Neuigkeiten 2018_06 nano s

nano -

bei der 14. Konferenz der Union Internationale de Chimie https://iupac.org/ 1947 als Präfix für Einheiten des tausendmillionsten Teils eingeführt,

wird als Einheitenprävix benutzt, um den milliardendsten Teil einer Einheit zu beschreiben 10^-9= 0,000.000.001 . Wortursprünglich kommt nano von altgriechisch νᾶνος (nános): “Zwerg“, "kleiner alter Mann".

Die allen Nano-Forschungsgebieten zu Grunde liegende gleiche Größenordnung der Nanoteilchen geht vom Einzel-Atom bis zu einer Strukturgröße von 100 Nanometern (nm): Ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter (10⁻⁹ m). Diese Größenordnung bezeichnet einen Grenzbereich, in dem die Oberflächeneigenschaften gegenüber den Volumeneigenschaften der Materialien eine immer größere Rolle spielen und zunehmend quantenphysikalische Effekte berücksichtigt werden müssen. Hier stößt man also zu Längenskalen vor, auf denen besonders die Größe die Eigenschaften eines Objektes bestimmt. Man spricht von „größeninduzierten Funktionalitäten“.

Die Begriffe Nanopartikel bzw. Nanoteilchen bezeichnen Verbünde von einigen wenigen bis einigen tausend Atomen oder Molekülen. Der Name Nano bezieht sich auf ihre Größe, die typischerweise bei 1 bis 100 Nanometern liegt.

Quelle: WIKIPEDIA Nanoteilchen https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mesoporous_Silica_Nanoparticle.jpg

Nanopartikel können sowohl auf natürlichem Wege (etwa Vulkanausbruch oder Waldbrand) als auch durch anthropogene (vom Menschen verursachte) Einflüsse, wie Kfz- und Industrieabgase, in die Umwelt gelangen. Synthetische Nanopartikel sind künstlich hergestellte Teilchen, die gezielt mit neuen Eigenschaften und/oder Funktionalitäten ausgestattet sind.

- Nanoteilchen besitzen spezielle chemische und physikalische Eigenschaften, die deutlich von denen von Festkörpern oder größerer Partikel abweichen. Dies sind unter anderem:

- höhere chemische Reaktivität durch große spezifische Oberfläche (große Teilchenoberfläche im Verhältnis zum Volumen)

- geringer Einfluss von Massenkräften (Gewichtskraft) und zunehmender Einfluss von Oberflächenkräften (z. B. Van-der-Waals-Kraft)

- zunehmende Bedeutung von Oberflächenladung (siehe DLVO-Theorie) sowie thermodynamischen Effekten (Brownsche Molekularbewegung)

- daraus können stabile Suspensionen aber auch Aggregatbildung resultieren

- spezielle optische Eigenschaften

Letztendlich beruhen diese Eigenschaften der Nanopartikel auf der extrem hohen Oberflächenladung, die Kompensation sucht. Diese erhöhte Reaktivität begrenzt jedoch die Lebensdauer als „singuläre Nanopartikel“ auf sehr kurze Zeiten. Wenn keine gezielte Isolation durch Ionen- bzw. Micellenbeladung erfolgt, kommt es sehr schnell zu Ladungsausgleich durch Agglomeration bzw. Aggregation, die gemäß dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik nur unter Einsatz entsprechend hoher Energieeinträge wieder zu lösen ist. Diese Lebensdauer singulärer Nanopartikel kann ein Kriterium bei der Risikobewertung darstellen und gelegentlich die Einbeziehung nanostrukturierter Materialien in Risikobewertungen ausschließen.

Als Vater der Nanotechnologie gilt Richard Feynman auf Grund seines im Jahre 1959 gehaltenen Vortrages „There’s Plenty of Room at the Bottom“, auch wenn erst Norio Taniguchi den Begriff „Nanotechnologie“ 1974 erstmals gebrauchte. Unabhängig von Taniguchi machte 1986 Eric Drexler den Begriff weithin bekannt. Er inspirierte mit seinem Buch Engines of Creation viele heutzutage bekannte Wissenschaftler und Mediziner dazu, Nanotechnologie zu studieren.Das Präfix nano- ist bei Unternehmern und Wissenschaftlern heute ähnlich beliebt wie in den 1970er und 1980er Jahren mikro- (z. B. Microsoft, AMD) und in den 1990er Jahren das e- (z. B. eBanking, eGovernment, eBusiness etc.).

Viele Produkte der Nanotechnologie sind schon, zum Teil seit über 40 Jahren, auf dem Markt. Typische moderne Vertreter von nanotechnologischen Produkten sind die sogenannten Quantenpunkte (engl. quantum dots). Auch moderne Prozessoren haben Strukturen, die kleiner sind als 100 nm und können daher als nanotechnologisch bezeichnet werden. Besondere Einsatzgebiete der Nanotechnologie sind heutzutage die Beschichtung von Oberflächen oder die Herstellung von zahnärztlichen Füllungsmaterialien.

Ende der 1990er Jahre rückte die Nanotechnologie stärker in das öffentliche und mediale Interesse. Mit wachsenden Versprechungen („Dritte industrielle Revolution“) traten verstärkt auch die Nanotechnologie kritisierende Stimmen an die Öffentlichkeit. Die ETC Group forderte 2003 ein Moratorium für die Nanotechnologie wegen befürchteter unkalkulierbarer Risiken. Im selben Jahr veröffentlichte Greenpeace eine kritische Studie zur Nanotechnologie. Im Juli 2004 legten die Royal Society und die Royal Academy of Engineering einen umfangreichen Bericht vor, in dem sie eine stärkere Regulierung von Nanotechnologien fordern.

Im Jahre 2006 wurde beim Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit eine so genannte NanoKommission als Beratungsgremium zu möglichen Chancen und Risiken der Nanotechnologie für Umwelt und Gesundheit eingerichtet. Unter der Leitung des ehemaligen Staatssekretärs Wolf-Michael Catenhusen haben Vertreter aus Wissenschaft, Wirtschaft, Bundesministerien sowie Umwelt- und Verbraucherschutzverbänden im Rahmen des von dem früheren Bundesumweltminister Sigmar Gabriel ausgerufenen so genannten Nano-Dialogs in mehreren Expertengruppen nach Beratungen mit über 100 zusätzlichen externen Experten abschließende Empfehlungen für die Bundesregierung zusammengestellt, die am 2. Februar 2011 veröffentlicht wurden (Empfehlungen Siehe unten weiterführende Informationsquellen).

Auf der Jahrestagung der US-amerikanischen American Association for Cancer Research im April 2007 wurde eine Untersuchung von Forschern der University of Massachusetts vorgestellt, die feststellte, dass Nanopartikel in Gewebezellen die DNA schädigen und Krebs auslösen können. Die Forscher empfehlen große Vorsicht bei Fertigungsverfahren mittels Nanotechnologie und die Vermeidung unkontrollierten Entweichens in die Umwelt. Sie beklagen die fehlenden gesetzlichen und arbeitsschutzregulierenden Maßnahmen hinsichtlich des Umganges mit Nanopartikeln: „Es wäre vernünftig, ihre Ausbringung in die Umwelt zu begrenzen“, so eine Forscherin der Universität.

Die enorme Reaktivität von Nanopartikeln und der drastische Anstieg in Herstellung und Anwendung der unterschiedlichsten Arten von Nanopartikeln können ein breites Spektrum an möglichen Gefahren für Mensch und Umwelt eröffnen. Zahlreiche Untersuchungen zeigen mögliche umweltschädigende und gesundheitsschädliche Aspekte der Nanotechnologien auf, so zum Beispiel die Aufnahme der Partikel in den Organismus über die Atemwege, die Haut und den Mund, sogar bei schon auf dem Markt befindlichen Produkten wie Kosmetika und Nahrungszusatzstoffen. Dabei ist eine Gefährdung von Mensch und Umwelt durch die derzeit verwendeten Nanomaterialien nicht nachweisbar. Umgekehrt kann jedoch auch nicht von einer generellen Unbedenklichkeit ausgegangen werden, so das Umweltbundesamt im Jahre 2016. Aufgrund ihrer geringen Größe mit den damit verbundenen besonderen mechanischen Eigenschaften (Verklumpungsfähigkeit) erweisen sich Nanopartikel wie Titandioxid in Versuchen als giftig in einer bisher mit Tests nicht erfassbaren und erfassten Weise.

Bezug zu Gefäßmedizin und Arbeitsmedizin:

Als Folge der Aufnahme von Nanopartikeln kann es vor allem bei Menschen, die an Arteriosklerose und Herzerkrankungen leiden, zu einer Verschlimmerung der bestehenden Erkrankung kommen.

(Kommentar: i.W. durch Initiierung/Verstärkung von intravaskulären Entzündungsprozessen... siehe hier auch AGA: Neuigkeiten-11-2017-cantos-atherosklerose-entzuendungsprozesse )

Quellen:

WIKIPEDIA:

https://de.wikipedia.org/wiki/Vorsätze_für_Maßeinheiten#Nano

https://de.wikipedia.org/wiki/Nanotechnologie

https://de.wikipedia.org/wiki/Nanoteilchen

weiterführende Informationen und Hilfen finden sich zu dieser Thematik / Problematik auf folgenden Seiten

WHO - Nanotechnologie http://www.who.int/occupational_health/topics/nanotechnologies/en/

WHO guideline zu Nanotechnology https://www.who.int/occupational_health/publications/manufactured-nanomaterials/en/

European Union Observatory for Nanomaterials - ein Projekt der European Chemical Agency ECHA https://euon.echa.europa.eu/

EU search nano: https://ec.europa.eu/jrc/en/search/site/nano

BauA Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin / Deutschland - Plattform Nanotechnologie https://www.baua.de/DE/Themen/Anwendungssichere-Chemikalien-und-Produkte/Innovative-Materialien/Nanotechnologie/_functions/BereichsPublikationssuche_Formular.html?nn=8630842 August 2019 Nano-Portal der BAuA: https://www.baua.de/DE/Themen/Anwendungssichere-Chemikalien-und-Produkte/Innovative-Materialien/Nanotechnologie/_functions/BereichsPublikationssuche_Formular.html?nn=8689348

- Projekt DaNa2.0 (Daten und Wissen zu Nanomaterialien) Informationen zu Nanomaterialien und Nano-Sicherheitsforschung https://www.nanopartikel.info/

Abschlußbericht der Nanokommission der Bundesregierung https://www.bmu.de/themen/gesundheit-chemikalien/nanotechnologie/nanodialog/nanodialog-zweite-phase-2009-2011/ "Verantwortlicher Umgang mit Nanotechnologien - Bericht und Empfehlungen der NanoKommission 2011" https://www.bmu.de/fileadmin/Daten_BMU/Download_PDF/Nanotechnologie/nanodialog_2_schlussbericht_2011_bf.pdf

DGUV Information zu Nanomaterialien am Arbeitsplatz https://publikationen.dguv.de/widgets/pdf/download/article/780