Das Jahrhundert der kleinen Teilchen

Der Forschungsbedarf im Nanobereich ist grundsätzlich groß. Besonders die Frage des Risikos bleibt aber bis heute weitgehend ungeklärt

Das 21. Jahrhundert wird wohl als "Zeitalter der Nanotechnologie" in die Geschichtsbücher eingehen. Schließlich gilt sie als der entscheidende Faktor für die weitere Entwicklung vieler Industriezweige und als neue "Wunderwaffe" gegen Unterernährung sowie Klimawandel. Ihre Anwendungsgebiete sind schier unerschöpflich und reichen vom Einsatz in der Automobil-, Chemie- und Elektronikbranche über die Nutzung in der Architektur und Medizin bis zum Gebrauch bei der Herstellung von Kosmetika, Lebensmitteln und Textilien.

"Intelligente" Produkte

Nanomaterialien weisen in der Regel eine Größenordnung von weniger als 100 Nanometer (nm) auf, also weniger als ein Zehntausendstel eines Millimeters. Solche Partikel unterscheiden sich in vielen Fällen von größeren Teilchen der gleichen chemischen Zusammensetzung durch ihre höhere chemische oder biologische Reaktivität. Das heißt, Nanoteilchen verleihen Stoffen durch ihre Oberflächenvergrößerung - bei gleich bleibendem Gesamtvolumen - entweder völlig neue Eigenschaften oder verstärken bereits bekannte Merkmale wie Leitfähigkeit, Festigkeit oder Löslichkeit.

In der Farb- und Lackindustrie liegt ein Anwendungsgebiet in der Herstellung von sogenannten "intelligenten" Beschichtungen. Dabei handelt es sich um Anstriche, die für die Erzeugung von Solarstrom nutzbar sind, "selbstheilende" Oberflächen, die kleine Kratzer von selbst beseitigen, oder Autos, die auf Knopfdruck ihre Farbe wechseln, um bei schlechter Sicht die Sicherheit zu erhöhen. Unternehmen der Kosmetikbranche wiederum verwenden etwa nanopartikuläres Gold und Silber für Tages- und Nachtcremes, um der Haut ein frischeres Aussehen zu verleihen.

Keine Klarheit über Risiken

Aufgrund ihrer geringen Größe und höheren Reaktivität sind Nanopartikel wesentlich leichter imstande, in den menschlichen Körper zu gelangen und biologische Barrieren wie die Plazenta oder die Blut-Hirn-Schranke zu überwinden. Durch ihre verstärkte Bindefähigkeit können sie sich auch leichter an Zelloberflächen ablagern und in Zellen, Gewebe sowie Organe eindringen. Aus diesem Grund ist besonders der Einsatz von Nanomaterialien im Lebensmittelbereich eine äußerst sensible und heikle Angelegenheit.

Das nährt naturgemäß die Angst. "Problematisch ist es tatsächlich, wenn Nanopartikel verwendet werden, wo das nicht notwendig wäre, wie etwa in Reinigungsprodukten. Da stellt sich natürlich die Frage nach dem Sinn und ob wir wirklich ein Risiko eingehen müssen, von dem wir nichts wissen", erklärt die Biologin Myrtill Simkó vom Institut für Technikfolgenabschätzung (ITA) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW). Andererseits warnt die Expertin auch vor übertriebener Panik, denn "abgesehen von ein oder zwei Partikeln, die tatsächlich besorgniserregend sind", gebe es noch keine wissenschaftlich abgesicherte Evidenz.

Forschungsdefizit "Entsorgung"

Bereits heute enthalten etliche Verbrauchsgüter synthetische Nanopartikel. "Über die Anzahl der im Umlauf befindlichen Produkte sind momentan aber keine genauen Aussagen möglich, da wir solche quantitativen Analysen nicht durchführen können", erläutert Simkó. Schließlich existiert derzeit weder auf nationaler noch auf europäischer Ebene eine gesetzliche Melde- und Kennzeichnungspflicht. "Wenn in Kosmetika Nanomaterialen enthalten sind, muss das aber zukünftig gekennzeichnet sein", so die ITA-Expertin. Eine entsprechende gesetzliche Regelung soll zumindest noch in diesem Jahr kommen.

Indem es sich bei "Nano"um eine Plattformtechnologie handelt, die in vielen unterschiedlichen Bereichen angewendet wird, ist auch das Forschungsinteresse relativ groß. "Es gibt unzählige Produktentwicklungen, doch davon ist vieles noch gar nicht auf dem Markt, weil die Herstellung zu teuer ist", meint Simkó. Ein Forschungsbereich, der ihrer Meinung nach momentan noch kaum Berücksichtigung findet, ist jener der Entsorgung. "Es wird davon ausgegangen, dass Nanopartikel, die in anderen Materialien eingeschlossen sind, nicht austreten können. Die Frage ist allerdings, ob sie bei der Entsorgung wieder freigesetzt werden. Darüber weiß man derzeit nur sehr wenig - das ist sicherlich ein Problem, dem wir uns zukünftig widmen müssen", so die Einschätzung von Simkó.

Schwerpunkt Kosmetika

Ein Schwerpunkt der Forschung liegt im Pharma- und Kosmetikbereich. In einem Dossier von "Nano-Trust", wie das vom Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie finanzierte Forschungsprojekt am ITA heißt, wird - trotz der unsicheren Datenlage - davon ausgegangen, dass der größte Anteil an Produkten aus dem Bereich der kosmetischen Industrie stammt. Etwas verhaltener äußert sich dazu Andreas Bernkop-Schnürch, Chief Scientific Officer (CSO) beim Innsbrucker Pharma- und Kosmetikhersteller ThioMatrix: "Es gibt bereits Anwendungen, aber wir haben uns einen schnelleren Fortschritt erwartet. In den vergangenen zehn Jahren hat sich deshalb auch eine gewisse Enttäuschung breitgemacht." Für die Zukunft sieht er zwar weiteres Entwicklungspotenzial, aber eben weniger groß als gewünscht.

Berufsaussichten

Für den Karriereweg empfiehlt der CSO ein naturwissenschaftliches Grundstudium mit anschließendem Doktorat im Bereich Nanowissenschaften wie etwa an der Uni Innsbruck. Allerdings rät er zur Vorsicht: "Der Ausdruck 'Nano' ist mittlerweile zu einer Art Zauberwort geworden, um Fördergelder zu erhalten. Es gibt einige Institutionen, die unter dieser Flagge segeln, das muss aber nicht heißen, dass hier auch mehr Forschung betrieben wird als anderswo."

Was das naturwissenschaftliche Grundstudium betrifft, möchte Bernkop-Schnürch keine konkrete Empfehlung abgeben. Das hat damit zu tun, dass in der Praxis selbstverständlich in Teams gearbeitet wird. "Die Zeiten, in denen Einzelkämpfer ans Werk gehen, sind vorbei", bringt es der CSO auf den Punkt. In diesen Teams wird vielmehr auf eine breite Streuung von Wissen geachtet. "Das heißt, es werden Chemiker oder Physiker genauso gebraucht wie Mikrobiologen und Genetiker", so der Gründer von ThioMatrix. Die Berufschancen schätzt er grundsätzlich gut ein, fügt aber einschränkend hinzu: "Es wäre übertrieben, von einem regen Interesse zu sprechen, doch eine gezielte Nachfrage ist sicher vorhanden." (Günther Brandstetter, derStandard.at, 13.4.2012)