Bergen Nanomaterialien ein Risiko?

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Aufgrund der großen Vielfalt verschiedener (Nano)Materialien und verschiedener Möglichkeiten mit ihnen in Kontakt zu kommen, gibt es auf diese Frage keine leichte Antwort. Ein Beispiel kann das Risikokonzept einfach verdeutlichen: Sind Katzen generell gefährlich? Es hängt davon ab, ob das Tier eine Hauskatze oder eine Raubkatze ist! Und selbst wenn das Tier tatsächlich ein Löwe sein sollte, macht es einen Unterschied, ob man seinen Kopf in das Maul des Löwen steckt oder einen Zoo besucht, wo sich ein Zaun zwischen Mensch und Löwe befindet.

Dieser Vergleich macht deutlich, dass für die Beschreibung des Begriffs „Risiko“ zwei wichtige Komponenten betrachtet werden müssen, nämlich “Gefährdung” (nur der Löwe könnte Menschen töten) und “Exposition” (befindet man sich hinter einem Schutzzaun, besteht kein Kontakt zum Löwen, also keine Exposition). Nur wenn beide Komponenten – Gefährdung und Exposition – gleichzeitig gegeben sind, dann spricht man von einem Risiko. Um nun die potenziellen Risiken für Gesundheit und Umwelt abzuschätzen, die von jedem einzelnen (Nano)Material ausgehen, müssen wir das Gefahrenpotenzial jedes einzelnen Materials und die Möglichkeit einer Exposition mit diesem Material für jeden einzelnen Fall gesondert betrachten.

 

Verschiedene Stadien eines Risiko Szenariums (Bildquellen von links nach rechts: © dtvphoto/fotolia.com; dijital_kalem/fotolia.com; Zirkus Krone)

 

Risiko in der Toxikologie

Ein von einem Stoff ausgehendes Risiko ist definiert als eine Funktion der Gefahr des Stoffs und der Wahrscheinlichkeit einer Exposition durch den Stoff. Wenn einer der beiden Faktoren Null ist (entweder liegt kein gefährlicher Stoff vor oder es gibt keine Exposition), ist das resultierende Risiko auch Null. Das gleiche gilt auch für Nanomaterialien. Zunächst geht von jedem Nanomaterial eine gewisse Gefahr aus, die von den spezifischen Eigenschaften des jeweiligen Materials abhängt, wie die verschiedenen Gefahren, die von Hauskatzen und Löwen ausgehen. Weiterhin hängt die Wahrscheinlichkeit einer Exposition durch Nanomaterialien davon ab, wie das Material vorliegt. Ist es in einer festen Matrix eingebunden wie beispielsweise Fullerene oder Carbonfasern in einem Tennisschläger? In diesem Fall ist die Wahrscheinlichkeit für eine Exposition des Menschen gering. Jedoch, wenn z.B. ein Nanomaterial in einem Sprayprodukt (als Aerosol) enthalten ist, ist die Wahrscheinlichkeit der Exposition des Menschen hoch. In diesem Fall kann die Exposition und somit das Risiko minimiert werden, wenn dieses Spray in einem geschlossenen industriellen Prozess mit den entsprechenden Sicherheitsmaßnahmen gehandhabt wird. Übertragen auf das Beispiel mit den Katzen: bleibt der Löwe im Käfig, ist die Exposition gegenüber dem Tier Null und somit besteht kein Risiko. Wenn jedoch der Käfig geöffnet ist, ist eine Exposition möglich, was wiederum bedeutet, dass der Löwe ein Risiko darstellt. Es ist daher wichtig, die einzelnen Möglichkeiten einer Exposition für ein Produkt mit innovativen Materialien zu ermitteln, da dann entsprechende Sicherheitsmaßnahmen vorgenommen werden können, um die Exposition und somit das mögliche Risiko zu minimieren.

Mit Blick auf die Toxikologie von innovativen Materialien im Allgemeinen variiert die davon ausgehende Gefahr in der Regel von niedrig bis hoch, je nach dem um welches (Nano) Material es sich handelt. Lösliche Materialien, wie solche aus z.B. Silber, Zink– oder Kupferoxid, setzen Ionen frei, unabhängig von ihrer Teilchengröße. Diese Ionen haben bekannte toxische Wirkungen. Spezielle Nanomaterialien katalysieren oder erhöhen die Bildung von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS), die in hohen Konzentrationen in Zellen und Geweben entzündungsartige Reaktionen hervorrufen. Weiterhin können faserartige Materialien wie Kohlenstoff-Nanoröhrchen oder Carbonfasern auch Zellen schädigen, wenn sie bestimmte Toxizitätskriterien erfüllen (sogenannte WHO-Fasern).

Die Exposition gegenüber bestimmten Materialien, einschließlich der Nanomaterialien, ist ein entscheidender Faktor zur Bestimmung des davon ausgehenden Risikos. In einigen Anwendungen und Endprodukten wird das (Nano)Material fest eingebettet oder in einem festen oder flüssigen Matrixmaterial eingeschlossen, was bedeutet, die Exposition gegenüber dem Material ist niedrig und somit besteht ein geringes Risiko. Dies kann sich jedoch ändern, sobald das Produkt das Ende seines Lebenszyklus erreicht hat und in Müllverbrennungsanlagen, Deponien oder beim Recycling endet. Außerdem kann während des Gebrauchs Abrieb auftreten und zur Freisetzung von Nanopartikeln führen.

 

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