Arndt Reuning: Nanopartikel, Teilchen, die nur wenige Millionstel Millimeter klein sind, haben mittlerweile auch ihren Weg gefunden in Erzeugnisse, die man im Supermarkt kaufen kann, zum Beispiel Tomaten-Ketschup. Der enthält Nanoteilchen aus Siliziumdioxid, in üblicher Form besser bekannt als Quarz. Die Teilchen sorgen dafür, dass sich im Ketschup kein Wasser absetzen kann und sie knirschen nicht zwischen den Zähnen. Allerdings weiß man bisher nur wenig über die Auswirkungen von Nanoteilchen auf die Gesundheit des Menschen. Das möchten Forscher vom Institut EMPA in der Schweiz nun ändern, erste Ergebnisse haben sie bereits vorgelegt. Dr. Arie Bruinink von der EMPA in St. Gallen, Sie haben Nanoteilchen untersucht, gab es denn da besonders gefährliche dabei?
Arie Bruinink: Da gab es schon sehr große Unterschiede. Wir haben unter anderem Carbon-Nanotubes untersucht, wir haben auch Asbest als Vergleich genommen.
Reuning: Carbon-Nanotubes, das sind Kohlenstoffröhrchen?
Bruinink: Kohlenstoffröhrchen, ja, mit verschiedenem Reinheitsgrad und auch unterschiedlichem Agglomerationszustand
Reuning: Welche Verbindungen waren da nun besonders gefährlich?
Bruinink: Also von diesen Nanoröhrchen waren gerade die am giftigsten, die eigentlich relativ rein waren, aber dann einen höheren Agglomerationszustand hatten.
Reuning: Das heißt, die haben aneinander geklebt.
Bruinink: Die haben aneinander geklebt, bis dass sie einen Durchmesser bekommen haben von ungefähr einem Mikrometer. Wir haben das verglichen mit niedrigerem Agglomerationszustand, wo dann der Durchmesser von diesem Bündel nur ungefähr 20 Nanometer war. Einzelne Röhrchen haben einen Durchmesser von ein bis zwei Nanometer.
Reuning: Das heißt ja, gefährlich sind diese Nanoteilchen erst dann, wenn sie eigentlich gar keine Nanoteilchen mehr sind.
Bruinink: Ja, da haben Sie recht. Wir nehmen an, dass sie dann etwas steifer werden und dass das dann die Giftigkeit erhöht. Es ist natürlich auch abhängig davon, in welcher Konzentration man etwas testet: Giftig oder nicht giftig, das hängt nur von der Konzentration ab. Das sollte man immer bedenken auch mit den Nanoteilchen. Es gibt Substanzen, die sind giftiger, es gibt einzelne, die bei der gleichen Konzentration nicht giftig sind. Man darf nicht einfach sagen: Nanoteilchen, das ist allgemein giftig, das darf man nicht sagen, da muss man große Unterschiede machen.
Reuning: Wie haben Sie denn überhaupt die Giftigkeit von Nanoteilchen messen könne?
Bruinink: Wir haben diese Teilchen als Dispersion verschiedenen Zelltypen verabreicht, also in Zellkultur, nicht in Tieren oder bei Menschen haben wir das getestet. Nachher haben wir geschaut, ob der Energiezustand dieser Zelle sich ändert nach Behandlung oder ob die Zellpopulation, also Zellteilrate sich ändert. Also relativ einfache Tests, die relativ schnell auszuführen sind, aber dennoch große Diskrepanz gezeigt haben bei den Effekten der verschiedenen Teilchen.
Reuning: Können Sie sich denn erklären, welcher Mechanismus hinter dieser Giftwirkung steckt?
Bruinink: Es ist so, dass man von Asbest kennt, dass dann reaktive Sauerstoffspezies gebildet werden. Das haben wir auch bei uns in den Zellkulturen nachgeprüft, ob das eine der Möglichkeiten war. Reaktive Sauerstoffspezies haben wir auch in diesen Zellen gefunden.
Reuning: Reaktive Sauerstoffspezies, das sind die so genannten Radikale.
Bruinink: Radikale, ja genau. Die reagieren direkt mit ihrer Umgebung ab, das heißt, dass dann auch chemisch Änderungen in der direkten Umgebung, dort wo sie gebildet werden, stattfinden. Das ist ein Wirkungsweg, könnte das sein. Es ist eigentlich noch sehr vieles unbekannt. Man weiß eigentlich nichts über die "pathways" [Wirkungsmechanismen], die nicht untersucht wurden. Es ist jetzt einfach nur einer mal getestet worden. Mit anderen Worten: Vieles ist eigentlich noch nicht bekannt.
Arie Bruinink: Da gab es schon sehr große Unterschiede. Wir haben unter anderem Carbon-Nanotubes untersucht, wir haben auch Asbest als Vergleich genommen.
Reuning: Carbon-Nanotubes, das sind Kohlenstoffröhrchen?
Bruinink: Kohlenstoffröhrchen, ja, mit verschiedenem Reinheitsgrad und auch unterschiedlichem Agglomerationszustand
Reuning: Welche Verbindungen waren da nun besonders gefährlich?
Bruinink: Also von diesen Nanoröhrchen waren gerade die am giftigsten, die eigentlich relativ rein waren, aber dann einen höheren Agglomerationszustand hatten.
Reuning: Das heißt, die haben aneinander geklebt.
Bruinink: Die haben aneinander geklebt, bis dass sie einen Durchmesser bekommen haben von ungefähr einem Mikrometer. Wir haben das verglichen mit niedrigerem Agglomerationszustand, wo dann der Durchmesser von diesem Bündel nur ungefähr 20 Nanometer war. Einzelne Röhrchen haben einen Durchmesser von ein bis zwei Nanometer.
Reuning: Das heißt ja, gefährlich sind diese Nanoteilchen erst dann, wenn sie eigentlich gar keine Nanoteilchen mehr sind.
Bruinink: Ja, da haben Sie recht. Wir nehmen an, dass sie dann etwas steifer werden und dass das dann die Giftigkeit erhöht. Es ist natürlich auch abhängig davon, in welcher Konzentration man etwas testet: Giftig oder nicht giftig, das hängt nur von der Konzentration ab. Das sollte man immer bedenken auch mit den Nanoteilchen. Es gibt Substanzen, die sind giftiger, es gibt einzelne, die bei der gleichen Konzentration nicht giftig sind. Man darf nicht einfach sagen: Nanoteilchen, das ist allgemein giftig, das darf man nicht sagen, da muss man große Unterschiede machen.
Reuning: Wie haben Sie denn überhaupt die Giftigkeit von Nanoteilchen messen könne?
Bruinink: Wir haben diese Teilchen als Dispersion verschiedenen Zelltypen verabreicht, also in Zellkultur, nicht in Tieren oder bei Menschen haben wir das getestet. Nachher haben wir geschaut, ob der Energiezustand dieser Zelle sich ändert nach Behandlung oder ob die Zellpopulation, also Zellteilrate sich ändert. Also relativ einfache Tests, die relativ schnell auszuführen sind, aber dennoch große Diskrepanz gezeigt haben bei den Effekten der verschiedenen Teilchen.
Reuning: Können Sie sich denn erklären, welcher Mechanismus hinter dieser Giftwirkung steckt?
Bruinink: Es ist so, dass man von Asbest kennt, dass dann reaktive Sauerstoffspezies gebildet werden. Das haben wir auch bei uns in den Zellkulturen nachgeprüft, ob das eine der Möglichkeiten war. Reaktive Sauerstoffspezies haben wir auch in diesen Zellen gefunden.
Reuning: Reaktive Sauerstoffspezies, das sind die so genannten Radikale.
Bruinink: Radikale, ja genau. Die reagieren direkt mit ihrer Umgebung ab, das heißt, dass dann auch chemisch Änderungen in der direkten Umgebung, dort wo sie gebildet werden, stattfinden. Das ist ein Wirkungsweg, könnte das sein. Es ist eigentlich noch sehr vieles unbekannt. Man weiß eigentlich nichts über die "pathways" [Wirkungsmechanismen], die nicht untersucht wurden. Es ist jetzt einfach nur einer mal getestet worden. Mit anderen Worten: Vieles ist eigentlich noch nicht bekannt.