Kleine Teilchen - großes Potential!

Nanotechnologie verspricht vielfältige Anwendungsmöglichkeiten und große Chancen nicht nur in technologischer und industrieller Hinsicht, sondern auch für Umwelt und Gesundheit.

So werden Materialien hergestellt, die leichter und fester sind als die bisherigen, wodurch sich Ressourcen einsparen lassen und sich z. B. der Kraftstoffverbrauch verringern lässt. In Medizin und Pharmazie werden Medikamente entwickelt, in denen Wirkstoffe in Nanopartikeln verkapselt sind und die diese im Körper direkt dorthin transportieren, wo diese Wirkstoffe benötigt werden.

Gesundheit

Nanopartikel in der Medizin

In der medizinischen und pharmakologischen Forschung werden Nanopartikel und Nanostrukturen bereits seit den 70er Jahren entwickelt, erprobt und eingesetzt. Einige Verfahren wie Verkapselung von Wirkstoffen sind bereits etabliert und die Produkte seit langem auf dem Markt. Viele neuartige Medikamente und Methoden werden derzeit in Tierversuchen oder klinischen Studien intensiv erforscht.

Unter dem sogenannten „Drug Targeting“, dem ältesten nanotechnologischen Verfahren in der Pharmazie, ist der gezielte Transport von Wirkstoffen zu bestimmten Orten, z. B. Krebszellen, zu verstehen. Dafür werden die Wirkstoffe in Nanopartikeln auf Eiweiß-, Fett- oder Zuckerbasis, z. B. in Emulsionen oder Polymerhüllen, verkapselt. Seit einiger Zeit gibt es auch Versuche, Fullerene als Wirkstoffträger einzusetzen. Auch eine kontrollierte Abgabe der Wirkstoffe über längere Zeit wird dadurch ermöglicht.

Einige Medikamente werden auf Nanogröße verkleinert, um die Bioverfügbarkeit und Löslichkeit zu erhöhen. Bei Wirkstoffen, die durch die Haut aufgenommen werden, z. B. über Pflaster oder Salben, wird eine verbesserte Aufnahme (Resorption) erreicht.

Medizinische Produkte, wie z. B. Katheter und Wundverbände, können mit nanoskaligem Silber beschichtet werden und versprechen dadurch eine biozide und antibakterielle Wirkung. In Knochen­implantaten können Nanobeschichtungen eingesetzt werden, um die Lebensdauer der Implantate zu verlängern und das Anwachsen zu beschleunigen.

Auch in der Diagnose z. B. von Tumoren könnten in Zukunft Nanopartikel eingesetzt werden. Quanten­punkte, die definierte Oberflächenstrukturen besitzen, können in bestimmte Zellen eindringen, in denen sie zu leuchten beginnen und damit Tumorzellen markieren. Ein weiteres vielversprechendes System sind Nanopartikel aus Eisen, die in Tumoren injiziert werden, wo sie in die Tumorzellen eindringen und dann mittels eines Magnetfeldes so stark in Schwingung versetzt werden, dass sie sich auf über 40 °C erhitzen und den Tumor schwächen oder sogar absterben lassen. Diese Verfahren werden bereits an Patienten klinisch getestet.

Umwelt

Die Chancen der Nanotechnologie in der Umwelt liegen in vielen Bereichen.
Beispiele für die Verbesserung der Reinigungsleistung von Filtern durch Einsatz der Nanotechnologie:

  • Abgasreinigung bei Kraftfahrzeugen
  • Abwasserreinigung
  • Grundwasseraufbereitung
nanotechnikbasierten LED

Nanotechnologische Produkte können gefährliche Stoffe ersetzen oder ihre Verwendung vermindern. Beispiele sind der Ersatz von organischen Bioziden durch biozide Nanoprodukte oder der Ersatz von Chrom im Korrosionsschutz.

Aufgrund der Miniaturisierung können Rohstoffe eingespart werden.

Beispiele für die Energieeinsparung mittels Nanotechnologie sind

  • die höhere Energieeffizienz (3-5fach) von nanotechnikbasierten LED im Vergleich zu Energiesparlampen,
  • die Herabsetzung von Reibungswiderständen im Fahrzeugbau durch Schutzschichten,
  • die Verwendung hocheffizienter Nano-Dämmmaterialien, die große Potenziale für die Altbausanierung versprechen.

Viele dieser Anwendungen von Produkten der Nanotechnologie sind noch im Stadium der Entwicklung und Erprobung.

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