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INVASION DER WINZLINGE

Docside/CBC/NHK

Docside/CBC/NHK

Winzige Roboter, die durch unsere Blutbahn flitzen und einzelne Zellen reparieren; kleinste Maschinchen, die aus Atomen und Molekülen alle erdenklichen Stoffe und Geräte zusammenstecken; mikroskopische Computerchips, die riesige Mengen von Informationen verarbeiten und speichern – so haben sich Forscher und Ingenieure vor drei Jahrzehnten die Zukunft der Technik ausgemalt. In einer völlig neuen Dimension: Alles sollte zwergenhaft klein, effizient und billig werden. Der Name ihrer Vision: Nanotechnologie.

 

So spektakulär die Visionen sind, der Begriff kommt uns mittlerweile fast gewöhnlich vor. Das Etikett „Nano“ pappt auf Sonnencremes und Fenstersprays, Tennisschlägern und Anti-Stink-Socken. Doch was haben diese höchst alltäglichen Produkte mit der revolutionären Idee einer ganz neuen Technologie gemein? Recht wenig – außer der Größe ihrer Zutaten: Partikel, die bloß ein paar Milliardstel Meter, also einige Nanometer groß sind. Daher der Name, von nanos, dem griechischen Wort für Zwerg. Ein Menschenhaar ist 50.000 mal dicker als ein Nanometer. Nanotechnologie umfasst demnach alle Techniken und Anwendungen, die mit solch winzigen Gebilden hantieren, vom einzelnen Atom bis zu Strukturen von 100 Nanometern. Die Nanotechnik, die uns heute schon alltäglich begegnet, beschränkt sich meist darauf, herkömmliche Produkte mit Partikeln aufzupeppen. In Sonnencremes reflektieren Titandioxid-Teilchen das UV-Licht. Nanopartikel in Fenstersprays sollen Regenwasser samt Schmutz besser von der Scheibe perlen lassen (Lotuseffekt). Kohlenstoffnanoröhrchen machen Tennisschläger ultraleicht. Und in Anti-Stink-Socken soll Nanosilber Bakterien killen.

 

Risiken hinter der Revolution. Die Ingenieure machen sich dabei zu Nutze, dass viele Stoffe ganz neue Eigenschaften bekommen, wenn sie als kleinste Teilchen vorliegen. Das macht die Nanopartikel so reizvoll für die Industrie, aber zugleich unberechenbar. Denn es ist nahezu unmöglich vorherzusagen, wie sie sich verhalten, falls sie in unseren Körper gelangen, über die Atemluft, die Haut oder die Nahrung. Ihre Wirkung hängt auch entscheidend von ihrer Umgebung ab.
Noch wissen Forscher recht wenig über die Risiken der Nanopartikel. In einigen Tierversuchen wurden jedoch negative Wirkungen festgestellt: Das Johnson Space Center der NASA machte schon im Jahr 2004 Schäden durch Kohlenstoffnanoröhrchen in der Lunge und im Darm von Mäusen aus. Die amerikanische Chemikerin Eva Oberdörster entdeckte bei Fischen Hirnschäden, nachdem sie kugelförmige Kohlenstoffpartikel, sogenannte Buckyballs, ins Wasser gegeben hatte. Wissenschaftler wie Mark Wiesner von der Rice University in Houston befürchteten deshalb, die ultrafeinen Teilchen könnten das neue Asbest werden. Im vergangenen Jahr entdeckten Schweizer Forscher zudem, dass Nanoröhren das Wachstum von Grünalgen hemmen, womöglich die gesamte Nahrungskette im Meer schädigen könnten. Allerdings waren die Konzentrationen in dem Versuch hunderttausendfach höher als derzeit in der Natur. Einige Forscher, unter anderem Oberdörster, betonen ebenfalls, dass in vielen Tierversuchen unrealistisch hohe Dosierungen von Nanoteilchen verwendet wurden. Die Partikel müssten auch erst einmal in die Atemluft kommen, um die Lungen schädigen zu können, meist sind sie aber in eine Flüssigkeit oder einen festen Stoff eingebettet. Die Nanoröhrchen im Tennisschläger würden wohl höchstens frei, zertrümmerte man das Sportgerät in einem Wutanfall.
Viele Nebenwirkungen werden sich jedoch erst während der Anwendung herausstellen. Und genau das fürchten sowohl die Industrie als auch die Wissenschaft: Ein Problem bei einem Produkt könnte die Bevölkerung gegen die gesamte Nanobranche aufbringen – und sehr teuer werden. Allein für das vergangene Jahr schätzte die Industrie in Deutschland ihren Umsatz mit Nanotechnik auf 14,3 Milliarden Euro, rund 64.000 Arbeitsplätze hängen inzwischen am Geschäft mit den Partikeln. Ein Vorfall könnte einem ganzen Industriezweig empfindlich schaden.

 

Die Angst vor dem grauen Schleim. Doch dieses Szenario ist noch nichts verglichen mit dem Nano-GAU, den die Visionäre der Technik einst prophezeiten. Der amerikanische Ingenieur Eric Drexler hatte 1986 in seinem Buch „Engines of Creation“ zunächst die Heilsversprechen skizziert: Winzige Maschinen würden aus den Grundbausteinen der Materie, Atomen und Molekülen, alles Mögliche nach Wunsch und Bedarf zusammensetzen – eine Art Nano-Lego. Aber Drexler lieferte auch gleich das Horrorszenario mit: Die Maschinchen könnten aus ihrer Nanofabrik ausbüxen und sich ohne Ende selbst replizieren, wozu sie die Atome von Lebewesen als Bausteine nutzen würden. In gnadenloser Geschwindigkeit würden sie alles Leben in Kopien ihrer selbst verwandeln und die Erde mit einem grauen Schleim überziehen, dem „grey goo“.
Drexlers Nano-Albtraum wird nicht Wirklichkeit werden. Sein Traum von Maschinen und Materialien nach Maß wohl auch nicht. Denn mit Atomen lässt sich nicht so einfach hantieren wie mit Legosteinen. In der Nanowelt gelten eigene Gesetze: So könnten die Baustoff-Atome an den Werkzeug-Atomen der Maschinen kleben bleiben, festgehalten durch eine schwache Anziehung der Atome untereinander, die Van-der-Waals-Kraft.

 

Nano revolutioniert die Medizin. Weniger abgehoben als die Vision von der totalen Nano-Revolution sind die Versuche, mit der Nanotechnik die Medizin zu verbessern: Nanochips sollen blitzschnell erste Anzeichen von Krankheiten anhand sogenannter Biomarker im Blut oder in der Atemluft diagnostizieren. Bereits auf dem Markt sind zum Beispiel Geräte, die mit Hilfe von Goldnanopartikeln nicht nur Krankheitserreger identifizieren, sondern auch Risikofaktoren für eine Thrombose. Schon heute werden auch Kontrastmittel mit Eisenoxidnanopartikeln eingesetzt, um Krebstumore aufzuspüren. Ebenfalls bereits genutzt werden solche Partikel, um Tumore gezielt mit elektromagnetischen Feldern zu erhitzen und so zu zerstören oder empfindlicher für die Chemotherapie zu machen. Und Wissenschaftler von der Universität München wollen mit Nanoröhrchen aus Silikat Medikamente zielgenau ins Tumorgewebe dirigieren, ohne dass andere Zellen geschädigt werden. Auch Nano-Impfstoffe, die uns einmal gegen Krankheiten wie Grippe oder Hepatitis immunisieren sollen, werden in Tierversuchen getestet.
Am weitesten entwickelt sind die Diagnosemethoden, aber diese werfen viele ethische Fragen auf: Was will man wie früh wissen? Wer entscheidet darüber? Und wer darf es noch erfahren? Die Krankenkasse, der Arbeitgeber, gar der Staat? Neu sind diese Fragen nicht, aber sie stellen sich mit schnelleren, billigeren Tests umso dringlicher. Es ist an der Zeit, die Chancen und Risiken der neuen Methoden zu erforschen und abzuwägen – und zu überlegen, welche Nanotechniken wir in Zukunft haben wollen und welche nicht. In kaum einem Bereich sind die Möglichkeiten dafür so gut wie in der Nanotechnik: Sie entwickelt sich eher langsam, und Politik und Wissenschaft haben früh verstanden, dass sie die Bevölkerung einbinden sollten – anders als bei der Atom- und der Gentechnik.

STEFANIE SCHRAMM FÜR DAS ARTE MAGAZIN

 

 

ARTE PLUS

 

ZUM LESEN – NANOVISIONEN IM ROMAN

Greg Bear: „Blutmusik“ (Heyne 2008);
Jeff Carlson: „Nano“ (Piper 2008);

Antonia Fehrenbach: „Der Lotus-Effekt“ (Dielmann 2008);
Michael Crichton: „Beute“ (Goldmann 2004);

Neal Stephenson: „Diamond Age – Die Grenzwelt“ (Goldmann 2001);

Kevin Anderson, Doug Beason: „Assemblers of Infinity“ (Spectra 1983)

(Auswahl)

Kategorien: Februar 2012