Nanomaterialien: Gefahr für Gesundheit und Umwelt?
Die Nanotechnologie ist als ein vielversprechendes neues Feld mit zahlreichen Anwendungen in den Bereichen Materialwissenschaften und Energie im Kommen. Nanometerkleine organische oder anorganische Bestandteile sind überdies in thermoplastische oder duroplastische Polymere eingebracht worden, wodurch eine neue Klasse von Werkstoffen mit verbesserten Eigenschaften entstanden ist. Während die Nanotechnologie viele nützliche Anwendungen hat, weiß man bei bestimmten Nanomaterialien noch nicht genug über die möglichen Auswirkungen auf die Umwelt und die menschliche Gesundheit. Eine toxikologische Bewertung wurde bislang nur für im Labormaßstab hergestellte technisch entwickelte Nanomaterialien durchgeführt. Es sind keine Informationen in Bezug auf ihren gesamten Lebenszyklus vorhanden. "Nanomaterials-related environmental pollution and health hazards throughout their life cycle", das von der EU finanzierte NEPHH-Projekt, arbeitete an der Ermittlung der Auswirkungen auf die Umwelt und der Gesundheitsgefährdungen, die von den Aktivitäten im Zusammenhang mit Nanostrukturen ausgehen könnten. Die Partner entschieden sich im Einzelnen dafür, Polymer-Nanokomposite auf Siliziumbasis zu untersuchen, da diese in der kunststoffverarbeitenden Industrie Anwendung finden. Man erzeugte Staubpartikel aus Nanostrukturen im Makromaßstab und versuchte damit Material nachzubilden, das im Laufe verschiedener Phasen des Lebenszyklus entsteht, wobei man unter anderem Verkehrsunfälle und Recyclingverfahren simulierte. Aufgrund ihrer Miniaturgröße können Nanopartikel in den menschlichen Körper eindringen, lebenswichtige Organe erreichen und dort Schäden verursachen. Aus diesem Grunde analysierte das Konsortium die potenziellen toxischen Auswirkungen der freigesetzten nanokleinen Bruchstücke mittels In-vitro-Assays. Die Implikationen für die menschliche Gesundheit untersuchte man im Einzelnen an Zellstruktur und Proteinexpression. Man nahm überdies ökotoxikologische Bewertungen an einzelnen Bakterien, an bakteriellen Biofilmen, Pflanzen und wirbellosen Tieren vor. Als Grundlage für den Vergleich zog man Komposite heran, in denen ausgewählte Nanomaterialien nicht enthalten waren. Die erzielten Resultate wurden außerdem mit dem (öko)toxikologischen Risiko verglichen, das unverarbeitete Nanopartikel, wie sie direkt von den Herstellern geliefert werden, in sich bergen. Mehrere Kombinationen (vor allem auf Polyamidbasis) ergaben bestimmte zytotoxische Effekte. Speziell im Fall von Polymeren, die Montmorillonit enthalten, stellt wahrscheinlich die Freisetzung von Ammonium, das als Abstandshalter im Montmorillonit eingesetzt wird, die Ursache der Toxizität dar. Bei der ökotoxikologischen Bewertung an Bakterien stellte man jedoch fest, dass bei den meisten Proben die Toxizität von Materialien auf Basis von Polypropylen und Polyamid in keiner Beziehung zu den Molekülen steht, die bei der Alterung von Nanomaterialien freigesetzt werden. Im Fall von Landpflanzen lösten die getesteten Proben keine Stresssymptome aus. Ergänzend zu diesen Resultaten wurde eine Lebenszyklusanalyse an einer definierten Anwendung von Montmorillonit durchgeführt. Die dabei erzielten Ergebnisse ergaben keine wesentlichen Unterschiede in Hinsicht auf die ökologischen Auswirkungen, wohingegen die Leistungsfähigkeit der Matrix bei Hinzufügen des Nanomaterials erhöht wurde. Eine Umfrage, die man durchgeführte, um die im weltweiten Nanotechnologiesektor geltenden Arbeits-, Umwelt- und Gesundheitsschutzmaßnahmen zu beurteilen, ergab, dass nahezu die Hälfte aller beteiligten Einrichtungen über kein spezielles Nanotechnologie-Sicherheitsprogramm verfügt. Es wurden Leitlinien für den Personenschutz und eine effektive Abfallentsorgung für Nanopartikel enthaltende Materialien entwickelt. Audiovisuelles Material finden Sie unter: http://webdropoff.cranfield.ac.uk/pickup/c7e4c9c32c4d3a8cfc9effa50d2314f6/267342
