Hallo, Hanna!
Ich habe gerade einen Text zu diesem Thema übersetzen müssen!
Gruß
Benjamin
PS: Muss den Text übrigens erst morgen einreichen; Hinweise auf eventuelle fachliche Unklarheiten oder gar Unstimmigkeiten sind also willkommen! 
_**Gesundheitliche Auswirkungen von Nanopartikeln
Die Herstellung und der Einsatz von Nanomaterialien werden in den nächsten Jahren voraussichtlich enorm zunehmen. Welche Auswirkungen diese Entwicklung auf die Arbeitssicherheit, den Verbraucherschutz, die öffentliche Gesundheit und die Umwelt hat, muss noch genauer überprüft werden, zumal die Toxizität von Nanomaterialien grundsätzlich nicht anhand derjenigen des Ausgangsmaterials beurteilt werden kann. Bedenken wurden laut, dass genau jene Eigenschaften der Nanopartikel, die in Forschung und Industrie genutzt werden, möglicherweise eine Gefahr für Mensch und Umwelt darstellen und insbesondere mit einer erhöhten Toxizität von Nanomaterialien einher gehen.**
Irene Brüske-Hohlfeld, Annette Peters, H.-Erich Wichmann
Der anhaltende Zuwachs an Wissen über nanoskalige Materialien und an Möglichkeiten zur gezielten Modifizierung von Nanostrukturen macht diese Technologie zu einem schnell wachsenden Forschungszweig, in den weltweit enorm investiert wird. Der potentielle Nutzen der Nanotechnologie wurde in den unterschiedlichsten Bereichen begrüßt, so zum Beispiel in der Medikamentenentwicklung, der Wasserdekontamination, der Informations- und Kommunikationstechnologie sowie in der Herstellung von robusteren und leichteren Materialien. Immer mehr Unternehmen produzieren nun Pulver, Sprays und Beschichtungen, die Nanopartikel enthalten und die wiederum bei einer noch breiteren Produktpalette zur Anwendung kommen. Die Rede ist von Autobestandteilen, Tennisschlägern, kratzfesten Brillengläsern, schmutzabweisenden Stoffen, selbstreinigenden Fenstern sowie von Sonnenschutzmitteln, um nur ein paar wenige Beispiele zu nennen.
Das Hauptinteresse gilt hier Teilchen in der Größenordnung von etwa 100 Nanometern und kleiner. Zum Vergleich: Der Durchmesser eines menschlichen Haares beträgt 10’000 bis 50’000 Nanometer, der eines roten Blutkörperchens ungefähr 5’000 Nanometer und der eines Virus 10 bis maximal 100 Nanometer. Je kleiner ein Nanopartikel ist, desto mehr Atome befinden sich auf seiner Oberfläche im Verhältnis zu seinem Innern. Während sich beispielsweise bei einem Partikel von 30 Nanometern Größe etwa 5 Prozent der Atome auf der Oberfläche befinden, sind es bei einem 3 Nanometer großen Partikel bereits 50 Prozent. Nanopartikel weisen also im Verhältnis zu ihrer Masse eine viel größere Oberfläche auf als voluminösere Partikel. Bei einer Größe von weniger als 100 Nanometern beginnen bereits die Gesetze der Quantenmechanik zu wirken. Diese können die optischen, magnetischen oder elektrischen Eigenschaften eines Materials entscheidend verändern. Die Nanotechnologie ist also nicht einfach ein weiterer Schritt in Richtung Miniaturisierung; durch die gezielte Modifikation nanoskaliger Strukturen können Materialien mit völlig neuen Eigenschaften erschaffen werden. Allein durch das Zerkleinern einer Substanz und ohne jegliche Stoffumwandlung können Eigenschaften wie Leitfähigkeit, Farbe, Festigkeit und Schmelzpunkt – die normalerweise bei jedem Material als gegeben betrachtet werden – grundlegend verändert werden.
Anthropogene Nanopartikelemissionen sind heute anteilsmäßig viel weniger auf die industrielle Herstellung von Nanomaterialien zurückzuführen als auf Verbrennungsprozesse aus Verkehr oder Kraftwerken, mechanischen Vorgängen oder konventionellen industriellen Verfahren. Die Herstellung und der Einsatz von Nanomaterialien werden voraussichtlich jedoch enorm zunehmen und deshalb müssen die Auswirkungen dieser Entwicklung auf die Arbeitssicherheit, den Verbraucherschutz, die öffentliche Gesundheit und die Umwelt genauer überprüft werden. Da Wachstums- und katalytische Reaktionen an Oberflächen stattfinden, ist eine bestimmte Menge an nanoskaligen Materialien viel reaktiver als dieselbe Menge an Materialien aus größeren Partikeln. Diese Eigenschaft stellt möglicherweise eine Gefahr für Gesundheit und Umwelt dar und bringt insbesondere eine höhere Toxizität von Nanomaterialien mit sich.
Die Inhalation von Nanopartikeln
Im Hinblick auf die potentiellen Gesundheitsrisiken sind die in der Luft schwebenden Nanopartikel (Aerosole) am gefährlichsten, denn sie weisen eine hohe Mobilität auf und können via Lunge – den ungeschütztesten Aufnahmeweg beim Menschen – in den menschlichen Körper gelangen. Die Größe der Partikel bestimmt weitgehend, in welcher spezifischen funktionellen Region des Respirationstrakts die Teilchen abgelagert werden. Der Respirationstrakt kann in drei anatomische und funktionelle Regionen eingeteilt werden: in (1) die oberen Atemwege, (2) die Trachea und Bronchien und (3) die Alveolen. Die beiden erst genannten Regionen sind durch eine Schleimhaut geschützt. Größere Partikel lagern sich hier auf der Lungenwand ab und werden so aus der eingeatmeten Luft herausgefiltert. Durch Zilienschlag wird der Schleim in den Rachen befördert, wo er herausgehustet oder geschluckt werden kann. In die Alveolen, bei denen der Gasaustausch stattfindet, können feinere Partikel (kleiner als 2.5µm) und Nanopartikel eindringen. Um die Absorption von Sauerstoff und die Abgabe von CO2 zu begünstigen, sind alle Zellen und Membrane in diesem Teil der Lunge sehr dünn, verletzlich und ohne jegliche Schutzschicht. Den einzigen Reinigungsmechanismus bieten hier die Makrophagen, große Zellen, die Fremdkörper „schlucken“ und dann aus den Alveolen entfernen, indem sie sie zum Beispiel zu den Lymphknoten „tragen“. Nanopartikel vermögen den „alveolaren Makrophagenschutz“ anscheinend größtenteils zu umgehen und erlangen Zugang zum Lungengewebe. Werden Partikel und Fasern über längere Zeit eingeatmet, können diese mit den Epithelzellen der Lunge interagieren und starke Entzündungen, Vernarbungen und die Zerstörung des Lungengewebes zur Folge haben. Dies ist zum Beispiel bei der bakteriellen Lungenentzündung oder industriellen Lungenkrankheiten wie Silikose und Asbestose der Fall, den zwei häufigsten und oft tödlichen berufsbedingten Lungenkrankheiten.
Silikose und Asbestose
Silikose und Asbestose werden zwar nicht durch künstlich hergestellte Nanomaterialien verursacht, sind aber die Folge von inhalierten Substanzen, die gewisse Ähnlichkeiten mit Nanopartikeln aufweisen. Die gesundheitsschädigenden Auswirkungen dieser Substanzen sind schon lange bekannt.
Silikose entsteht bei längerer Einwirkung von quarzhaltigem Staub auf die Lunge. Der kristalline Quarz ist für das Lungengewebe toxisch. Sobald kristalliner Quarz in die Lunge gelangt, wird eine heftige Entzündungsreaktion ausgelöst. Eine länger andauernde Entzündung führt zu einer irreversiblen Verdickung und Vernarbung des Lungengewebes, zur so genannten Fibrose. Kristalliner Quarz kommt normalerweise in Sandstein, Granit, Schiefer, Kohle und reinem Silikatsand vor. Gefährdet sind Leute, die mit solchen Materialien zu tun haben, aber auch Gießereiarbeiter, Töpfer, und Sandstrahlarbeiter. Laut Weltgesundheitsorganisation (IARC, 1997) ist kristalliner Quarz für den Menschen karzinogen.
Asbestfasern sind relativ lang (mehrere Mikrometer) und zählen deshalb nicht zu den Nanomaterialien. Trotzdem können sie als Beispiel dafür dienen, was vonseiten der Arbeitsmedizin bereits über Partikel und Fasern allgemein bekannt ist. Asbest bezeichnet eine natürliche Mineralfaser, die in über 3’000 verschiedenen Baumaterialien und anderen Fabrikaten Anwendung fand. Alle Asbesttypen tendieren zur Freisetzung von winzigen Fasern. Aufgrund ihrer geringen Größe schweben Asbestfasern unter Umständen noch während Stunden oder sogar Tagen in der Luft. Asbestfasern sind praktisch unzerstörbar und in ihrem Umfeld sehr stabil: Sie sind gegen Chemikalien resistent und hitzebeständig, verflüchtigen sich weder in der Luft, noch sind sie im Wasser löslich; außerdem werden sie nicht abgebaut. Asbest verursacht Lungenkrebs und fördert die Entstehung von Mesotheliomen, bösartigen Tumoren an der Membran, die die Lunge überzieht. (IARC, 1987)
Die Feinstaubbelastung ist auch in anderen Berufsfeldern ein Thema, wie z.B. bei der Produktion und Verarbeitung von Kohleschwarz oder mineralischen Chemiefasern.
Feinstaubbelastung
Luftschadstoffe sind ein komplexes Gemisch aus gasförmigen, flüssigen und festen Bestandteilen. Feinstaub ist ein heterogenes Gemisch aus Teilchen, die in der Luft schweben und unterschiedliche Größen und chemische Eigenschaften haben. Verschiedene Arten von Feinstaubbelastung wurden in epidemiologischen Studien untersucht. Die wichtigsten sind der Gesamtschwebestaub (TSP) und der inhalierbare Feinstaub (PM10), die einen aerodynamischen Durchmesser von weniger als 10 Mikrometer aufweisen. In den vergangenen Jahren sind viele Studien über lungengängigen Feinstaub durchgeführt worden – d.h. über Partikel mit einem aerodynamischen Durchmesser von weniger als 2.5 Mikrometern (PM 2.5) oder über ultrafeine Partikel mit weniger als 100 Nanometern Durchmesser. Obwohl die Nettomenge der Feinstaubbelastung (angegeben als Feinpartikelkonzentration PM2.5) in Stadtgebieten dank reduzierten Feinstaubemissionen in der Industrie und bei Kraftwerken abgenommen hat, nahm die Konzentration von ultrafeinen Partikeln vor allem durch Emissionen im Verkehr zu. Die Anzahlkonzentration dieser kleinen Partikel übersteigt die Konzentration von größeren Partikeln in Stadtgebieten, sie macht jedoch einen relativ geringen Anteil der Massenkonzentration aus. Bei der Ermittlung von Feinpartikelemissionen im Verkehr sind Messungen der Partikelgrößenverteilung bis in den Nanobereich unerlässlich. Mit der Verbesserung der Messungstechniken (Wichmann 2000, Wiedensohler 2002) wurden auch bei kleineren Partikelgrößen genauere Untersuchungen möglich. Jedoch sind die meisten Studien noch nicht abgeschlossen und entsprechend wenige Resultate liegen vor. (Pekkanen 2002, Peters 1997, Ibald-Mulli 2000). Es ist anzunehmen, dass schädliche Auswirkungen auf die Gesundheit vielmehr auf Partikel mit einem Durchmesser von weniger als 100 Nanometer zurückzuführen sind als auf die Konzentration von größeren Partikeln. Dementsprechend sollte nun das durch epidemiologische Studien erzielte Wissen mit den Ergebnissen aus toxikologischen Tierstudien und anderen Untersuchungen vereint werden. Gemäß zahlreichen, weltweit geführten Krankheitsstudien besteht ein direkter Zusammenhang zwischen einem kurzzeitigen Anstieg der Feinstaubkonzentration und einer erhöhten Herz-Kreislauf- Morbiditäts- und –Mortalitätsrate. Ältere Menschen mit Herzkranz- und Lungenkrankheiten sowie Diabetiker sind einem erhöhten Risiko ausgesetzt. Metaanalysen dieser Studien zeigen auf, dass die Ergebnisse wahrscheinlich nicht auf eine Störgröße zurückzuführen sind, sondern dass die erhöhten Raten eine direkte Folge des Anstieges der Feinstaubkonzentration sind. Experimente haben biologische Mechanismen aufgezeigt, die beispielsweise zu Lungenfunktionsstörungen und systemischem oxidativem Stress führen. Es kann eine ganze Kette von Körperreaktionen ausgelöst werden: Änderungen in der Blutrheologie, die wiederum zu Thrombose, Herzrhythmusstörungen, einer plötzlichen Dysfunktion des Blutgefäßsystems, instabilen Plaques und mit der Zeit zu Atherosklerose führen kann. Durch Partikel hervorgerufene Lungen- und Atemwegentzündungen, fortgeschrittene Atherosklerose und eine durch Partikelkonzentration bedingte erhöhte Herzfrequenz gehören möglicherweise zu den Pathologien, die einen Zusammenhang zwischen Feinstaubbelastung und Herzgefäß-Krankheiten herstellen. Außerdem haben die Studien gezeigt, dass Partikel in den Alveolen zu einer Zytokin-Produktion durch die alveolaren Makrophagen und Epithelzellen und zu einer Anhäufung von Entzündungszellen führt. Bei einer stichprobenartigen Untersuchung an gesunden Erwachsenen wurde im Zusammenhang mit einer Feinstaubbelastung eine erhöhte Plasmaviskosität sowie eine Anhäufung an Fibrinogen und C-reaktivem Protein beobachtet._