08.04.2014

Saharastaub und Nanoangst

Kommentar von Thilo Spahl

Wüstensand hängt über Deutschland. Er enthält viele natürliche Nanopartikel. Kein Problem, denn unsere Körper sind für den Umgang mit ihnen schon lange gut gerüstet. Deshalb brauchen wir auch die Nanotechnologie nicht zu fürchten.

Zurzeit haben unsere Lungen wieder ganz schön etwas zu verarbeiten. Die Luft ist voller Partikel im Mikro- und Nanobereich. Ganz Europa wird regelmäßig von riesigen Staubwolken aus der Sahara heimgesucht, die die Feinstaubwerte nach oben treiben. Der Staub besteht vornehmlich aus Mischoxiden der Elemente Silizium, Aluminium, Titan, Eisen, Kalium und Kalzium.

Auch der Mensch produziert schon sehr viel länger, als es Nanotechnologie gibt, kleinste Partikel, vor allem durch Verbrennung von Holz, Kohle, Benzin und natürlich auch Tabak. Gerade im Frühjahr kommt noch die Landwirtschaft dazu. Seit Anfang Februar dürfen die Landwirte die Gülle, die sich über den Winter angesammelt hat, auf den Äckern und Wiesen ausbringen. Dabei wird Ammoniak (NH3) freigesetzt, aus dem sich in der Atmosphäre Feinstaub bildet.

„Nanopartikel sind nichts Neues. Wir atmen sie schon immer mit jedem Atemzug ein.“

Nanopartikel sind also nichts Neues. Wir atmen sie schon immer mit jedem Atemzug ein. In einem Liter Luft befinden sich 5 bis 10 Millionen Teilchen, die kleiner sind als 100 Nanometer. Von den Schwebstoffen in der Luft sind etwa 90 Prozent natürlichen Ursprungs, 10 Prozent von menschlicher Aktivität herrührend und 0 Prozent Produkte der Nanotechnologie. Selbst das High-Tech-Material der Kohlenstoffnanoröhrchen, das wir erst seit Kurzem industriell herstellen können, entsteht offenbar auch unabsichtlich als Nebenprodukt der Dieselverbrennung und ist daher schon seit langem in unserer Atemluft enthalten.

Die größte Quelle von Nanopartikeln sind tatsächlich Staubstürme. Rund 50 Prozent der Schwebstoffe in der Luft stammen aus der Sahara, der Wüste Gobi und anderen Gegenden mit starker Winderosion. Sie stellen insbesondere für empfindliche Menschen, etwa mit Asthma, eine Belastung dar. Dabei spielt auch die Zusammensetzung der Stäube eine Rolle. Ein hoher Anteil von Eisen oder anderen Metallen ist für das Lungengewebe problematischer als ein geringer. Hinzu kommen Partikel vulkanischen Ursprungs sowie von Waldbränden und auch Salzkristalle mit einer Größe ab 100 Nanometern. Letztere scheinen jedoch eher gesundheitsförderlich als schädlich zu sein. Deshalb schickt man Asthmatiker gerne ans Meer zur Kur oder auch untertage in Salzstöcke.

Auch viele Organismen sind kleiner als ein Millionstel Meter (1000 Nanometer). Viren bewegen sich im Bereich zwischen 10 und 400 Nanometer, Bakterien zwischen 30 und 7000. Einige von ihnen stellen als Krankheitserreger eine besondere Gefahr für Menschen dar und sind ein wesentlicher Grund dafür, dass im Laufe der Evolution alle Lebewesen sehr effektive Barrieren gegen das Eindringen auch sehr kleiner Objekte gebildet haben. In anderer Hinsicht sind sie harmloser, weil sehr viel unbeständiger. Sie lösen sich im Gegensatz zu den Teilchen, die wir als Nanopartikel bezeichnen, schnell auf.

Menschengemachte Partikel

Unter den von Menschen gemachten Nanopartikeln verdienen die in Innenräumen erzeugten besondere Beachtung, denn sie tragen in höherem Maße zur gesundheitlichen Belastung bei als die durch industrielle Produktion und Straßenverkehr verursachte Luftverschmutzung, zumal die meisten Menschen sich etwa 80 Prozent der Zeit in Gebäuden aufhalten. Kochen, Putzen, Kerzen- und Kaminfeuer sowie Zigarettenrauch sind die Hauptverursacher dieser Partikel. Aber auch Textilfasern oder Exkremente von Milben, die für die sogenannte Hausstauballergie verantwortlich sind.

Das grundsätzliche Problem von Nanopartikeln ist, dass sie leichter in den Körper gelangen und dort über Blut- und Lymphbahnen prinzipiell in alle Organe vor- und in einzelne Zellen eindringen können. Sie können so zur Entstehung einer Vielzahl von Krankheiten beitragen. Generell sind kleinere Partikel gefährlicher als größere, Haupteinfallstor ist die Lunge. Deshalb ist es ratsam die Belastung der Atemluft möglichst gering zu halten. Da ein Großteil der Partikel aus natürlichen Quellen stammt, sind die Möglichkeiten hierzu jedoch begrenzt.

„Von Menschen absichtlich hergestellte Nanopartikel stellen im Vergleich zu den natürlichen und den unbeabsichtigt entstehenden eine geringe Menge dar.“

Von Menschen absichtlich hergestellte Nanopartikel stellen also im Vergleich zu den natürlichen und den seit Jahrtausenden durch menschliche Tätigkeit unbeabsichtigt entstehenden eine geringe Menge dar. Unsere Körper verfügen generell über eine Vielzahl von Abwehrmechanismen, um damit umzugehen. Ebenso wie die natürlichen sind sie nicht per se gefährlich oder ungefährlich. Manche sind giftig, andere harmlos und manche sogar gesundheitsförderlich.

Dreifacher Nutzen

Die technischen Errungenschaften, die es uns ermöglichen, Nanoteilchen für eine Vielzahl von Anwendungen herzustellen, erlauben uns auch, die Wirkung solcher Teilchen im menschlichen Organismus genauer zu untersuchen und daraus dreifachen Nutzen zu ziehen:

Wir können erstens Wege finden, um nachteilige Wirkungen natürlicher und menschengemachter Nanoteilchen zu verhindern oder zu verringern. Eine unbekannte, aber nicht seltene, durch Nano- und Mikropartikel verursachte Krankheit ist die Podokoniose, von der rund 4 Millionen Menschen weltweit, vor allem in Afrika, betroffen sind. Dabei schwellen Füße und Unterschenkel oft extrem an. Die Ursache sind in der Vulkanerde enthaltene Silikate, die durch kleine Verletzungen in die Haut eindringen können, wenn Menschen barfuß laufen. Sie verursachen Entzündungen und Verstopfungen der Lymphgefäße, welche dann zur Schwellung der Füße und Unterschenkel führen. [1] Eine einfache Methode, sich zu schützen, ist das Tragen von Schuhen.

Wir können zweitens sichere Nanoprodukte entwickeln. Laut Aussage des Bundesinstituts für Risikobewertung ist bislang kein Fall bekannt, in dem Gesundheitsschäden nachweislich durch Nanopartikel oder Nanomaterialien ausgelöst wurden. [2] Das heißt aber natürlich nicht, dass es keine unbekannten Schadwirkungen gibt und dass nicht zukünftige Produkte gesundheitsgefährdend sein könnten. Je besser man das Verhalten im Körper kennt, desto besser kann man etwaige Risiken abschätzen und minimieren.

Und wir können drittens auch Nanoteilchen für die Medizin entwickeln, mit denen Krankheiten diagnostiziert, behandelt und geheilt werden können. Die Nanomedizin ist inzwischen ein großes Forschungsfeld. Medikamente werden als Kombination verschiedener molekularer Bestandteile präzise als kleine Nanomaschinen konstruiert und dadurch effektiver und nebenwirkungsärmer. Mithilfe nanotechnologische Verpackungen und Transportsysteme werden die Wirkstoffe zielsicher dorthin transportiert, wo sie benötigt werden, und kontrolliert abgegeben. Auch die Gentherapie, bei der DNA mittels Genfähren in die Zellen geschleust wird, ist eine Anwendung der Nanotechnologie. [3]