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Risikodebatte Nanomaterialien Heikle Hoffnungsträger

 ·  Partikeln aus Titandioxid schädigen Wasserflöhe und deren Nachkommen, obwohl letztere mit dem Material selbst nicht in Kontakt gekommen waren.

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Ob in Kosmetika, Zahncremes, Tabletten oder Wandfarbe - nanometergroße Partikeln aus Titandioxid werden überall dort verwendet, wo ein strahlend weißer optischer Eindruck erzielt werden soll. Zudem ist das Material obendrein ein effektiver UV-Filter in Sonnencremes. Doch je stärker man die Nanomaterialien nutzt, desto größer ist auch das Risiko, dass sie unkontrolliert etwa über Abwässer in die Umwelt gelangen. Seit einigen Jahren diskutiert man über die möglichen Auswirkungen auf die Natur und die Gesundheit. Dass industrielle Titandioxid-Partikeln im Wasser lebende Kleintiere offenkundig stärker schädigen können als bislang gedacht, zeigt jetzt eine Studie von Ökotoxikologen der Universität Koblenz-Landau.

Der Versuchsaufbau

Die Wissenschaftler um Ralf Schulz wählten für ihre Untersuchungen Wasserflöhe der Art Daphnia magna. Diese Kleinkrebse, die eine Lebensdauer von  durchschnittlich wenigen Monaten aufweisen,  sind Standard-Testorganismen für Wissenschaftler, die Chemikalien oder Nanopartikeln auf deren Toxizität hin untersuchen. Die Studienobjekte wurden, kaum waren sie geschlüpft, in Wassergefäße mit unterschiedlich hohen Konzentrationen an Titandioxid-Partikeln gegeben. Die Belastungen variierten zwischen 0,02 und zwei Milligramm pro Liter. Die durchschnittliche Größe der - kommerziell erhältlichen - Titandioxid-Partikeln betrug rund hundert Nanometer. Bei den Versuchen wurde darauf geachtet, dass die Wasserflöhe einer konstanten Belastung ausgesetzt waren. Zur Kontrolle ließ man eine Generation von Wasserflöhen in  Wasser ohne Nanopartikel heranwachsen.

Den Nachwuchs im Blick

Aus früheren Versuchen, wussten die Forscher bereits, dass Wasserflöhe, die längere Zeit Nanopartikeln ausgesetzt sind, ihre Schwimmfähigkeit verloren. Untersuchungen hatten gezeigt, dass sich die Nanopartikeln besonders an der Oberfläche der Tiere anlagern. Bei ihren jüngsten Versuchen interessierten sich Schulz und seine Kollegen für die Nachkommen von belasteten Wasserflöhen und dafür, ob und wie stark der Nachwuchs geschädigt wird.

Geschädigt ohne direkten Kontakt

Bei einem Experiment ließen die Forscher die Wasserflöhe 21 Tage in einer Titandioxid-Lösung heranwachsen. Nach dieser Zeit entnahmen sie die gerade geschlüpfte fünfte Brut und gaben diese in eine andere, weniger belastete Lösung. Es zeigte sich, dass die Jungtiere bereits bei geringer Titandioxid-Konzentration nach kurzer Zeit Reaktionen zeigten.  In einem anderen Fall wurden die adulten Tiere am 18. Tag herausgenommen und in Wasser ohne Nanopartikel gegeben, in welche sie ihren Nachwuchs entließen. Doch obwohl diese Jungtiere selbst nie Kontakt mit Titandioxid hatten, waren sie bei anschließender Haltung in geringen Titandioxidkonzentrationen weniger schwimmfähig als ihre Pendants einer  Kontrollgruppe (“PlosOne“, doi: 10.1371/journal.pone.0048956).

“Der Effekt trat schon bei einer recht geringen Partikelkonzentration auf, der die Eltern zuvor ausgesetzt gewesen waren - nämlich bei 0,02 Milligramm pro Liter“, sagt Ralf Schulz. Das ist liegt bereits im Bereich der Konzentration, die in wissenschaftlichen Studien für natürliche Gewässer vorhergesagt wird.  „Überraschenderweise konnten wir keine Auffälligkeiten gegenüber der Kontrollgruppe feststellen.“

Ursache noch im Dunkeln

Warum die Jungen so empfindlich reagieren, können die Forscher noch nicht sagen. „Wir glauben, dass die Eltern durch die Titandioxid beeinträchtigt werden und ihrem Nachwuchs dadurch nicht das weitergeben können, was dieser zum Überleben benötigt“, erklärt Schulz. Die Studie zeigt, dass die bislang als unbedenklich geltenden Titandioxid-Nanopartikeln offenkundig doch nicht so harmlos sind. Für Schulz reichen klassische Untersuchungen und Risikobewertungen nicht aus. Die Zulassungsbehörden müssten sich zügig für eine Weiterentwicklung  und Einführung angepasster Tests einsetzen, um auch langfristige Risiken bewerten zu können.

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