Wenn Nanoteilchen durch den menschlichen Körper reisen
Am Basler Nano-Kongress war auch die Sicherheit ein Thema. Gehen von den neuen Nano-Materialien auch Risiken von neuer Dimension aus? Die Antwort: Niemand weiss es mit Sicherheit. Sie sind hundert Mal fester als Stahl aber dreimal leichter, die aus Kohlenstoff gefertigten Nanoröhrchen. Sie könnten in Zukunft zum Beispiel die Glasfaserverstärkung in Kunststoffen ablösen oder der Nano-Elektronik als Stromkabel dienen. Aus dem gleichen Stoff, nämlich aus 60 Kohlenstoffatomen, sind die Fussball-förmigen Fullerene gebaut. Diese C-60-Moleküle transportieren in ihrem Inneren Atome und kleine Moleküle auf Wunsch praktisch überall hin im menschlichen Körper. Gross sind daher die Erwartungen an die noch jungen künstlich hergestellten Nanomaterialien.
Doch eben in der Stärke der Nanoteilchen, ihrer geringen Grösse, die ihnen überall den Zutritt erlaubt, könnten auch die Risiken liegen. Was passiert wenn die neuen Materialien unkontrolliert auf Mensch und Umwelt losgelassen werden? Können sie ungewollt und ungehindert in den Körper eindringen, sich in den Organen anreichern und dort Schaden anrichten? Diesen Frage widmete man sich vergangenen Mittwochvormittag am Basler Nano-Kongress ICN+T.
Die erste Frage beantwortete Alice Porter vom britischen Nanoscience Centre in Cambridge gleich schon positiv: Ja, zumindest in Zellkulturen scheinen die C-60-Bällchen alle Schranken zu überwinden und bis in den Zellkern vorzudringen und dort zu verklumpen. Das konnte sie mit einem speziellen Rastermikroskop sehr schön illustrieren. Was dies aber im wirklichen Leben bedeutet, was die gesundheitlichen Folgen wären, wenn so etwas bei einem lebenden Wesen passieren sollte, musste sie offen lassen.
Wie ja generell vieles noch offen zu sein scheint in der Risikoabschätzung für Nanomaterialien. Wie kann man deren Toxizität überhaupt testen? Laut Vicky Colvin von der Rice University in Houston gibt es schon allein von den Nanoröhrchen 20 verschiedene Sorten mit Längen zwischen fünf und 300nm. Sie werden auf vier unterschiedlichen Wegen hergestellt, mit fünf verschiedenen Methoden gereinigt und können zehn mögliche Beschichtungen aufweisen. «Da müsste man also etwa 50 000 Proben durchtesten», hat Colvin ausgerechnet, und das sei ja wohl nicht möglich. Ein Problem sei auch, praxisnahe Versuchsbedingungen herzustellen, Gewebetests seien zu wenig aussagekräftig. «Aber es hat ja keinen Sinn, beispielsweise das Nano-Risiko für Ratten zu ermitteln, wenn die Tiere praktisch sicher nie mit solchem Material in Kontakt kommen», meint Vicky Colvin.
Tatsächlich ist es für den Normalbürger gar nicht so einfach, sich unfreiwillig den Kohlenstoff-Nanoteilchen auszusetzen. Der wirkliche Schwachpunkt des Menschen seien die Atemwege, waren sich die Experten einig. Nano-Partikel können in Staubform bis in die Lungenbläschen vordringen und von dort über die Blutbahn in den ganzen Körper verfrachtet werden. Nur kommt Kohlenstoff-Nano-Staub ausserhalb von Labors und Fabrikationsgebäuden praktisch nicht vor, erläuterte Peter Wick von der EMPA in Dübendorf. Seiner Ansicht nach stellen Nanostäube vor allem ein Problem der Arbeitssicherheit dar, beim Umpacken und Abwägen könnten Nanopartikel eingeatmet werden, «aber dagegen kann man Vorkehrungen treffen». Eine Gefährdung der Konsumenten sieht er kaum, da die Nanopartikel ja fest in den Materialien eingebunden sind. Im übrigen brachten ihn seine eigenen Untersuchungen zum Schluss, dass Nano-Kohlenstoffpartikel allenfalls «im mittleren Grad toxisch sind, weit schwächer jedenfalls als etwa Eisen-Nanopartikel».
Wie auch immer, Vicky Colvin weiss einen Weg aus dem Dilemma. Sie möchte die Industrie dazu bringen, garantiert nicht toxische Nano-Materialien herzustellen, das sei einfacher, als die Unbedenklichkeit der bereits existierenden Stoffe zu beweisen. Im Fall der Fullerene weiss sie auch, wie man das macht: Indem den Bällchen aussen OH-Gruppen angehängt werden. So wird die Polarität der C-60-Moleküle erhöht – und die Toxizität sinkt, hat sie in Versuchen mit Gewebekulturen herausgefunden.
Eine Forschergruppe um Ueli Aebi am Basler Biozentrum präsentierte am Kongress eine noch bessere Idee. Sie hat Nano-Kügelchen in der Grösse von Mini-Viren entwickelt, die vollständig aus Eiweiss-Stoffen aufgebaut sind. Wie die C-60-Moleküle können die Basler Nanopartikel als Transportsystem für Medikamente benutzt werden, haben aber den Vorteil, biologisch abgebaut zu werden. Zumindest Probleme wie mit Kohlenstoff-Fussbällen werden so wohl vermieden – ein wichtiges Verkaufsargument.