Ist Nanotechnologie gefährlich? Stand der Risikoforschung

Ist Nanotechnologie gefährlich? Die ehrliche Antwort lautet: Es kommt auf das Material und auf die Exposition an. Nanotechnologie ist keine einzelne Substanz, sondern ein Sammelbegriff für sehr unterschiedliche Stoffe von Silikatpartikeln über Silber bis zu Kohlenstoffröhren. Manche Nanomaterialien gelten als unbedenklich, bei anderen gibt es begründete Vorsicht, vor allem beim Einatmen am Arbeitsplatz. Die Risikoforschung der letzten zwei Jahrzehnte hat dafür klare Prüfkriterien entwickelt, die dieser Artikel erklärt.

Risiko ist Gefährdung mal Exposition

In der Toxikologie gilt ein einfaches Grundprinzip: Ein Risiko entsteht nur, wenn ein Stoff eine schädliche Eigenschaft hat (Gefährdung) und wenn Menschen oder Umwelt ihm in relevanter Menge ausgesetzt sind (Exposition). Ein hochreaktives Nanomaterial, das fest in einem Kunststoff eingebunden ist, kann für Verbraucher ein geringes Risiko bedeuten. Ein wenig auffälliges Material kann dagegen problematisch werden, wenn es täglich als Staub eingeatmet wird.

Für Nanomaterialien heißt das: Die Frage „Ist Nano gefährlich?“ muss in Teilfragen zerlegt werden.

• Um welches Material geht es, mit welcher Form, Größe und Oberfläche?
• Liegt es frei vor, in einer Flüssigkeit oder fest gebunden in einer Matrix?
• Über welchen Weg könnte es in den Körper gelangen: Lunge, Haut oder Verdauungstrakt?
• In welcher Menge und wie lange?

Welche Eigenschaften die Risikoforschung prüft

Um diese Eigenschaften verlässlich zu bestimmen, braucht die Risikobewertung saubere Messungen. Welche Verfahren dafür eingesetzt werden, beschreibt die Themenseite Charakterisierung von Nanomaterialien. Ohne gute Charakterisierung lassen sich Studien kaum vergleichen, ein Problem, das viele frühe Untersuchungen hatten.

Das Faserparadigma

Eine der wichtigsten Lehren stammt aus der Geschichte des Asbests. Fasern, die lang, dünn und biobeständig sind, können in der Lunge von Fresszellen nicht vollständig aufgenommen und abtransportiert werden. Das kann dauerhafte Entzündungen auslösen und langfristig zu schweren Erkrankungen führen. Dieses Zusammenspiel von Länge, Durchmesser und Beständigkeit heißt Faserparadigma.

Für bestimmte Kohlenstoffnanoröhren zeigten Tierstudien Effekte, die an Asbest erinnern. Die Internationale Agentur für Krebsforschung stufte eine bestimmte Art mehrwandiger Kohlenstoffnanoröhren als möglicherweise krebserregend für den Menschen ein. Das gilt aber nicht für alle Kohlenstoffnanomaterialien: Kurze, flexible oder verknäuelte Röhren verhalten sich anders. Das Faserparadigma ist deshalb ein Prüfkriterium, kein Pauschalurteil.

Lösliche und unlösliche Nanomaterialien

Lösliche Nanomaterialien wie Silber- oder Zinkoxidpartikel geben mit der Zeit Ionen ab. Ihre Wirkung hängt oft vor allem von diesen Ionen ab, und die Risikobewertung kann sich teils auf bekannte Daten zu dem gelösten Stoff stützen. Wie das bei Nanosilber aussieht, erklärt der Artikel Silber-Nanopartikel: Antibakterielle Wirkung und mögliche Risiken.

Schwer lösliche, biobeständige Partikel wie bestimmte Metalloxide bleiben dagegen lange erhalten. Beim Einatmen großer Mengen können sie die Reinigungsmechanismen der Lunge überlasten. Für solche granulären, biobeständigen Stäube gelten am Arbeitsplatz strengere Beurteilungsmaßstäbe als für gewöhnlichen Staub.

Wie Sie Studien zur Nanotoxikologie einordnen

Schlagzeilen über „gefährliche Nanopartikel“ beruhen oft auf einzelnen Studien. Ob ein Befund für den Alltag bedeutsam ist, lässt sich mit einigen Fragen abschätzen:

• Dosis: Entsprach die Menge im Versuch einer realistischen Belastung, oder lag sie weit darüber?
• Aufnahmeweg: Wurden Partikel eingeatmet, verschluckt, auf die Haut gebracht oder direkt in Gewebe oder Blut gespritzt? Letzteres sagt wenig über Verbraucherprodukte aus.
• Modell: Zellkulturen reagieren oft empfindlicher als ganze Organismen. Ergebnisse aus Zellversuchen sind Hinweise, keine Belege für Gesundheitsschäden beim Menschen.
• Material: War das untersuchte Material genau beschrieben, und entspricht es dem, was tatsächlich in Produkten steckt?
• Wiederholung: Wurde der Befund von anderen Arbeitsgruppen bestätigt?

Behördliche Bewertungen fassen viele Studien zusammen und gewichten sie nach Qualität. Sie sind deshalb meist verlässlicher als eine einzelne Veröffentlichung.

Was das für Verbraucher bedeutet

Im Alltag kommen Verbraucher vor allem mit Nanomaterialien in Kosmetik, Lebensmitteln, Textilien, Lacken und Elektronik in Berührung. Die bisherige Bewertung durch Behörden in Europa lässt sich vorsichtig so zusammenfassen:

• Fest gebunden: Nanomaterialien in Kunststoffen, Lacken oder Reifen werden im normalen Gebrauch kaum freigesetzt. Freisetzung kann bei Abrieb, Schleifen oder Verbrennung auftreten.
• Auf der Haut: Für Titandioxid und Zinkoxid in Sonnenschutzmitteln sehen die Prüfungen nach EU-Kosmetikrecht bei intakter Haut unter festgelegten Bedingungen keine Bedenken. Sprays werden wegen des Einatmens gesondert betrachtet. Mehr dazu im Artikel Nanopartikel in Sonnencreme.
• Im Essen: Titandioxid als Lebensmittelzusatzstoff E 171 ist in der EU seit 2022 nicht mehr zugelassen, weil die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit Bedenken hinsichtlich der Erbgutschädigung nicht ausschließen konnte.
• Sprays und Pulver: Produkte, bei denen feine Partikel eingeatmet werden können, verdienen mehr Aufmerksamkeit als Cremes oder feste Gegenstände.

Ein Beispiel dafür, wie umstritten einzelne Bewertungen sein können: Die EU stufte bestimmte Titandioxid-Pulver 2020 als vermutlich krebserzeugend beim Einatmen ein. Das Gericht der EU erklärte diese Einstufung 2022 für nichtig, der Europäische Gerichtshof bestätigte das 2025. Dabei ging es um die Bewertung einer zentralen Studie, nicht um eine Entwarnung für Staub am Arbeitsplatz.

Arbeitsschutz: Wo die größte Exposition entsteht

Die höchsten Belastungen treten nicht beim Verbraucher auf, sondern bei der Herstellung und Verarbeitung von Nanomaterialien. In Deutschland beschreibt die Technische Regel für Gefahrstoffe TRGS 527 Schutzmaßnahmen für Tätigkeiten mit Nanomaterialien. Sie folgt dem allgemeinen Prinzip des Gefahrstoffrechts, nach dem Maßnahmen in einer festen Reihenfolge geprüft werden:

1. Substitution: Lässt sich das Material in weniger staubender Form einsetzen, etwa als Paste oder Dispersion statt als Pulver?
2. Technische Maßnahmen: geschlossene Anlagen, Absaugung an der Quelle, Arbeiten in Sicherheitswerkbänken.
3. Organisatorische Maßnahmen: Zugangsbeschränkung, Unterweisung, Reinigung ohne Aufwirbeln.
4. Persönliche Schutzausrüstung: geeigneter Atemschutz, Handschuhe und Schutzkleidung, wenn die anderen Stufen nicht ausreichen.

Umwelt

Nanomaterialien gelangen über Abwasser, Abrieb und Abfall in die Umwelt. Ein großer Teil der Partikel aus Abwasser wird in Kläranlagen im Klärschlamm zurückgehalten. Wie sich Nanomaterialien in Böden und Gewässern langfristig verhalten, ist Gegenstand laufender Forschung. Messungen in der Umwelt sind schwierig, weil natürlich vorkommende Nanopartikel aus Mineralien, Vulkanasche oder Verbrennung allgegenwärtig sind.

Wie die EU Nanomaterialien reguliert

Seit 2020 verlangt die Chemikalienverordnung REACH eigene Angaben zu Nanoformen eines Stoffes. Kosmetik-, Lebensmittel- und Biozidrecht schreiben vor, Nanomaterialien mit dem Zusatz „nano“ hinter dem Stoffnamen zu kennzeichnen, bei Kosmetik und Lebensmitteln in der Liste der Inhaltsstoffe, und das Medizinprodukterecht stuft Produkte mit freisetzbaren Nanomaterialien je nach Exposition höher ein. Eine Übersicht bietet die Themenseite Sicherheit und Regulierung.

Fazit

Nanotechnologie ist weder grundsätzlich gefährlich noch grundsätzlich harmlos. Entscheidend sind die konkreten Eigenschaften eines Materials und die Frage, ob es eingeatmet, verschluckt oder auf die Haut gebracht wird. Die Risikoforschung hat mit dem Faserparadigma, der Unterscheidung nach Löslichkeit und dem Fokus auf Exposition belastbare Leitlinien entwickelt. Für Verbraucher sind fest gebundene Nanomaterialien in der Regel unproblematisch, am Arbeitsplatz gilt dagegen konsequenter Staubschutz.