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DOI: http://dx.doi.org/10.1065/uwsf2005.08.103

Hintergrund. Die Nanowissenschaften entwickeln und nutzen Materialien, die im primären Stadium die Größe von häufig nur wenigen Nanometern besitzen. Diese sehr feinen Partikel zeigen völlig neue Eigenschaften und damit auch neue Chancen in der Anwendung. Die Synthese von Nanopartikeln im technischen Maßstab wird schon seit Jahrzehnten durchgeführt; die Exposition der Lebewesen gegenüber ultrafeinen Partikeln findet jedoch schon viel länger statt, da diese Partikel häufig bei Verbrennungsprozessen freigesetzt werden.

Ziel. In diesem Beitrag sollen ausschließlich produzierte Nanomaterialien betrachtet werden, da auf diesen technischen Produkten große Hoffnungen zu vielfältiger Nutzung ruhen, während zu den möglichen negativen Wirkungen für Lebewesen oder für die Umwelt nahezu keine Informationen vorliegen. Am Arbeitsplatz, während der Produktion, in technischen oder gar in medizinischen Anwendungen werden Nanopartikel selbstverständlich auch 'Nebenwirkungen' haben, die es sehr genau gegenüber den Vorteilen dieser Materialien abzuwägen gilt, bevor diese in die Umwelt entlassen werden. Daher ist mehr Information zu ihrer Sicherheit und zu den möglichen Gefährdungen absolut notwendig.

Ergebnisse und Diskussion. Mittlerweile hat auch eine öffentliche Diskussion zu den Gefahren der Nanotechnologie begonnen, die dazu geführt hat, dass die Risikoforschung intensiviert wird. Diese Forschungsaktivitäten sind in verschiedenen Fachrichtungen initiiert worden, um die umwelttoxikologischen, -hygienischen und gesundheitlichen Folgen zu untersuchen und die Risiken, die bei Produktion und Umgang mit diesen Materialien entstehen könnten, zu charakterisieren und abzuschätzen. Demgegenüber stehen aber auch nanotechnologische Entwicklungen, die heutige Umweltprobleme lösen helfen können, indem mit neuen Materialien Abfälle und Abwässer gereinigt, energie- und materialsparende Techniken eingesetzt und mögliche Gefährdungen, z.B. durch Chemikalien, frühzeitig detektiert werden können. Dennoch ist es außerordentlich wichtig, die neuen Eigenschaften der Nanomaterialien auch dahingehend zu berücksichtigen, dass biologische Systeme davon in Mitleidenschaft gezogen und die Gesundheit des Menschen negativ beeinflusst werden könnte.

Schlussfolgerungen. Um die Risiken von Nanopartikeln abschätzen zu können, ist eine umfassende Untersuchung des gesamten Lebenszyklus der neuen Materialien notwendig, die sich sowohl mit den Transportwegen in der Umwelt, den Expositionspfaden der lebenden Organismen, den toxischen Effekten sowie der Bioverfügbarkeit und der Bioakkumulation beschäftigen.

Abstract

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Background. Nanotechnology is about discovering, developing and using materials consisting in their primary stage at a size within the low nanometer range. These ultrafine particles offer new properties and opportunities. Even if the synthesis of nanoparticles has been discovered not until during the last decades, the exposure of humans to ultrafine particles occurred long before, due to the generation of ultrafine particles in ambient air during combustion processing.

Aim. Within this review, only engineered nanoparticles are considered, because these technical products are associated with many hopes for new applications, while only little information is available about their potential adverse effects. At workplaces, during manufacturing, in technical applications or in drugs, nanoparticles will always have 'side effects' which have carefully to be weighed against their advantages, before they can be released in the environment. Therefore, information about their safety and potential hazards is urgently needed.

Results and Discussion. Along with the technical development of nanoparticles, a public discussion has started, leading to extensive investigations on possible negative 'side effects' on human health. Research activities have been strengthened in departments for environmental toxicology, hygiene institutes and other academic facilities to identify hazard and risks during handling and use of these new materials. On the other hand, nanotechnology offers the promise to prematurely identify environmental problems through improved detection and monitoring capabilities, and significantly reduced environmental effects from cleaner manufacturing and synthesis approaches, which results in a reduction or elimination of wastes as well as reduced energy use, and unique remediation solutions as well as pollution strategies.

Conclusions. However, the potential impact of manufactured nanomaterials used in various applications also needs to be evaluated in the context of human health with regard to potential toxicology and routes of exposure, environmental effects, including fate, transport, transformation, bio-availability, and bio-accumulation, and an analysis of product-life cycle.