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Posts Tagged ‘Nanomaterialien’

nano-184187_1280Nanomaterialien haben längst Einzug in den Alltag gehalten. Ob als Bestandteil von Sonnencreme, im Handyakku, als Textilbeschichtung oder beim Einsatz in der Pharmazie, die besonderen Eigenschaften der winzigen Teilchen machen manches moderne Produkt überhaupt erst möglich. Dennoch flammen in der Öffentlichkeit immer wieder Diskussionen über die Sicherheit von Nanomaterialien auf. Die Wissensplattform „DaNa“ hat sich seit Jahren zur Aufgabe gemacht, zuverlässige Informationen über verschiedene Nanomaterialien, ihren Einsatz und ihre Auswirkungen auf Mensch und Umwelt zur Verfügung zu stellen. In diesem Kontext hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung nun eine neue Broschüre „Nanomaterialien im Alltag“ herausgegeben. Sie beschreibt nicht nur allgemeinverständlich, warum „nano“ so besonders ist und in welchen Produkten Nanomaterialien zu finden sind. Auch Forscher kommen zu Wort: In Kurzinterviews erklären sie u.a., warum es so schwierig ist, die Exposition zu messen, welche Rückschlüsse Tests an Zellkulturen auf die Wirkung im Körper zulassen, wie sich Carbon-Nanotubes in der Produktion gefahrlos einsetzen lassen oder wie man Nanopartikel im Körper aufspürt. Auch Informationen zur Risikobewertung und zur Regulierung von Nanomaterialien finden sich in der Publikation.

Die Broschüre kann unter https://www.bmbf.de/pub/Nanomaterialien_im_Alltag.pdf kostenfrei heruntergeladen werden.

Informieren Sie sich über die aktuellsten Erkenntnisse aus der Nanotoxikologie-Forschung und treffen Sie internationale Experten bei der NanoTox 2018 – 9th International Conference on Nanotoxicology, 18. – 21. September 2018. Mehr unter http://nanotox2018.org/

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Für Spätzle super, für Nanopartikel ungeeignet...

Für Spätzle super, für Nanopartikel ungeeignet…

Wie man Kieselsteine aus Sand herausbekommt, weiß jedes Kind: Mit dem Sieb lassen sie sich leicht trennen. Auch Gold kann man von Sand abtrennen, in dem man es „wäscht“; in diesem Fall ist es die unterschiedliche Dichte, auf der die Trennung beruht.

Was aber, wenn man Puderzucker und Mehl voneinander trennen möchte? Zum Sieben sind die Größen- und Massenunterschiede nicht groß genug, die feinen Partikel neigen außerdem dazu, zusammen zu klumpen, also Aggregate zu bilden.

Vor noch viel größeren Problemen steht, wer Nanopartikel im Größenbereich< 20 nm klassieren, also nach Form und Größe sortieren will. Parameter wie die Masse oder Dichte spielen hier eine sehr untergeordnete Rolle. Stattdessen kommen andere Einflüsse wie molekulare Wechselwirkungen oder elektrostatische Kräfte noch viel stärker zum Tragen. Weil die Eigenschaften von Nanopartikeln aber von ihrer Form und Größe entscheidend beeinflusst werden, ist die „Sortierung“ besonders wichtig – man denke nur an Halbleiter oder an Solarzellen, wo große „Klumpen“ die Effizienz senken. Bisher gibt es dafür aber noch keine technisch ausgereiften Verfahren.

Forscher an der Universität Erlangen-Nürnberg wollen das ändern. Sie arbeiten an einem Verfahren zur chromatographischen Trennung von Nanopartikeln nach Form und / oder Größe. Das Prinzip ist einfach: Eine Chromatographiesäule wird mit einer festen Phase bestückt, die festgelegte Porengrößen hat. Je nach ihrer Größe bzw. Form können die Nanopartikel in diese Poren eindringen oder eben nicht. Die, die es nicht können, laufen einfach durch; die anderen machen auf dem Weg durch die Säule diverse „Umwege“ durch die Poren und kommen so deutlich später am Ende an. Dieser Effekt lässt sich zusätzlich beeinflussen, indem man Zusatzstoffe verwendet, die sich an die Oberfläche der Nanopartikel heften und deren Beschaffenheit verändern. In der Biotechnologie wird das bereits erfolgreich für die Klassierung von Proteinen eingesetzt. Die Wissenschaftler wollen nun beispielhaft ein Klassierungssystem für Zinksulfid-, Zinkoxid- und Gold-Nanopartikel entwickeln. Ziel ist es, Unternehmen ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das im technischen Maßstab und kontinuierlich die Klassierung von Nanopartikeln erlaubt. Es könnte bisherige sehr aufwändige Analysemethoden ersetzen und gleichzeitig neue Produktqualitäten erschließen.

Mehr zum Projekt Klassierung von Nanopartikeln (NP) mit Hilfe chromatographischer Verfahren (IGF-Nr. 18037 N)

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Nanogold bringt Schmuckglas zum Leuchten, Nanopartikel stecken im Autolack und Tennissocken müffeln angeblich nicht dank Nanosilber. Das ist Nanotechnologie im Alltag. Die andere Seite: Immer wieder berichten Medien über Gefahren, die Nanomaterialien für Mensch und Umwelt bergen sollen. Die Berichtslage ist unübersichtlich, die Quellen oft unklar und die Gefahr von Missverständnissen ist groß.

Ob die Socken müffeln? Und wenn nicht - ist dann Nano am Werk?...

Ob die Socken müffeln? Und wenn nicht – ist dann Nano am Werk?…

Die Website www.nanopartikel.info des DaNa2.0-Projekts will Verbrauchern den Weg durch den Informationsdschungel erleichtern. Ziel des Internetauftritts ist es, Forschungsergebnisse zur Sicherheit von Nanomaterialien für Experten wie für Laien übersichtlich und verständlich darzustellen. Das Kernstück bildet die unter „nanoINFO“ bzw. „Wissensbasis“ erreichbare Datenbank zu Nanomaterialien, die das aktuelle Wissen in diesem Technikbereich zusammenfasst.

Wer also wissen möchte, was es mit seinen Tennissocken auf sich hat, wählt die Anwendung „Textilien“ und erfährt, dass neben Silber auch Siliciumdioxid, Titandioxid und Zinkoxid in Nanoform in Textilien zum Einsatz kommen. Ein Klick auf „Silber“ eröffnet Informationen über die Materialeigenschaften und die Einsatzgebiete. Hier erfährt man auch, dass der Begriff „Nano“ nicht geschützt und das „Nanosilber“ in den Socken möglicherweise nur ein Werbetrick ist. Wenn es denn enthalten wäre, wäre die Aufnahme über die Haut vernachlässigbar; der Effekt auf die Mikroorganismen in Kläranlagen bei der Sockenwäsche könnte jedoch bedenklich sein.

Nanogold dagegen findet sich neben Schmuckgläsern auch in industriellen Anwendungen und im Schwangerschaftstest. Es kann in Körperzellen eindringen, wenn es gelingt, es als Einzelpartikel in den Körper zu bringen und es klein genug ist; diese Eigenschaft will man sich unter anderem in der Krebstherapie zunutze machen.

Rund 60 Anwendungen und 30 Materialien sind derzeit in der Datenbank erfasst, die ständig weiter wächst. Grundlage sind fachliche Veröffentlichungen, deren wissenschaftliche Qualität von einem Team internationaler Experten überprüft wird.

Neben der eigentlichen Wissensbasis werden in Grundlagenartikeln Einführungen in zentrale Fragen der Sicherheitsforschung zu Nanomaterialien gegeben und in einem ausführlichen Glossar die verwendeten Fachbegriffe erklärt. Aktuelle News, Veranstaltungshinweise, FAQs, Links zu anderen nanospezifischen Websites und ein Tweet beim Nachrichtendienst Twitter komplettieren den allgemeinen Teil.

Da das DaNa2.0-Projekt auch aktuelle Förderinitiativen des Bundesministeriums für Bildung und Forschung begleitet, wird in einem weiteren Zweig der Website auch die Vielzahl an BMBF-geförderten Projekten aus dem Themenbereich Sicherheitsforschung zu Nanomaterialien präsentiert. Projekte zur Human- und Umwelttoxikologie von Nanomaterialen sowie zum Schutz der Umwelt durch Nanomaterialien werden vorgestellt, Projektziele und Laufzeiten sind angegeben und auch die Projektpartner können auf den Webseiten nachgeschlagen werden.

In dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekt DaNa2.0 arbeiten derzeit zehn europäische Partner unter Leitung der DECHEMA zusammen.

Link zur Wissensplattform Nanopartikel

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Für Spätzle super, für Nanopartikel ungeeignet...

Für Spätzle super, für Nanopartikel ungeeignet…

Wie man Kieselsteine aus Sand herausbekommt, weiß jedes Kind: Mit dem Sieb lassen sie sich leicht trennen. Auch Gold kann man von Sand abtrennen, in dem man es „wäscht“; in diesem Fall ist es die unterschiedliche Dichte, auf der die Trennung beruht.

Was aber, wenn man Puderzucker und Mehl voneinander trennen möchte? Zum Sieben sind die Größen- und Massenunterschiede nicht groß genug, die feinen Partikel neigen außerdem dazu, zusammen zu klumpen, also Aggregate zu bilden.

Vor noch viel größeren Problemen steht, wer Nanopartikel im Größenbereich< 20 nm klassieren, also nach Form und Größe sortieren will. Parameter wie die Masse oder Dichte spielen hier eine sehr untergeordnete Rolle. Stattdessen kommen andere Einflüsse wie molekulare Wechselwirkungen oder elektrostatische Kräfte noch viel stärker zum Tragen. Weil die Eigenschaften von Nanopartikeln aber von ihrer Form und Größe entscheidend beeinflusst werden, ist die „Sortierung“ besonders wichtig – man denke nur an Halbleiter oder an Solarzellen, wo große „Klumpen“ die Effizienz senken. Bisher gibt es dafür aber noch keine technisch ausgereiften Verfahren.

Forscher an der Universität Erlangen-Nürnberg wollen das ändern. Sie arbeiten an einem Verfahren zur chromatographischen Trennung von Nanopartikeln nach Form und / oder Größe. Das Prinzip ist einfach: Eine Chromatographiesäule wird mit einer festen Phase bestückt, die festgelegte Porengrößen hat. Je nach ihrer Größe bzw. Form können die Nanopartikel in diese Poren eindringen oder eben nicht. Die, die es nicht können, laufen einfach durch; die anderen machen auf dem Weg durch die Säule diverse „Umwege“ durch die Poren und kommen so deutlich später am Ende an. Dieser Effekt lässt sich zusätzlich beeinflussen, indem man Zusatzstoffe verwendet, die sich an die Oberfläche der Nanopartikel heften und deren Beschaffenheit verändern. In der Biotechnologie wird das bereits erfolgreich für die Klassierung von Proteinen eingesetzt. Die Wissenschaftler wollen nun beispielhaft ein Klassierungssystem für Zinksulfid-, Zinkoxid- und Gold-Nanopartikel entwickeln. Ziel ist es, Unternehmen ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das im technischen Maßstab und kontinuierlich die Klassierung von Nanopartikeln erlaubt. Es könnte bisherige sehr aufwändige Analysemethoden ersetzen und gleichzeitig neue Produktqualitäten erschließen.

Mehr zum Projekt

Klassierung von Nanopartikeln (NP) mit Hilfe chromatographischer Verfahren. IGF-Nr. 18037 N

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Nanotechnologie ist in aller Munde. Viele Produkte werden heute schon mit dem Zusatz „Nano“ im Namen verkauft und versprechen die tollsten Effekte. Aber sind wir wirklich schon so weit, dass wir die Nanotechnologie im Konsum-Bereich einsetzen können? Dieser Frage widmete sich die Podiumsdiskussion am Donnerstag der ACHEMA 2012.

Gaby-Fleur Böl vom Bundesinstitut für Risikobewertung stellte direkt zu Beginn fest, wie einfach man mit Nanopartikeln in Berührung kommen kann. Drei Möglichkeiten sah sie dafür: Schlucken, Einatmen und durch direkten Hautkontakt. Daher plädierte Rolf Buschmann von der Verbraucherzentrale NRW für „More fun, no risk“, also dafür keine unnötigen Risiken einzugehen, da noch zu viele Fragen offen seien. Für mehr Vertrauen in der Bevölkerung warb dagegen Péter Krüger von Bayer MaterialScience. Um dieses zu gewinnen, sei vor allem eine gute Sicherheitsstrategie nötig. Diese müsse schon mit internen Sicherheitsforschungen der Firmen beginnen und sich dann über öffentliche Forschungen fortsetzen. Auch Messtechniken müssten verbessert und global einheitliche Regelungen gefunden werden. Als letztes und wichtigstes Instrument für den Vertrauensgewinn sah Krüger aber Information und Kommunikation für und mit den Konsumenten. Man müsse dabei aber auch „ehrlich mit Unwissen umgehen.“

Dem schloss sich Harald Krug von der Empa an. „Wir brauchen eine gewisse Transparenz“, lautete seine Forderung vor allem in Richtung der Forschung. In den wissenschaftlichen Studien würden zu häufig so genannte „No-Effect-Studien“ nicht veröffentlicht, obwohl es wichtig sei zu wissen, welche Effekte Nanopartikel eben auch nicht haben.

Schwierig sei vor allem die Definition der Nanopartikel, erklärte der unabhängige Experte Thomas Epprecht. Die neue Definition der EU würde Nanomaterialien „unter Generalverdacht“ stellen, da laut der Definition alle Materialien einer bestimmten Größe – ob künstlich oder natürlich – als Nanopartikel gelten und damit kennzeichnungspflichtig sind. Damit wäre dann sogar der Mensch mit einer Kennzeichnung zu versehen, da er zum Beispiel in Form von Hämoglobin auch natürliche Nanopartikel enthält, scherzte Epprecht und zeigte damit zu gleich die Lücke der Definition auf.

Zwar ist per Gesetz vorgeschrieben, dass alle Produkte, die im Supermarkt verkauft werden, sicher für den Anwender sein müssen, allerdings erläuterte Krug, dass es viele Produkte gibt, mit denen man sich leicht umbringen könne; man denke zum Beispiel an die diversen Reinigungsmittel. Produkte müssten also immer nur anwendungsbezogen sicher sein und nicht generell.

Böl warnte davor den „gleichen Fehler wie in der Gentechnik“ zu machen. Sie zeigte, dass bei der Gentechnik vielen Konsumenten nicht klar gewesen sei, welchen persönlichen Vorteil sie aus den Produkten ziehen könnten. Deswegen war die Akzeptanz dafür nicht vorhanden. Bei der Nanotechnologie müssten daher offen die Vor- und Nachteile kommuniziert werden, um den Bürgen „die Sorgen und Ängste“ zu nehmen, so Böl weiter. Schwierig sei es immer dann, wenn Nanotechnologie direkt am Körper zum Einsatz kommen soll. „Je näher die Nanotechnologie dem Mensch kommt, desto eher ist er abweisend“, erklärte sie.

Beim Stichwort Kommunikation von Vorteilen brachte sich auch Buschmann ein. Er sagte, dass man Produkte mit Nanomaterialien kennzeichnen sollte, aber nicht im klassischen Sinne, sondern dabei auch erwähnen müsse „Wofür ist das Nano darin gut?“

Solange Definitionen und Methoden zur Sicherheitsforschung nicht klar sind, müsse man die Exposition zu Nanopartikeln „so gering wie möglich“ halten, plädierte Epprecht. „Der Tiger ist nur gefährlich, wenn er nicht hinter Gittern ist.“ Auch müsse man den Verbraucher vor fahrlässiger Aussetzung mit Nanopartikeln schützen, sagte Buschmann. „Der Tiger ist im Käfig, aber wir dürfen die Tür nicht auflassen.“, griff er das Beispiel auf. Denn „Sicherheit ist die Sicherheit der schwächsten Unternehmen“, ergänzte Krüger noch weiter.

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„Nano“ bedeutet, dass ein Material sehr kleinteilig vorliegt. Dadurch können sich Eigenschaften ändern.

Herr Mathes, Herr Steinbach, in welchem Bereich arbeiten Sie und was machen Sie genau?

Dr. Mathes: Wir arbeiten in der Forschungs- und Projektkoordination. Wir koordinieren und managen nationale und internationale Forschungsprojekte und betreuen Gremien.

Dr. Steinbach: Wir machen das sogenannte Wissenschaftsmanagement. Einerseits finden wir also heraus, was es an neuen Forschungsthemen gibt und geben dieses Wissen dann z.B. an Ministerien weiter, damit die solche Themen dann unterstützen. Weiterhin kümmern wir uns um die Vernetzung der Wissenschaftler, damit einmal erarbeitetes Wissen dann auch genutzt werden kann. Und schließlich bearbeiten wir all das, worum sich der forschende Wissenschaftler nicht so gerne kümmert: Berichtswesen, Leute drängeln, Vereinbarungen und Randbedingungen klären, Fristen einhalten, Treffen organisieren, dafür sorgen, dass das Wissen im Projekt weitergegeben wird, ggf. Geld verwalten und so weiter.

Wozu braucht man denn eigentlich Nanopartikel?

Dr. Mathes: Für ganz vieles: Man kann Produkte damit verbessern, und manche werden durch Nanopartikel überhaupt erst möglich. Sonnencreme zu Beispiel ist durch Titandioxid-Nanopartikel viel besser geworden, man hat einen höheren Sonnenschutz und auf der Haut entsteht kein weißer Film mehr. Auch in der Medizin werden Nanopartikel eingesetzt.

Dr. Steinbach: Es gibt viele verschiedene Arten von Nanopartikeln, die für viele verschiedene Zwecke gut sind, zum Beispiel für selbstreinigende Hauswände oder für Kosmetika.

Was weiß man über Nanopartikel – sind sie gefährlich?

Dr. Mathes: Das Wort „Nano“ sagt nichts darüber aus, ob ein Material schädlich ist oder nicht. Jedes Nanomaterial muss getestet werden wie ein neues chemisches Material. Das, was bisher auf dem Markt ist, scheint keine negativeren Wirkungen als das gleiche Material in anderen Größen zu haben. Bei Carbonnanotubes, also winzigen Röhrchen aus Kohlenstoff, hat man jedoch festgestellt, dass sie, wenn sie lang und starr sind, Gesundheitsschäden auslösen können. Wenn sie aber kurz und flexibel sind, werden sie von Fresszellen im Körper beseitigt. Man muss sich also jedes einzelne Material genau anschauen.

Dr. Steinbach: Nanopartikel haben andere Eigenschaften als das gleiche Material in anderen Größen. Bekannt ist das Beispiel von Eisen, als feines Pulver entzündet es sich, wenn man es anpustet. Ein Stuhlbein aus Eisen würde sich nie selbst entzünden – zum Glück! Ein anderes Beispiel ist Gold: Jeder kennt die Farbe von Gold. Aber Goldnanopartikel sind nicht golden, sondern rot. Dieser Effekt wurde schon im Mittelalter in den bunten Kirchenfenstern genutzt, lange, ehe das erste Mal jemand von „Nano“ sprach.

Das Interview führte unsere Schülerpraktikantin Natalie.

Aktuelle Informationen über Nanopartikel auf der Wissensplattform Nanopartikel und über deren Tweet @nano_info

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