Wissenswert. Der Staub, der in die Zellen kriecht. Wie gefährlich sind Nanoteilchen? Von Hellmuth Nordwig. Montag, , 08.

Transkript

1 Hessischer Rundfunk hr2-kultur Redaktion: Dr. Karl-Heinz Wellmann Wissenswert Der Staub, der in die Zellen kriecht Wie gefährlich sind Nanoteilchen? Von Hellmuth Nordwig Montag, , Uhr, hr2-kultur Sprecher: Niels Kaiser Zitator: Jochen Nix COPYRIGHT: Dieses Manuskript ist urheberrechtlich geschützt. Der Empfänger darf es nur zu privaten Zwecken benutzen. Jede andere Verwendung (z.b. Mitteilung, Vortrag oder Aufführung in der Öffentlichkeit, Vervielfältigung, Bearbeitung, Verteilung oder Zurverfügungstellung in elektronischen Medien, Übersetzung) ist nur mit Zustimmung des Autors/ der Autoren zulässig. Die Verwendung zu Rundfunkzwecken bedarf der Genehmigung des Hessischen Rundfunks.

2 Seite 2 O-Ton 1 - Klockner: Die nanoskaligen Substanzen zeichnen sich dadurch aus, dass sie sehr klein sind. Sie können stauben, man kann sie einatmen, und da muss man immer schauen: Ist die Handhabung auch sicher? O-Ton 2 - Gehr: Man hat sie in den Organen gefunden, in den Zellen, um die Zellen herum. Mit unseren Zellkultur-Studien haben wir gesehen, dass sie in die Zellen hinein, dort in die Organellen und in den Kern hinein gehen. O-Ton 3 - Kolaric: Unlängst ist ja Nanosilber in Amerika verboten worden, und ich denke, dass man sehr sorgsam damit umgehen muss. Sprecher: Ein Nanometer ist unvorstellbar winzig. Tausend Nanometer aneinander gelegt, ergeben einen Mikrometer. Und auch den findet man nicht auf dem Schullineal. Dort haben die kleinsten Striche einen Abstand von Millimetern. Und in diesen einen Millimeter passen tausend mal tausend, sprich: eine Million Nanometer. O-Ton 4 Kolaric: Von der Dimension her müssen Sie sich vorstellen: ein Meter zu einem Nanometer ist ungefähr das Verhältnis vom Durchmesser der Erdkugel zu einem Tennisball. Sprecher: Ivica Kolaric ist Forscher der Fraunhofer-Gesellschaft in Stuttgart. Er arbeitet selbst mit den Teilchen in Nanometer-Größe. Die stecken längst in vielen Alltagsprodukten: Zum Beispiel sorgen sie dafür, dass Zahnpasta nicht von der Bürste tropft. In Sonnencreme wirken sie als UV-Filter. Schmutz abweisende Wandfarben enthalten Nanoteilchen. Und Reifengummi wäre viel zu weich und könnte kein Auto tragen, wenn er nicht zu einem Drittel Rußteilchen in Nanometer-Größe enthielte. Nanopartikel machen also Weiches hart oder sie lassen fließen, was sonst zu zäh wäre je nachdem, woraus sie bestehen. Als

3 Seite 3 ganz besonders zukunftsträchtig gelten so genannte Nanoröhrchen: Schwarze Nano-Halme aus dem Material von Bleistiftminen, aus Graphit. Chemisch gesehen ist das nichts anderes als Kohlenstoff. O-Ton 5 Kolaric: Sie müssen sich vorstellen, dass sie diesen Graphit in mehreren Lagen aufrollen. Ähnlich wie eine Matrjoschka, die Sie kennen aus der russischen Tradition, sind das bis zu zehn aufgerollte Graphitlagen. Sprecher: Auch Kohlenstoff-Nanoröhrchen vereinen sozusagen Gefühl und Härte. Das macht sie für den Sport interessant: Sie stecken in Eishockeyschlägern, in Surfbrettern und in Skiern. Die Medizin setzt ebenfalls große Hoffnungen in die Nanoteilchen. Schon jetzt gibt es Kügelchen im Nano-Format, gewissermaßen Trojanische Pferde, die in ihrem hohlen Inneren Medikamente in Zellen hinein schleusen. Nicht zuletzt tauchen Nanoteilchen aus Silber überall dort auf, wo Bakterien unerwünschte Gäste sind. Nanosilber in der Kleidung verhindert Schweißgeruch, und es hält Kühlschränke und Arbeitsflächen keimfrei jedenfalls behauptet das die Werbung. Auch in Krankenhäusern wird Nanosilber immer häufiger eingesetzt: Katheter, Infusionsschläuche, Implantate und vieles mehr sind damit beschichtet. Für den B.U.N.D., den Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland ist das höchst bedenklich. In einem Positionspapier heißt es: Zitator: Diese Kleinstteilchen sind in der Lage, körperliche Schutzmechanismen wie die Blut-Hirn-Schranke oder die Plazentaschranke zu überwinden. Durch ihre geringe Größe weisen sie zudem neue Stoffeigenschaften auf, die sich zwar industriell nutzen lassen, jedoch auch toxisch sein können. So haben einige Nano-Substanzen in Tierversuchen zu Hirn- und Lungenschäden geführt.

4 Seite 4 Sprecher: Was ist dran an den Behauptungen des BUND? Peter Gehr ist Professor für Anatomie an der Universität Bern, er hat das in Versuchen mit Ratten genau untersucht. O-Ton 6 Gehr: Es hat sich gezeigt: Nanopartikel, die wir verwendet haben, Titandioxid-Partikel in der Größe von 20 bis 30 Nanometern, sind in alle strukturellen Kompartimente eingedrungen. Damit meine ich Flüssigkeiten an der Oberfläche, Zellen, Bindegewebe und nicht zuletzt auch ins Blut. Sprecher: Die Ratten atmen bei diesen Experimenten die Nanopartikel direkt ein. Die Tiere liegen eingezwängt in einem Rohr, die Schnauze vor einer Düse, aus der sie mit den Titandioxid-Teilchen besprüht werden. Auch in Deutschland konnten Forscher mit solchen Versuchen zeigen, dass die Partikel den gleichen Weg nehmen, der eigentlich für den Sauerstoff vorgesehen ist: Sie gelangen in den untersten Bereich der Lunge. Und von dort aus ins Blut. Und über den Kreislauf in den gesamten Körper. O-Ton 7 Gehr: Speziell erwähnenswert sind die Partikel, die ins Gehirn gelangen. Man hat sie dort gefunden, und das heißt, dass diese Partikel die sogenannte Blut-Hirn- Schranke überwunden haben. Diese Schranke ist selektiv, aber man hat von der gedacht, dass sie solche Prozesse verhindert. Aber das ist nicht der Fall. Nanopartikel gehen durch. Sprecher: Denn sie sind noch viel kleiner als Feinstaub. Der bleibt an der Blut-Hirn- Schranke hängen. Trotz dieser Ergebnisse will der Schweizer Forscher Nanoteilchen nicht gleich verdammen. Er möchte aus seinen Befunden keine voreiligen Schlüsse ziehen. O-Ton 8 Gehr: Man kennt den Mechanismus nicht, wie sie dann aus dem Blut in die Organe übertreten. Und man weiß nichts darüber, wie sie in diesen anderen Organen wirklich wirken. Es gibt einige Hinweise darauf, dass entzündliche

5 Seite 5 Veränderungen entstehen könnten. Aber das sind... wie soll ich sagen... vorläufige Resultate. Sprecher: Neben den Tierversuchen gibt es noch Experimente in Zellkulturen. Damit sind Forscher der Frage nachgegangen, ob Nanopartikel nicht nur in Organe, sondern sogar in Zellen hinein gelangen können. Am Fraunhofer-Institut für Keramische Systeme hat Dr. Annegret Potthoff solche Versuche gemacht. Im eigenen Interesse, denn auch am Dresdner Institut wird mit Nanoteilchen gearbeitet. Vor allem untersuchen die Ingenieure dort Wolframcarbid, dem manchmal auch noch Kobalt zugesetzt wird. Das sind besonders harte Materialien. Mit solchen Nanoteilchen könnten in Zukunft Werkzeuge beschichtet werden, damit sie länger halten. Und diese Nanopartikel schaffen es in der Kulturschale tatsächlich, ins Innere von Zellen vorzudringen. O-Ton 9 Potthoff: Ja, das konnten unsere Projektpartner vom Max-Bergmann-Zentrum inzwischen nachweisen an Hand mikroskopischer Untersuchungen, dass sowohl Wolframcarbid als auch Wolframcarbid-Kobalt in die Zellen eindringt. Zum Beispiel in Hautzellen, es ist aber auch für Lungenzellen nachgewiesen worden. Bis jetzt sagt das aus: Wolframcarbid befindet sich in der Zelle. Akute toxische Wirkungen hat es nicht. Langzeituntersuchungen liegen dazu noch nicht vor. Sprecher: Anders sieht es bei den Nanoteilchen aus, die neben Wolframcarbid noch Kobalt enthalten. Das allein war für die Fachleute nicht überraschend, denn auch Kobalt selbst ist für Zellen schädlich. Erstaunlich war aber, dass die giftige Wirkung in Verbindung mit Wolframcarbid deutlich verstärkt wird. O-Ton 10 Potthoff: Und daraus schließen unsere Projektpartner, dass Wolframcarbid das Kobalt eventuell in die Zelle direkt reinträgt und dadurch den Schaden, der sich in der akuten Toxizität widerspiegelt, erhöht.

6 Seite 6 Sprecher: Hier verhält sich also eine harmlose Sorte von Nanoteilchen wie ein Trojanisches Pferd. Die Partikel tragen einen zweiten Stoff ins Innere von Zellen hinein und machen ihn dadurch erst so richtig giftig. Wie verbreitet dieses Phänomen ist, kann bisher niemand sagen. Bei der Diskussion über mögliche Gesundheitsgefahren von Nanopartikeln sollte man aber daran denken, sagt Annegret Potthoff. O-Ton 11 Potthoff: Das muss man auf jeden Fall im Hinterkopf behalten. Es ist ja auch umgekehrt so, dass man in der Pharmaindustrie versucht, sich diesen Effekt zu Nutze zu machen für die Produktion von Medikamenten. Dass man bewusst Träger einsetzt, um in Zellen vorzudringen.

7 Seite 7 Sprecher: Sind sie einmal in den Zellen, dann gelangen Nanoteilchen dort überallhin. Selbst in jene abgegrenzten Zellbestandteile, die Organellen genannt werden. Auch in diesen Organellen haben Forscher bereits Nanopartikel gefunden: in den Mitochondrien, das sind die sogenannten Kraftwerke der Zellen; und selbst im Zellkern, in dem die Erbinformation steckt. Dass die Fremdkörper dort Schaden anrichten können, ist zu befürchten. Nachgewiesen ist es bisher nicht. Dr. Hans- Jürgen Klockner vom Verband der Chemischen Industrie bezweifelt die bisher bekannten Studienergebnisse nicht ; doch er ist skeptisch, was deren praktische Bedeutung angeht. O-Ton 12 Klockner: Im einen Fall ist es so, dass man technische Produkte in sehr großen Mengen den Tieren zum Einatmen gegeben hat. Das heißt, dort ist die Lunge in gewissem Sinne praktisch verklebt. Der andere Punkt ist die Frage: Wie geht es im Organismus ins Blut und ins Hirn? Diese Effekte sind bekannt. Sie sind aber auch nur mit ganz speziell behandelten Nanomaterialien erzeugbar. Sprecher: Der Verband hat Chemiebetriebe befragt, die Nanoteilchen herstellen und damit umgehen. Das Ergebnis: In keinem Unternehmen ist jemals ein Mensch durch diese ganz besonderen Produkte zu Schaden gekommen. Dort ist es auch relativ einfach, die Mitarbeiter so gut wie möglich zu schützen. Zum Beispiel bei der Firma Electrovac in Klosterneuburg bei Wien, bei der Nanoröhrchen oder wie es dort heißt Nanofasern in einer speziellen Anlage hergestellt werden. Roland Kriegbaum: O-Ton 13 Kriegbaum: Wir wissen einfach nicht, ob sie toxikologisch gefährlich sind oder nicht. Es ist natürlich immer besser, Vorsorge zu treffen, als im Nachhinein mit Problemen konfrontiert zu werden. Darum haben wir den sicheren Weg gewählt und eine Anlage gebaut, aus der keine Nanofasern in die Umwelt gelangen. Im Prinzip ist es eine Röhre, und die wird einfach geschlossen, so wie man ein U-Boot dicht schließt. Das ist hermetisch dicht.

8 Seite 8 Sprecher: Die Abluft der entsprechenden Räume wird durch Partikelfilter gereinigt, die auch kleinste Teilchen zurück hält. Und die Arbeiter sind ähnlich geschützt wie beim Abbruch eines asbesthaltigen Gebäudes. O-Ton 14 - Kriegbaum: Dass sie zum Beispiel Schutzhandschuhe haben, Augenschutz, eine Feinstaubmaske und zwar eine, die wirklich Nanopartikel abhält und dann noch ein Ganzkörperschutz, eine Vollmaske sozusagen. Sprecher: Damit das auch bei den Kunden so ist, die Nanoteilchen verarbeiten, sorgen die Hersteller zusätzlich für Sicherheit. Nanopartikel werden nämlich nicht in Form von feinstem Staub geliefert, den jemand einatmen könnte. Kaufen kann man sie normalerweise nur als Suspension, also fein verteilt in einer Flüssigkeit. Die wird dann in die Produkte eingerührt, zum Beispiel in ein Duschgel oder einen Autolack. Auch die Nanoröhrchen aus Kohlenstoff kommen als schwarze Brühe ins Stuttgarter Fraunhofer-Institut. Ivica Kolaric ist das nur recht so. O-Ton 15 Kolaric: Wenn man an Nanoröhren denkt, denkt man an lange, röhrenförmige, dünne Strukturen, nämlich Asbest. Man muss eben vermeiden, Nanoröhren einzuatmen. Das ist der Grund dafür, dass wir unter dem Abzug arbeiten. Sprecher: Nur für den Fall, dass die Flüssigkeit einmal verdampfen sollte. Ivica Kolaric versucht, die Nanoröhrchen in einen Lack einzubetten. Sie leiten nämlich den elektrischen Strom. Und deshalb will der Forscher damit Autoscheiben beschichten, um sie ganzflächig beheizbar zu machen. Ganz fein verteilt, sind die schwarzen Röhrchen nicht zu sehen ein solcher Lack wäre also durchsichtig. Und einatmen könnte man ihn auch nicht.

9 Seite 9 O-Ton 16 Kolaric: Aber Missbrauch ist generell ein Thema: Was passiert zum Beispiel, wenn jetzt einer die Scheibenheizung zu lange mit Stahlwolle bearbeitet. Werden da einzelne Nanoröhren frei oder nicht? Das muss man jetzt alles untersuchen. Sprecher: Auch andere Aspekte der Sicherheit von Nanoteilchen werden derzeit erforscht. Mehrere EU-Projekte befassen sich damit. Auch das Bundesforschungsministerium hat drei Verbundforschungsprojekte ins Leben gerufen. Und die Industrie trägt ebenfalls ihr Scherflein zur Sicherheitsforschung bei, mehr ist es aber auch nicht: etwa vier Millionen Euro, verteilt über drei Jahre. Noch sind diese Untersuchungen nicht abgeschlossen. Und bisher gibt es auch keine Regelungen für den Einsatz von Nanopartikeln. Wer möchte, kann sie jederzeit herstellen, verkaufen und unter Alltagsprodukte mischen. Dr. Hans-Jürgen Klockner vom Verband der Chemischen Industrie sieht hier auch keinen Handlungsbedarf. O-Ton 17 Klockner: Zum großen Teil sind es Stoffe, die seit vielen Jahren eingesetzt werden. Das sind zum Beispiel Oxide von Silizium, von Titan, Zink, Aluminium. Die werden in großen Mengen hergestellt, und man kennt die Eigenschaften dieser Produkte auch relativ gut. Sprecher: Tatsächlich sind die Substanzen, aus denen Nanoteilchen hergestellt werden, lange bekannt: Bleistiftminen bestehen aus demselben Kohlenstoff wie die Nanoröhrchen, und Siliziumdioxid steckt eben nicht nur im Nano-Maßstab in Shampoo oder Ketchup, sondern liegt als Sand an allen Stränden der Weltmeere. Aber das ist nur die halbe Wahrheit, meint etwa der Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland. Zitator: Substanzen können ihr chemisches Verhalten ändern, wenn eine bestimmte Größe (meist 20 Nanometer) unterschritten wird. Das heißt, dass ein 10 Nanometer großes Teilchen einer Substanz sich chemisch ganz anders verhalten kann, als ein etwa 100 Mikrometer großes Teilchen einer (...) völlig gleichen

10 Seite 10 Substanz. Gerade darauf beruht ein Teil der besonderen Eigenschaften nanotechnologischer Produkte. Es ist (...) denkbar, dass als völlig harmlos bekannte und eingestufte Stoffe nur auf Grund ihrer Kleinheit toxisch werden. Sprecher: Der B-U-N-D fordert deshalb, dass Nanopartikel wie neuartige Stoffe behandelt werden müssen. Das würde bedeuten: Sie müssten daraufhin geprüft werden, ob sie giftig sind und die Umwelt belasten. Und sie würden erst dann je nach dem Ergebnis zugelassen oder verboten. Dieses Vorgehen empfiehlt auch das Öko- Institut, das dazu ein Gutachten für das Umweltbundesamt angefertigt hat. Die Bundesregierung hat sich dieser Auffassung nicht angeschlossen. Anders in den USA: Dort hat die Umweltbehörde Ende 2006 wenigstens für die Produkte mit Nanosilber ein Zulassungsverfahren vorgeschrieben. Die Folge: Die Produkte verschwanden über Nacht aus dem Handel. In Schweden boykottieren Ärzte und Apotheker schon länger die Medizinprodukte mit Nanosilber auch ohne dass eine Behörde eingegriffen hätte. Hier zu Lande werden Nanomaterialien dagegen immer beliebter, stellt die Bundesanstalt für Arbeitsschutz fest. Zitator: Die Nanotechnologie (...) wird momentan jedoch noch nicht in stärkerem Maß mit der Sorge um die Gesundheit und Umwelt verknüpft. Dies könnte sich in den nächsten Jahren ändern, wenn von den Medien vermehrt auf gesundheitsschädliche Inhaltsstoffe (...) hingewiesen wird siehe auch die öffentliche Diskussion zu gentechnisch veränderten Organismen. Sprecher: Die Industrie wird sich dieser Diskussion stellen müssen. Denn bei Nanoteilchen sind noch viele Fragen offen.