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Viele Fragen – kaum Antworten

Seit den Diskussionen um Vergiftungen durch das Versiegelungsspray „Magic nano“ sind die Medien voll von Beiträgen zur Nanotechnologie und ihren Risiken. Schon werden Forderungen nach gesetzlicher Reglementierung und Kennzeichnungspflicht laut. Doch bisher steht die Risikoforschung noch am Anfang: Realistische Einschätzungen der Risiken für Mensch und Umwelt sind kaum möglich. Wir geben Ihnen einen Überblick über Thesen, Fragen und die Suche nach Antworten.

Anders als viele Berichte und Meldungen vermuten lassen, gibt es „die Nanotechnologie“ nicht. Vielmehr umschreibt der Begriff eine Fülle von Techniken und Anwendungen in fast allen Bereichen der Forschung. Allen Nanotechnologien gemeinsam ist nur, dass sie sich mit Teilchen und Strukturen befassen, die entweder in der Höhe, der Breite, der Länge oder allen Dimensionen zugleich kleiner als 100 nm sind. Ein Nanometer ist der Milliardste Teil eines Meters (1 nm = 0,000 000 001 m). Kein Wunder, dass die Techniken nach dem griechischen Wort für Zwerg (nano) benannt sind. Teilchen von wenigen Nanometern Größe weisen völlig andere Eigenschaften auf, als sie es im Mikrometerbereich täten. Dies und die technischen Möglichkeiten, gezielt Nanostrukturen herzustellen, macht sie für die verschiedensten Anwendungen interessant. Schon seit Jahren profitieren etwa die Hersteller von Datenspeichersystemen, Lacken und Beschichtungen Beschichtungen sowie optischen Geräten von den besonderen Eigenschaften verschiedenster Nanopartikel. Auch Kosmetik-, Textil-, Lebensmittel- und Pharmaindustrie riesige Chancen im Einsatz von Nanoteilchen. Es herrscht Einigkeit darüber, dass früher oder später jeder Industriezweig in irgendeiner Form mit Nanostrukturen arbeiten wird. Umso drängender wird die Frage nach den möglichen Risiken für Umwelt und Gesundheit. Denn während immer mehr Produkte auf den Markt kommen, in denen auf die eine oder andere Art Nanopartikel im Einsatz sind, steht die Risikoforschung noch ganz am Anfang. So neuartig sind die Teilchen und so vielfältig die Fragen, dass die bekannten und bewährten Untersuchungsmethoden nicht einfach übertragen werden können.

Ernste Hinweise
Einige Studien geben jedoch schon heute die Richtung vor und zeigen zugleich, dass noch eine Menge Grundlagenforschung nötig ist, um wirksame Untersuchungsverfahren zu erarbeiten: So ist bekannt, dass Nanopartikel über die Atemluft, die Haut oder über den Magen-Darm-Trakt in den Körper gelangen können. Wegen ihrer geringen Größe sind sie in der Lage, Zellwände und die Blut-Hirn-Schranke zu überwinden. So wurden etwa Schädigungen der Lunge infolge eingeatmeter Nanopartikel beobachtet. In Tierversuchen lösten verschiedene Nanoteilchen aus Kohlenstoff Entzündungen und schwere gesundheitliche Schäden aus. Doch die Forscher haben noch keine Erklärung für diese Effekte, die Studien sind zudem untereinander nicht vergleichbar. Ob und wie so ein winziges Teilchen wirkt, hängt unter anderem davon ab, woraus es besteht, wie seine Oberfläche strukturiert ist und ob es mit anderen Teilchen in Wechselwirkungen tritt. Nicht zuletzt entscheidet seine genaue Größe über die Wirkungen: Trotzdem vielleicht alle anderen Rahmenbedingungen gleich sind, wirkt ein 25 nm großer Partikel unter Umständen völlig anders als ein Teilchen von 80 nm. Auch die Auswirkungen von Nanopartikeln auf die Umwelt sind noch weitgehend ungeklärt. Zwar ist abzusehen, dass mit dem zunehmenden Einsatz von künstlich erzeugten Nanopartikeln auch mehr von ihnen in Luft, Wasser und Böden gelangen werden. Doch bisher steht die Wissenschaft nur vor ungeprüften Thesen über die möglichen Ausbreitungswege der Teilchen. Völlig unklar ist, ob sie sich etwa im Boden anreichern, ob und unter welchen Bedingungen sie vielleicht abgebaut werden, ob sie auf diesen Wegen von Pflanzen oder Tieren aufgenommen werden.

Im Jahr 2003 bezeichnete das Büro für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag (TAB), dass die Forschungsbemühungen hinsichtlich der Auswirkungen nanotechnologischer Anwendungen auf Umwelt und Gesundheit als unbefriedigend. Während Bundesregierung und Industrie die Erforschung der Anwendungsmöglichkeiten und wirtschaftlichen Potenziale der Nanotechnologien zu diesem Zeitpunkt seit Jahren mit Milliardenbeträgen unterstützten, hatte es bis dahin keine nennenswerte Förderung der notwendigen Risikoforschung gegeben. Bis heute wurden auf die damals vom TAB als drängend formulierten Fragen keine Antworten gefunden: Wie können synthetisch hergestellte Nanopartikel in die Umwelt gelangen? Wie breiten sie sich aus, wie gelangen sie in lebende Organismen und welche Wege gehen sie dort? Treten Nanoteilchen in Wechselwirkung Wechselwirkung mit dem Stoffwechsel? Wie und unter welchen Umständen? Welche Eigenschaften haben die Partikel über die Anwendungen für die sie hergestellt wurden hinaus überhaupt? Um Fragen wie diese systematisch untersuchen zu können, sind Messmethoden und Testverfahren nötig, die dazu geeignet sind, den gewünschten Sachverhalt wirklich zu erfassen, die bei Wiederholung des Tests zum gleichen Ergebnis kommen und einen Vergleich der Studien untereinander erlauben. Doch schon da liegt im Falle der Nanopartikel das Problem. Im Gegensatz zur Chemikalienprüfung oder toxikologischen Untersuchung von Mikroorganismen fehlen bisher einheitliche Mess- und Prüfverfahren. Es ist nicht klar, wonach sich die Teilchen sinnvoll systematisieren lassen – ihre Größe allein entscheidet nicht über ihre Wirkungen. Referenzwerte, etwa für die Entscheidung über Grenzwerte oder die Zuordnung zu Gefahrenklassen, fehlen bislang. Bisher ist oftmals ungeklärt, wie die Teilchen überhaupt eindeutig nachweisbar sind – welche Messverfahren also etwa zwischen Titandioxidpartikeln mit Nanostruktur und anderen Titandioxidteilchen unterscheiden können. Bevor es also einfache Tests zur Ermittlung der möglichen Gefährlichkeit von Nanopartikeln geben kann, müssen zunächst die entsprechenden Methoden entwickelt und sehr grundsätzliche Fragen zum Charakter von Nanoteilchen beantwortet werden.

Forschung kommt voran
Forscher auf der ganzen Welt widmen sich zunehmend der Herausforderung, die Grundlagen für eine verlässliche Risikoforschung und -bewertung der Nanotechnologien zu legen. Mit dem Projekt NanoCare unterstützt seit März 2006 auch das Bundesministerium für Forschung und Bildung die Erforschung der Sicherheit von Nanopartikeln mit fünf Millionen Euro. Weitere 2,6 Millionen Euro steuern verschiedene Unternehmen bei. Bis 2009 sollen Basisdaten zur gesundheitlichen Wirkung von Nanopartikeln an Arbeitsplätzen gewonnen werden. Systematisch sollen in diesem Projekt Partikeltypen ermittelt werden. Um Vergleichswerte für künftige Untersuchungen zu haben, werden die Forscher zudem gezielt Nanopartikel mit genau standardisierten Eigenschaften herstellen und ihre chemischen und physikalischen Eigenschaften dokumentieren. Zudem sollen Untersuchungsmethoden entwickelt werden, mit denen sich verlässliche Aussagen über die Wirkungen der Teilchen in biologischen Systemen treffen lassen. NanoCare will vor allem Aussagen zur Arbeitsplatzsicherheit ermöglichen und konzentriert sich auf Aussagen über synthetisch hergestellte Nanopartikel. Aus Kohlenstoff aufgebaute Strukturen, wozu etwa die umstrittenen Fullerene und Nanoröhren aus Kohlenstoff (Nanotubes) gehören, bleiben jedoch ausdrücklich außen vor. Dagegen konzentriert sich das 2006 gestartete Projekt INOS (Identifizierung und Bewertung von Gesundheits- und Umweltrisiken von technischen nanoskaligen Partikeln) auf keramische und metallische Partikel und Nanotubes. Mit finanzieller Unterstützung des BMBF werden darin die Gefährdungspotenziale von Nanopartikeln erforscht, die sich noch im Stadium der Entwicklung befinden. Als weitere Ergänzung von NanoCare startete im März 2006 TRACER. Darin werden die Eigenschaften und die Wechselwirkungen von Nanoröhren und -fasern aus Kohlenstoff im Verlauf ihrer gesamten Lebensdauer – von der Herstellung über Verarbeitung, Nutzung und schließlich Entsorgung – untersucht.

Risikoforschung in Europa
Bisher sind die Bemühungen um die Grundlagen der Risikobewertung der Nanotechnologien kaum international koordiniert. Neben den zahlreichen nationalen Forschungsvorhaben, existieren auch auf europäischer Ebene verschiedene
Forschungsprojekte:

  • Nano2Life ist ein Europäisches Netzwerk zum Ausbau des Wissens und des Könnens auf dem Gebiet der Nano-Biotechnologie.
  • NanoDerm stellt die Haut als Barriere gegen Nanopartikel aus kosmetischen Produkten in den Mittelpunkt.
  • NanoSafe ist auf die Sicherheit der industriellen Produktion von Nanopartikeln spezialisiert.
  • NanoTox soll die Datenlage zu toxikologischen Effekten von Nanopartikeln auf Umwelt und menschliche Gesundheit verbessern.
  • Nanologue untersuchte bis August 2006 die ethischen, sozialen und gesetzlichen Aspekte der Nanotechnologien.

Risikobewertung im Dialog
Ob von einer Substanz ein Risiko ausgeht, hängt zum einen davon ab, inwieweit die Substanz das Potenzial hat, einen bestimmten Schaden anzurichten. Zum anderen muss berücksichtigt werden, wer in welcher Menge und Häufigkeit mit der Substanz in Kontakt kommt und wie wahrscheinlich dies ist. So geht von einer Packung Schlaftabletten, die in einem Medizinschrank eingeschlossen ist, ein anderes Risiko aus, als von einer Schachtel in der Küchenschublade. Im Falle der Nanopartikel gibt es bisher ebenso wenig verlässliche Daten über das Gefährdungspotenzial wie über die Exposition. Doch die Ergebnisse der wenigen Studien lassen aufhorchen. Für die Bewertung eines Risikos ist weiterhin entscheidend, worin die Bewertenden überhaupt ein Risiko sehen und was aus ihrer Sicht ein Schaden ist. Dies werden Umweltpolitiker anders sehen als Arbeitsminister, Hersteller anders als Verbraucher. Gerade weil der Einsatz von Nanostrukturen als Schlüsseltechnologien der Zukunft betrachtet werden, braucht dieser Teil der Risikobewertung daher auch die Sicht der Verbraucher. Sie müssen selbst entscheiden können, welche Risiken sie in Kauf nehmen wollen.

Wissen bündeln, Dialog organisieren
Die Wissenschaft ist sich darüber einig, dass die Möglichkeiten der Nanotechnologien nicht nur die Warenwelt verändern werden. Ihre ungeheuren Potenziale etwa für die Entwicklung ressourcenschonender Produktionsverfahren oder besserer medizinischer Versorgung könnten die Gesellschaft gründlich verändern. Vieles ist noch Zukunftsmusik, aber es entscheidet sich jetzt, während noch die Fragen gestellt werden, deren Antworten später zu Entscheidungen führen, wie diese Veränderungen aussehen und wem sie zugute kommen werden. Daher ist es folgerichtig, dass sich im Rahmen der Suche nach einer Risikobewertung auch Dialogprojekte finden:
Das Bundesumweltministerium (BMU) organisiert im Dialog Nanopartikel den Austausch zwischen Industrie, Forschung, Behörden, Medien, Verbraucher- und Umweltverbänden, um so den Forschungs- und Handlungsbedarf im Zusammenhang mit den möglichen Risiken der Nanotechnologien zu ermitteln. Ziel ist es, Chancen und Risiken synthetischer Nanopartikel künftig unter Einbeziehung aller relevanten gesellschaftlichen Kräfte bewerten zu können. Das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) erarbeitet zudem ein Bild der Verbrauchersicht auf die Anwendungen von Nanotechnologien in Kosmetika, Lebensmitteln und Gegenständen, die für den Kontakt mit diesen bestimmt sind.


Autorin: Laura Groche
Artikel mit geringfügigen Änderungen entnommen aus 4/06


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