersteller mischen Nanoteilchen in Sonnencremes, in Wandfarben, in Autoreifen. Ganz am Anfang steht 2007 dagegen die Sicherheitsforschung. Geht von den winzigen Teilchen eine Gefahr für Menschen aus? Tierversuche mit Ratten, die Partikel eingeatmet haben, sorgen für Aufsehen:

Wolfgang Kreyling, Toxikologe: "Wenn Sie genau hinschauen, dann sehen Sie hier – dieses hier sind jetzt Iridium-Nanopartikel, die wir hier als Testsysteme verwenden – dass wir also eine kleine Menge Iridium im Hirn nachweisen können."

Die Nanopartikel reisen durch Körper, dringen durch alle biologischen Barrieren, lagern sich irgendwo ab. Der schlimme Verdacht: Sie könnten vielleicht sogar Krebs auslösen. Das Bundesinstitut für Risikobewertung nimmt Stellung:

Die gegenwärtigen Unsicherheiten zu den Risiken, die von Nanomaterialien ausgehen könnten, erfordern eine umfassende Beschreibung und Bewertung dieser Risiken.

Politik und Forschung beschließen daher ein Riesenpaket an Sicherheitsforschung: In 700 Projekten will man dem Problem auf den Grund gehen.

2014, sieben Jahre später. Über 1000 Produkte, die Nano-Partikel enthalten, sind im Handel. Von den Herstellern werden sie offensiv beworben. Sieht man bei den Risiken jetzt klarer?

Herzlichen willkommen im Nano-Shop. Kleine Partikel mit großer Wirkung! Immer Ärger mit Schimmel an den Wänden? Nano-Weiß für die Wand macht damit Schluss. Sein Nano-Silber hält die Pilze fern.

Und heute exklusiv in unserer Outdoor-Abteilung: Four Season Nano-Schlafsack - Außenmaterial aus knisterfreiem Peachskin-Nylon mit Nano Beschichtung.

Gleich nebenan wartet unser Beauty-Team auf Sie. Heute im Angebot: Anti-Aging Tagescreme für nur 19,90 Euro. Enthält Radikalfänger aus Nano-Kohlenstoff - der beste Schutz für die reife Haut!

Verdachtsmomente sind schwer auszuräumen

Unterwegs zu einem Labor der Nanoforschung.

"Jeder wusste, dass es gemacht werden müsste, aber keiner hat es angefangen und das liegt vermutlich daran, dass man Geld und wirklich langen Atem braucht und das hatten wir."

Robert Landsiedel ist Toxikologe und leitet den weltweit ersten Langzeit-Tierversuch zur Nanosicherheit. Sein Arbeitgeber: BASF, der Ludwigshafener Chemieriese.

"Wir gehen zwei Stockwerke hoch."

Die Langzeit-Tierversuche bei BASF haben Vorläufer. Schon seit den 1990er-Jahren sind immer wieder Tests mit Ratten durchgeführt worden, vor allem Inhalationsexperimente. Den Tieren wurden Nanopartikel unter die Atemluft gemischt – mit eindeutigen Ergebnissen: In den Lungen entwickelten sich regelmäßig Tumore. Doch bis heute blieb die Aussagekraft dieser Versuche unter Fachleuten umstritten. Der Grund: Die Atemluft der Tiere sei mit Partikeln geradezu überladen gewesen, heißt es. Die beobachteten Tumore seien daher kein Nano-Effekt, sondern vielmehr Folge einer extremen Staubbelastung, die so in keiner menschlichen Umgebung zu erwarten sei. Zweiter Kritikpunkt: Die Tiere hätten meist nur kurzzeitig über Tage den Staub eingeatmet. Ein realistisches Szenario für den Menschen sei aber eine niedrige, dafür aber Jahre andauernde Konfrontation mit Nanopartikeln. Die BASF-Sicherheitsforscher entschieden sich ebenfalls für ein Inhalationsexperiment.

Wendel Wohlleben: "Unsere größte Besorgnis ist nicht die Bearbeitung eines festen Materials oder einer Suspension, es ist auch nicht die Aufnahme über die Haut oder andere Wege, die Besorgnis ist wirklich die Inhalation von Stäuben."

BASF ist mittlerweile groß ins Nanogeschäft eingestiegen. Jetzt fürchtet man nichts mehr, als dass jemand eine bisher unerkannte Gefahr aufdeckt und eines der hauseigenen Produkte damit zum Gegenstand eines Nano-Skandals wird. So geschehen beim Konkurrenten Bayer. Der Konzern aus Leverkusen stellte 2013 seine Produktion von Kohlenstoff-Nano-Röhrchen ein. Offiziell führte Bayer zwar rein wirtschaftliche Gründe an, doch tatsächlich waren immer wieder Hinweise auf eine krebsauslösende Wirkung der Nanoröhrchen aufgetaucht. Die konnten in Tierversuchen nie ganz bestätigt werden, doch die Verdachtsmomente waren schlecht genug fürs Image. So ein Beispiel sensibilisiert die Branche. Zumal die Umsätze mit Nano-Produkten nicht nur bei BASF, sondern weltweit steil nach oben gehen und nach vorsichtigen Schätzungen mittlerweile weit über 100 Milliarden Euro liegen.

Wendel Wohlleben: "Ein schönes Beispiel ist das Exceed-Produkt, das sind Calcium-Silikat-Hydrate, die als Beschleuniger in der Zementaushärtung verwendet werden. Das sind eindeutig nanoskalige Partikel, die in Suspension hergestellt werden, von uns auch in Suspension verkauft werden, die Kunden mischen das in den noch flüssigen Beton, dieses Material beschleunigt die Kristallisation des Zements."

Großangelegte Rattenexperimente

An einer Glastür ist schließlich Schluss. Der Zutritt ist für Besucher verboten. Toxikologe Robert Landsiedel erklärt, wie es in den Laboren aussieht.

"Es sind Plastikwannen letztlich, in denen Einstreu und Spielzeug ist und Gruppen von Ratten."

Rund 700 Tiere, immer in Gruppen zu sechst auf Plastik-Käfige verteilt. Über die gesamte Lebensdauer der Tiere, also zwei Jahre, werden die Ratten nun Nanopartikeln ausgesetzt. Das geschieht in den Tierexpositionskammern.

Landsiedel: "Sechs Stunden pro Tag werden die umgesetzt in Käfige, die in einer großen Stahlkammer stehen, in die Kammer leiten wir Luft ein, der Nanopartikel beigemischt sind, also letztlich ein Staub, das atmen die ein, sechs Stunden lang, und dann kommen sie abends wieder heraus und verbringen die Nacht wie auch die Wochenenden in der Tierhaltung."

Zwei weit verbreitete Nanopartikel-Sorten dienen als Teststäube. Das ist zum einen Zeroxid, das zum Beispiel als Schleifmittel eingesetzt wird. Und Nano-Bariumsulfat, ein Lackzusatz. Der Durchmesser der Teilchen ist kleiner als 100 Nanometer und damit noch mindestens zehn bis 100 Mal kleiner als die kleinsten Teilchen in normalem Staub. Was nach dem Einatmen grundsätzlich mit Nanopartikeln in der Lunge geschieht, weiß man aus den Tierexperimenten früherer Jahre: Nanoteilchen können Abwehrmechanismen des Körpers nahezu problemlos durchdringen. Schon der Weg in die Lunge ist für Fremdkörper normalerweise versperrt. Flimmerhärchen sorgen dafür, dass eingeatmete Partikel wieder hinaus befördert werden. Nicht so Nanopartikel. Sie werden von den Flimmerhärchen nicht erfasst und bleiben daher in der Lunge hängen. Gelangen sie in die tiefe Lunge, setzt das nächste Selbstreinigungsprogramm ein: Eine ganze Armee von so genannten Fresszellen werfen sich auf die Eindringlinge. Sie wandern dann partikelbeladen nach oben in Richtung Bronchien und können abgehustet werden. Doch die Kapazität dieses Reinigungsmechanismus ist begrenzt. Er wird überfordert, wenn zu viel Staub in der Luft ist.

Landsiedel: "Und da ist die Frage: Was kann aus dem akuten Problem 'ich habe zu viel Staub in der Lunge' langfristig werden?"

Die Ratten sind bei BASF jetzt fast ein Jahr im Versuch. Ergebnisse liegen noch nicht auf dem Tisch, erst wenn die Tiere ihr Lebensende erreicht haben, also nach zwei Jahren, werden die Forscher nachschauen, ob sich eingeatmete Partikel im Körper ablagern, wo das geschieht und mit welchen Folgen. Versuchsleiter Robert Landsiedel wirkt entspannt:

"Wir wissen, wie sie wirken. Was wir nicht wissen, ist, wie stark sie wirken im Vergleich zu anderen Stäuben, auch da bin ich nicht zu beunruhigt, also es sind jetzt keine riesigen Sprünge, vielleicht zwei, drei, viermal stärker oder schwächer, aber auch da habe ich eigentlich keine Sorge, aber das Verstehen würde mich schon interessieren."

Streit über Relevanz von Versuchen

Waren Sie schon in unserer Bäderabteilung? Der Nano-beschichtete Designer-Waschtisch für nur 199 Euro. Da bleibt kein Schmutz haften. Passend dazu der Nano-Badreiniger. Damit alles hygienisch rein bleibt.

Untersuchungen zur Wanderung von Nanopartikeln durch Rattenkörper sind auch früher schon gemacht worden. Nämlich am Helmholtz-Zentrum München. Der Toxikologe Wolfgang Kreyling hat diese damals als wegweisend geltenden Versuche geleitet.

"Wir haben tatsächlich eine 6-Monats-Studie nach einer einzigen zweistündigen Inhalation mal durchgeführt und haben gemessen, wie das Material sich verhält im Organismus. Und haben festgestellt: Das bleibt da liegen. Es wird eben nicht eliminiert, was in der Leber oder im Gehirn..., bleibt mehr oder weniger zumindest für diese 6 Monate dort liegen und wird nicht abgebaut, kann nicht abgebaut werden."

Die Befürchtung war damals: Die Teilchen führen zu Entzündungsreaktionen, langfristig vielleicht zu Krebs. Bei BASF kennt man diese Ergebnisse, hält sie aber offenbar nicht für besonders relevant.

Robert Landsiedel: "Herr Kreylings Untersuchungen sind insofern besonders: A) Es waren keine Langzeituntersuchungen und B) es waren sehr verdünnte und sehr spezielle Partikel. In der Regel hat er nicht die industriell relevanten Partikel genommen und auch nicht in relevanten Konzentrationen, sondern er hat wirklich auf Mechanistisches geguckt."

Kreyling: "Jetzt kann ich salopp sagen: Das ist Unfug. Es ist nämlich auch Unfug. Denn wir haben nur nicht das Material benutzt, das jetzt irgendein industrieller Partner hergestellt hat, sondern wir haben unser eigenes hergestellt."

Das Ergebnis war damals spektakulär: Jedes zehnte Kohlenstoff-Nanoteilchen durchdringt die Lunge, wandert anschließend mit dem Blutkreislauf und endet schließlich in einem der inneren Organe. Beim Titandioxid macht etwa jedes fünfzigste Teilchen diese Reise. Einige Partikel gelangten sogar bis ins Gehirn. Sie überwanden also die Blut-Hirn-Schranke, eine der am besten gesicherten biologischen Barrieren überhaupt. Für Kreyling sind das immer noch beunruhigende Ergebnisse. Für andere dagegen nicht.

"Die Industrie versucht abzuwiegeln, insbesondere die deutsche Industrie."

Im Kern geht dieser Streit um Details der Versuchsanordnung. Und er ist exemplarisch für die Nano-Sicherheitsforschung insgesamt. Wie groß sind die Partikel, die ein Forscher nimmt? Aus welchem Material bestehen sie? Ist es ein Industriepartikel oder ein exotischer Testpartikel, der so in keinem Produkt vorkommt? Es gibt viele Variablen.

"Das ist das, was sich alle am Anfang immer gedacht und gewünscht haben: Wir müssen diese Materialien nur genug vermessen, charakterisieren, ihre ganzen chemisch-physikalischen Eigenschaften, Oberflächenladung, Größe, Kristallinität und viele andere Sachen vermessen und dann die Toxizität messen und dann finden wir die Eigenschaft, die dafür sorgt, dass das Ding toxisch ist oder nicht. Das hat sich leider nicht bewahrheitet. Da gibt es noch ein gewisses schwarzes Loch zwischen Ursache und Wirkung."

Forschungsziel: Nano-Sicherheitstest

Jürgen Schnekenburger ist Nanoforscher am Biomedizinischen Technologiezentrum der Universität Münster. Auch nach zehn Jahren Sicherheitsforschung, beklagt er, gebe es keinen einzigen Standard-Sicherheitstest, mit dem man schnell Aussagen über die Giftigkeit neuer Nanoschöpfungen gewinnen könnte. Zum Beispiel, bevor sie auf den Markt gelangten. Doch was ist die Ursache für dieses schwarze Loch? Ist die Nanowissenschaft von Natur aus zu komplex? Tatsächlich kann die Giftwirkung eines Partikels theoretisch ganz verschiedene Ursachen haben: Vielleicht ist die Größe entscheidend. Oder chemische Verbindungen, die daran haften. Oder die elektrische Ladung der Oberfläche. Hier Gesetzmäßigkeiten zu entdecken war das Ziel der Nano-Sicherheitsforschung. Auf dieser Grundlage wollte sie einen Standard-Sicherheitstest entwickeln, eine Art Safe-Nano-Test.

Tatsächlich waren die Forscher international rührig: Die einen haben die Größe von Partikeln bestimmt, haben beobachtet, ob sie sich verklumpen, ob Chemikalien ihre Oberfläche verunreinigen, ob sie Wasser anziehen oder abstoßen. Parallel dazu haben andere Forscher Partikel genommen und versucht, am lebenden Objekt eine Giftwirkung zu entdecken. An Lungenzellen. Oder Leberzellen. Oder Fischen, Kleinkrebsen, Würmern oder Mäusen. Das Ergebnis: meterhohe Stapel an wissenschaftlichen Veröffentlichungen. Aber, so kritisiert Jürgen Schnekenburger, vielfach mehr Masse als Klasse.

"So dass man in der Tat schon sehr genau gucken muss: Wo kommt die Publikation her, wie ist die Qualität der Publikation, wie sind die Kontrollen, wie gut war das Material charakterisiert? Wie viel ist wirklich über das Ausgangsmaterial bekannt? Da liegt eine ganze Menge im Argen."

Ein Kritikpunkt lautet: Die Forschergruppen arbeiten aneinander vorbei. So sind viele Tierversuche publiziert, die eine Giftwirkung feststellen. Doch die Forscher verwendeten gerade nicht die Partikel, die von anderen bereits bestens auf ihre chemischen und physikalischen Eigenschaften untersucht worden waren. Sondern sie nahmen eher schlecht oder gar nicht untersuchte Partikel. Und konnten somit nicht klären, was die Ursache der beobachteten Schäden war.

Schnekenburger: "Das ist das, womit wir uns jeden Tag beschäftigen, dass es viel publizierte Literatur gibt und viel Forschungsarbeit, die aus unserer Sicht nichts taugt. Punkt."

Standardisierung ist mühsam

Es sind auch viele qualitativ hochwertige Publikationen entstanden. Doch auch sie haben noch nicht das gesuchte Standard-Testverfahren hervorgebracht. Peter Wick, Biologe in einem der führenden Nano-Sicherheitslabors, der Schweizer EMPA, macht dafür Fehlanreize verantwortlich. Es gebe mehr wissenschaftliche Lorbeeren zu ernten, wenn ein Forscher einen eigenen, neuen Test entwickelt. Wer dagegen an der Standardisierung arbeitet, gerät in eine Karriere-Sackgasse.

"Die ganze Standardisierung ist genau so herausfordernd, hat aber natürlich weniger Visibilität. Man kann nicht so viel publizieren, es gibt auch nicht so viele wissenschaftliche Konferenzen zu diesem Thema, wenn man eine akademische Karriere im Auge hat, ist das vielleicht nicht der effizienteste Weg."

Obendrein mache Standardisierung Mühe. Denn selbst wenn ein geeigneter Test da wäre, es müssten sich auch alle darauf einigen - die Forscher, die Behörden, die Industrie, am Ende auch die Politik. Das heißt ganz praktisch: Sitzungen, Tagungen, Konferenzen – nicht gerade attraktiv für Wissenschaftler. Und so forschen sie weiter. Zu den zahlreichen, im Grundsatz bereits entwickelten Testsystemen kommen wieder neue hinzu, mit jeweils unterschiedlichen Detaillösungen.

"Wir glauben, eine Methode gefunden zu haben, um sehr präzise sehr reine Nanomaterialien, Nanopartikel synthetisieren zu können, um eben das Verständnis von Nano in Wechselwirkung mit Bio erlangen zu können, systematisch erlangen zu können."

Auch Stephan Barcikowski, Chemiker an der Universität-Gesamthochschule Essen, wählt einen ganz eigenen Ansatz. Er nimmt eine eigene Partikelsorte, die er auch selbst herstellt. Statt die zu nehmen, die die Industrie bereits herstellt. Oder die Forscherkollegen nutzen. Und während sich in anderen Laboren zumindest vorsichtig ein Standard-Testobjekt etabliert, menschliche Lungenzellen nämlich, benutzen die Essener Forscher menschliche Spermien. Weil Spermien besonders empfindlich sein könnten. Das mag wissenschaftlich durchaus begründet sein, aber bringt es die Forschung auch dem Standard-Test näher, der seit Jahren benötigt wird?

"Es ist wichtig, dass diese Frage immer wieder gestellt wird, denn ich muss auch sagen: In meinem Forschungsgeschäft geht manchmal die große Frage tatsächlich so ein bisschen verloren. Es ist definitiv wichtig, sich darum zu kümmern: Gibt es so eine Art Test 'Safe Nano' oder so etwas?"

Langsamer Fortschritt im Labor

Universität Münster, Biotechnologisches Zentrum. Die Forscher um den Biochemiker Jürgen Schnekenburger arbeiten an einem Test, der im besten Fall tatsächlich eine Art „Safer Nano" Test werden soll. Eine Doktorandin hat Petrischalen vor sich aufgereiht. In ihnen wachsen menschliche Zellen.

"Das sind einmal Lungenepithelzellen, das sind Zellen, die die Oberfläche der Lunge von innen auskleiden, dann Nierenepithelzellen, also die Oberflächenzellen der Niere."

Die Zellen werden nun mit den Nanopartikeln in Berührung gebracht, im einfachsten Fall geben die Forscher die Nanopartikel direkt ins Nährmedium.

"Und dann schaue ich mir die Reaktionen der Zellen an."

Ein Stoff erweist sich als giftig, wenn die Zellkultur stirbt. Diese bisher gültige, einfache Formel der Toxikologie führt im Fall der Nanoteilchen nicht weiter. Stattdessen suchen die Forscher nach Anzeichen von unterschwelligem Zellstress. Derzeit testen die Forscher ein Verfahren,

"wo wir die Zellen oder eine ganze Population über einen längeren Zeitraum verfolgen und im Prinzip online filmen, was die Zellen machen, und das Ganze wird am Ende Bild für Bild vom Computer ausgewertet, der errechnen kann, ob die Anzahl der Zellen zu- oder abnimmt, wie beweglich diese Zellen sind, welche Fläche oder Proteingehalt diese Zellen haben."

Mittlerweile haben die Forscher um Jürgen Schnekenburger viele Nanowinzlinge überprüft. Ergebnis: Die Zellen bleiben in den meisten Fällen unbeeindruckt: Sie wachsen weder langsamer noch verändern sie sich in irgendeiner Form. Nach Ansicht der Forscher heißt das: Die Partikel sind sehr wahrscheinlich unbedenklich.

"Wir können im Augenblick die kurzfristige Toxizität der Materialien sowohl im Tierversuch als auch in Zellkulturen sehr gut einschätzen, da kann man schon sagen ist das Risiko nach allem, was wir im Moment absehen können, eher gering beziehungsweise nicht vorhanden."

Viele Ergebnisse deuten auf Entwarnung

Es wird aber noch Jahre dauern, bis die Forscher Langzeitfolgen von eher niedrigen Partikelkonzentrationen bewerten können. Aber genau das ist das Belastungsszenario, das für die Bevölkerung am wahrscheinlichsten ist.

10 Jahre Nano-Sicherheitsforschung, 700 Projekte - und viele Fragen offen also. Immerhin: der Super-GAU, quasi das Seveso-Gift des Nano-Booms ist bisher nicht aufgetreten. Stephan Barcikowski:

"Ehrlich gesagt haben wir alle so ein bisschen darauf gewartet, dass der Knaller kommt. Das wäre natürlich auch für einen Forscher sehr schön, wenn er das findet, die Aufmerksamkeit, die er bekommt für einen Durchbruch, einen sehr starken Nano-Effekt zu sehen. Und nach meiner Beobachtung ist genau das nicht eingetreten."

Bitte folgen Sie mir in die Abteilung Auto und Motorrad. Da bekommen die Herren Glanz in ihre Augen! Und damit auch Ihr Gefährt immer schon glänzt: Unser heutiges Aktions-Angebot! Nano-Felgenreiniger und Nano-Autositz-Versiegelung im Doppelpack – zwei zum Preis von einem. Macht Flecken weg und schützt vor neuen Flecken!

Forscher können sich mittlerweile auf zahlreiche Studien berufen, die zwar kein abschließendes, aber dennoch ein vorläufiges Bild von der Nano-Gefahr ergeben. Der Tenor: Vieles tendiert in Richtung Entwarnung.

Beispiel Haut: Sie ist neben der Lunge eine wichtige potentielle Eintrittspforte für Nanopartikel in den Körper. Nanoforscher konnten aber den Verdacht entkräften, sagt Jürgen Schnekenburger:

"Viele Projekte haben die Haut als Barriere für Nanomaterialien untersucht und bisher ist in allen Projekten gezeigt worden, dass die Haut eine sehr wirkungsvolle Barriere ist. Also die industriellen Nanopartikel, die verwendet werden, durchdringen die Haut nicht."

Sonnencremes, die heutzutage fast sämtlich Nanopartikel als UV-Schutz enthalten, sind daher nach dem Stand der Forschung kein Risiko.

Eine andere Eintrittspforte wären Magen und Darm. Hier haben Studien gezeigt, dass die meisten Partikel einfach wieder ausgeschieden werden. Mögliche Langzeitfolgen sind nicht erforscht. Allerdings sind bereits seit Jahren Nanopartikel in der Nahrung, ganz legal als Aufheller für Soßen oder als Rieselhilfen für Salz. E171 zum Beispiel ist Titandioxid. Es wurde bereits vor Jahrzehnten zugelassen, erst im Nachhinein stellte sich heraus, dass es sich damit teilweise um winzige Körnchen handelt. Peter Wick von der EMPA:

"Da haben wir also ganz ehrlich gesagt einen unfreiwilligen Probandenversuch und wenn da was Akutes an Nebeneffekten entstehen würde, hätte man es in den letzten 30 Jahren ganz sicher auch gemerkt, nachvollziehen können und quasi eine Fakten-basierte Evidenzkette aufbauen können, dass es eben genau diese Nanofraktion ist."

Forscher untersuchen Partikelfreisetzung

Anders lautende Hinweise, zum Beispiel steigende Krebsfälle in der Bevölkerung, die auf den Nano-Boom zurückzuführen sein könnten, gibt es derzeit nicht. Aktuell erforscht wird noch eine andere wichtige Fragen: Wie groß ist die Belastung der Bevölkerung mit Nanopartikeln? Um das zu klären, prüfen Forscher, wie viele Partikel von nanohaltigen Konsumgütern wie Fassadenfarben oder Autolacken im Laufe ihres Produktlebens in die Umwelt freigesetzt werden. Eine Studie dazu läuft bei BASF. Erste Ergebnisse liegen vor. Wendel Wohlleben, BASF-Sicherheitsforscher:

"Ein verschwindend geringer Teil der eingesetzten Nanomaterialien wird nur als Nanomaterial frei. Wir bewegen uns in einer Größenordnung von einem Zehntausendstel der eingesetzten Materialien. Das heißt, die Rate, die Geschwindigkeit, mit der eine Freisetzung stattfindet, ist gering, wenn man das vergleicht mit den Risikostudien über eine Gefährdung, da sind wir weit, weit unter einer Gefährdung."

Ein EU-Projekt kam vor kurzem zu einem ganz ähnlichen Ergebnis. Die Beispiele zeigen: In wichtigen Punkten scheint das Risiko im Griff. Es ist auch noch kein Nanopartikel wegen erwiesener Gefahr jemals vom Markt genommen worden. Aber Tatsache ist auch: Es sind erst Zwischenergebnisse. Denn auch wenn einzelne Produkte etwa nur begrenzt Partikel frei setzen: Die Produktpalette wächst derzeit rasend schnell. Über deren schiere Masse wird die Exposition, also die tägliche Dosis Nano, möglicherweise doch relevant.

Gefahr für die Umwelt?

Und selbst wenn die meisten Partikel sich als ungiftig für den Menschen herausstellen sollten – sind sie es nicht unbedingt für die Umwelt.

"Sehen Sie diese Bewegung?"

Leibniz-Institut für Umweltmedizin, Düsseldorf. Die Tiere, die die Forscher um die Biologin Anna von Mikecz betreuen, winden sich wie kleine Schlangen über den Boden einer Petrischale. Es sind heimische Fadenwürmer, wie sie in jedem Waldboden vorkommen. Verglichen mit Menschen altern sie wie im Zeitraffer.

"Sprich der lebt zwei bis drei Wochen und man kann quasi eine toxikologische Prüfung über das gesamte Leben des Wurms durchführen. Und das ist natürlich eine einmalige Chance, die sich da bietet. Das sind jetzt acht Tage alte Würmer. Man sieht jetzt schon klar, dass die sich weniger bewegen, hier ist eine Gruppe von drei Würmern, die so ein bisschen aneinander hängen, also das macht so einen undynamischeren Eindruck."

Je älter die Würmer, desto steifer ihre Bewegungen, fast wie beim Menschen. Und was die Forscher überraschend herausgefunden haben: Nanopartikel haben einen Einfluss auf diesen so augenfälligen Verfall. Sie entdeckten diese Nanowirkung, als sie den Würmern Partikel aus Siliziumdioxid, auch Silika genannt, unter das Futter mischten. Die Tiere fraßen die Partikel, im Wurmkörper schließlich lösten sie überraschende Vorgänge aus, die ganz ähnlich im menschlichen Gehirn ablaufen: Eiweiße, die bei der Regulation der Nerventätigkeit eine Rolle spielen, fingen an, sich zu verklumpen - amyloid-ähnlich, also wie bei Alzheimer. Anna von Mikecz:

Diese Proteinverklumpungen sind typisch für einen gealterten Stoffwechsel. Also alte Würmer bekommen mit der Zeit solche Proteinverklumpungen. Und wir sehen jetzt, dass wir mit Silikapartikeln diese Verklumpung vorzeitig auslösen. Man könnte also sagen, dass der Wurm vorzeitig altert, was seinen Stoffwechsel betrifft."

Ihre Bewegungsfreude lässt nach und sie bekommen regelrecht Schluckbeschwerden. All das klingt wie ein gewichtiger Anlass zur Sorge. Doch wie so oft, auch diese Ergebnisse sind derzeit nur Teil eines größeren Flickenteppichs. Denn es ist noch völlig unklar, ob die Versuchsanordnung ein realistisches Szenario abgibt. Werden die bodenbewohnenden Würmer überhaupt jemals mit freien Nanopartikeln in Kontakt kommen? Oder werden Nano-Teilchen, die in die Umwelt gelangen, sofort fest an Bodenstrukturen gebunden und damit von Lebewesen auf Dauer ferngehalten? Genau das soll jetzt untersucht werden. Erst dann werden die Ergebnisse relevant. Und erst dann wäre die Grundlage geschaffen für Entscheidungen, wie zum Beispiel: Partikel vom Markt nehmen, weil sie sich als Umweltgift herausgestellt haben.

2007: Es war der Beginn einer großen Welle an Nano-Sicherheitsforschung. Toxikologe Wolfgang Kreyling richtete damals eine Mahnung an die Kollegen:

"Wenn wir die Sache verschlafen und die Entwicklung uns überholt, so wie es jetzt schon bei mehreren technologischen Entwicklungen in der Vergangenheit gewesen ist, dass dann die Effekte uns einholen, der Toxikologie vorgeworfen wird, dass sie wie immer zu langsam ist und die Industrie nachher entsetzt ist über das, was passiert ist, und die Bevölkerung sagt: Wir sind mal wieder betrogen worden."

Man könnte sagen: Die Mahnung wurde erhört. 700 Forschungsprojekte haben nach den Risiken der Winzlinge gefahndet. Das Ergebnis: Eine vorsichtige Entwarnung. Die ganz große Gefahr für die Gesundheit droht wohl nicht. Dennoch gibt es weiter überraschend viele Fragezeichen, vor allem zur Langzeitwirkung von Nanopartikeln. Und wir werden auf lange Sicht mit immer mehr Partikeln konfrontiert. Was geschieht, wenn sie in den Körper gelangen, sich möglicherweise in den inneren Organen anreichern? Und schließlich: Wie wird die Umwelt, werden Ökosysteme reagieren? Der Nebel lichtet sich nur langsam, auch weil die Forscher bisher lieber ihre eigenen Projekte verfolgen, statt gemeinsam an einem Strang zu ziehen. Und sicher auch weil Nano grundsätzlich kein einfaches Geschäft ist. Peter Wick:

"Wenn man heute jemand fragt: Sind Chemikalien sicher? Dann gibt es auch keine abschließende Antwort, weil die Vielfalt der Chemikalien ist sehr groß. Und Nanomaterialien, nur weil sie nano sind – das ist nur eine Größe, keine Eigenschaft – haben wir eben auch eine ganze Stoffklasse von Nanomaterialien. Und es ist ein bisschen vermessen anzusehen, dass man über eine Stoffklasse sagen kann: Die ist sicher als gesamtes Paket oder die ist eben nicht sicher."

Mit der nano-pigmentierten Tinte und Nano-(Inkjet)-Papier halten Fotos und Dokumente ein Leben lang. Und was halten Sie davon?

Staubsaugerfilter mit Nano-Beschichtung gewährt längere Saugkraft! Der Schmutz kann hier nicht so tief in die Poren der Oberfläche eindringen. Probieren Sie selbst!

Jetzt neu: Das „Flink und Sauber" Spültuch. enthält Nano-Silber, damit Küche und Herd sauber und keimfrei bleiben.

Der neue Thermo-Fassadenputz: Ein Leichtputz mit Nano-Quarzgitter-Technologie. Für ewig saubere Fassaden.

Strahlendes Lächeln mit der Nano-Weiß-Zahncreme. Dank der patentierten Nanotechnologie und hochwirksamer Enzyme dringt das Produkt selbst in kleinste Ritzen.

Das könnte sie auch interessieren

Entdecken Sie den Deutschlandfunk