Experiment an Mäusen Nanoröhren schädigen Lungengewebe

Kohlenstoffnanoröhren haben Ähnlichkeit mit Asbestfasern - und können ebenso gefährlich sein: Forscher haben an Mäusen gezeigt, dass sich die Winzlinge im Lungenfell anlagern und dort das Gewebe schädigen können. Aber ob sie auch Krebs hervorrufen können, ist noch unklar.

Nanoröhren aus Kohlenstoff: Gut für die Industrie, schlecht für die Gesundheit?
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Nanoröhren aus Kohlenstoff: Gut für die Industrie, schlecht für die Gesundheit?


Vergangene Woche sorgte ein Papier des Umweltbundesamtes (UBA) für Aufregung: Wie gefährlich sind Nanopartikel? Eigentlich wollte das Dossier lediglich über den aktuellen Kenntnisstand in der Forschung, über die Risiken, gleichwohl aber auch über die Nutzen der Nanotechnologie berichten. Doch die Medien interpretierten das Papier weitestgehend als Warnung der Behörde vor gesundheitsschädlichen Wirkungen der Nanotechnik.

Während das UBA also versucht, Aufklärungsarbeit zu leisten, machen sich Forscher weiterhin daran, die grundlegenden Mechanismen der möglichen Auswirkungen von Nanopartikeln auf den menschlichen Körper zu erforschen. Jetzt macht eine Studie, die amerikanische Forscher im britischen Fachblatt "Nature Nanotechnology" (online vorab) veröffentlicht haben, erneut auf die Risiken der Nanotechnologie aufmerksam: Den Ergebnissen einer Forschergruppe um James Bonner zufolge können bestimmte Kohlenstoffnanoröhren das Lungengewebe von Mäusen durchdringen und sich im Lungenfell anlagern. Damit verhalten sie sich ähnlich wie gefährliche Asbestfasern.

Makrophagen transportieren die Nanoröhrchen zur Lunge

Die Wissenschaftler der North Carolina State University in Raleigh hatten Labormäuse sechs Stunden lang Luft inhalieren lassen, die sie einmal mit einer hohen (30 Milligramm pro Kubikmeter) und einmal mit einer niedrigen Konzentration (einen Milligramm pro Kubikmeter) spezieller Kohlenstoffnanoröhren versetzt hatten. Dabei handelte es sich um mehrwandige Nanoröhrchen aus Kohlenstoff, kurz MWCNT ("multiwalled carbon nanotubes"). Sie messen nur wenige Nanometer im Durchmesser (ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter). Zusätzlich machten die Forscher einen Kontrollversuch mit kompakten Partikeln reinen Kohlenstoffs. Den gaben sie den Mäusen in der gleichen hohen Konzentration wie die Nanoröhrchen zum Atmen.

Danach untersuchten die Forscher das Lungengewebe der Mäuse und fanden heraus, dass die Nanopartikel im Fall der hohen Konzentration MWCNT von Makrophagen, einer speziellen Art weißer Blutkörperchen, aufgenommen und zur Außenwand der Lunge transportiert worden waren.

Dort kam es zu sogenannten Fibrosen: das Gewebe wurde geschädigt und vernarbte. Die Vernarbung begann schon zwei Wochen, nachdem die Tiere die Partikel eingeatmet hatten. Außerdem entdeckten die Forscher, dass die Nanotubes im Lungenfell eingelagert wurden und dort Entzündungsherde entstanden. Diese Effekte traten allerdings nicht auf, wenn die Mäuse sechs Stunden lang die niedrige Konzentration von MWCNT inhalierten. Und auch nicht, wenn sie die 30 Milligramm pro Kubikmeter kompakte Partikel aus reinem Kohlenstoff von wenigen Nanometer Größe einatmeten.

Zwar belegten die Ergebnisse eindeutig, dass die inhalierten Nanoröhrchen eine pathologische Reaktion in Lungengewebe hervorrufen, so Bonner. Dennoch könne man daraus keine Rückschlüsse auf mögliche Langzeitwirkungen von Nanopartikeln, wie etwa Krebs, schließen. In ihrer Studie berichten die Forscher, dass die Immunreaktion sowie die Schädigungen des Lungenfellgewebes nach drei Monaten nicht mehr nachweisbar waren. Allerdings müsse man berücksichtigen, dass die Mäuse nur ein einziges Mal die Nanopartikel-Luft inhaliert hatten. Noch wissen die Forscher deshalb nicht, ob sich das Lungengewebe auch wieder erholen würde, wenn die Belastung mit Nanotubes öfter oder gar regelmäßig erfolgen würde.

Ähnlichkeit mit Asbestfasern

Weil die winzigen Kohlenstoffnanoröhren Ähnlichkeiten mit Asbestfasern aufweisen, standen sie schon länger im Verdacht, ähnliche schädliche Wirkungen zu haben. Hinweise darauf liefern bereits ältere Untersuchungen. Eine Studie aus China etwa hatte über schwere Lungenschäden bei chinesischen Arbeiterinnen einer Fabrik berichtet, die mit einer Farbe aus Nanopartikeln gearbeitet hatten. Und in einem Versuch von Forschern an der Universität in Edinburgh konnte ebenfalls nachgewiesen werden, dass Nanoröhren im Körper eine ähnliche Wirkung wie Asbestfasern entfalten. Allerdings hatten die Wissenschaftler Nanopartikel in die Bauchhöhle von Mäusen injiziert. Die neuen Versuche liefern dagegen erste Einblicke, wie Nanopartikel aus der Luft auf die Oberfläche der Lunge geraten und dort aufgenommen werden.

Kohlenstoffnanoröhren (CNT) sind für viele Industriezweige interessant. Das liegt an ihren erstaunlichen chemischen und physikalischen Eigenschaften. Vor allem in der Mikroelektronik oder Messtechnik könnten CNT für große Fortschritte sorgen. Bonner und seine Kollegen sprechen sich in der aktuellen Publikation nicht prinzipiell gegen die Nanotechnologie aus. Sie empfehlen aber einen sehr vorsichtigen und sorgfältigen Umgang mit solchen Materialien: Solange es noch keine Langzeitstudien gebe, müsse man die Nanotube-Belastung der Menschen, die damit hantieren, soweit wie möglich minimieren.

cib/dpa



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