Sorge wegen Titandioxid-Partikeln : Gefahr aus der Nanowelt?

Immer mehr Produkte enthalten winzigste Partikel aus Titandioxid, die sich - einmal in den Körper gelangt - extrem großräumig verteilen und extrem langsam abgebaut werden. Doch noch streitet die Wissenschaft darüber, wie gefährlich die Teilchen tatsächlich sind.

Christian Meier
Zwerge aus der Tube. Auch
Zwerge aus der Tube. AuchFoto: picture-alliance/ gms

Sonnencreme, Fassadenfarbe, Sport-Shirts: Immer mehr Produkte enthalten Nanopartikel aus Titandioxid (TiO2). Als Nanopartikel werden allgemein alle Teilchen bezeichnet, die kleiner sind als 100 Nanometer (Millionstel Millimeter). Das Besondere an ihnen ist, dass sie im Vergleich zu größeren Partikeln oft andere physikalische Eigenschaften haben. So ist Nano-TiO2 nicht weiß wie herkömmliches TiO2-Pulver, sondern transparent. In Sonnencreme etwa dient es als Absorber für UV-Licht, der auf der Haut unsichtbar bleibt. Nanopartikel haben zudem, bezogen auf ihr Volumen, eine deutlich größere Oberfläche, weshalb sie intensiver wirken als größere Teilchen. Weil damit auch die biologische Aktivität zunimmt, könnten durch Nanopartikel neue Gefahren für Mensch und Umwelt entstehen, fürchten Kritiker.

Im Fall der Titandioxid-Partikel gibt es einige Untersuchungen, die Diskussionen hervorrufen. Dazu gehört eine Studie, die das Helmholtz-Zentrum München für das Umweltbundesamt erstellt hat. Sie zeigt, dass Titandioxid-Nanopartikel bei Ratten über die Lunge in den Körper gelangen können. In dem Versuch hatten die Tiere zwei Stunden lang etwa 20 Nanometer kleine TiO2-Partikel eingeatmet. Die Teilchen waren mit radioaktivem Vanadium markiert, sodass die Forscher verfolgen konnten, wie sie sich im Körper der Tiere verteilten. Die meisten Partikel blieben in der Lunge, einige wenige Prozent traten aber durch die Luft-Blut-Schranke in den restlichen Körper über. Ein Teil davon fand sich in der Leber, der Milz, den Nieren, im Herz, im Gehirn sowie im Blut.

Auch vier Wochen nach dem Einatmen waren die Nanopartikel noch in den gleichen Mengen in den Organen vorhanden wie am ersten Tag. „Das deutet darauf hin, dass Titandioxid-Nanopartikel im Körper der Tiere sehr stabil sind“, sagt Wolfgang Kreyling vom Helmholtz-Zentrum. Ob die Teilchen auch deutlich länger als vier Wochen im Körper bleiben, lässt sich mit der Methode nicht nachweisen. Bis mit anderen Techniken eine längere Nachbeobachtung möglich sei, müsse man vom „Worst-case“ ausgehen, meint Kreyling. Also annehmen, dass sich die Nanopartikel im Körper bei wiederholtem Einatmen anreichern.

Betroffen hiervon könnten Arbeiter in Betrieben sein, die mit Titandioxid-Nanopartikeln umgehen. Immerhin stellen Unternehmen wie Kronos, Evonik oder Sachtleben jährlich insgesamt mehrere tausend Tonnen der Partikel her. „Erfreulicherweise sind die Sicherheitsstandards bei den Herstellern sehr hoch“, sagt Kreyling. „Als Nächstes müsste man jetzt untersuchen, wie sich eine Jahresdosis eingeatmeter Titandioxid-Nanopartikel auf verschiedene Organe auswirkt.“

Weitere Fragen zur Sicherheit von Nano-TiO2 wirft eine Studie von Schweizer und französischen Wissenschaftlern auf. Demnach setzen solche Partikel in Mäusen und in menschlichen Zellen ähnliche Vorgänge in Gang wie das verbotene Asbest, schreiben Amir Yazdi von der Universität Lausanne und Kollegen im Fachjournal „PNAS“. Sowohl Nano-TiO2 als auch Asbest lösen Entzündungsreaktionen aus. Und beide Substanzen regen die Produktion von reaktiven Sauerstoffspezies an, die das Gewebe oder die DNS schädigen können.

Das Forscherteam warnt vor einem Krebsrisiko für Menschen, die hohen Konzentrationen dieser Nanopartikel ausgesetzt sind. „Das Nano-TiO2 kann sich in der Lunge sammeln. Das kann zur chronischen Entzündung führen, die sich nach etwa 10 bis 15 Jahren zum Krebs entwickeln kann“, sagte Mitautor Jürg Tschopp von der Universität Lausanne.

Das Schweizerische Bundesamt für Gesundheit ist anderer Meinung. Asbestfasern seien aufgrund ihrer länglichen Form gefährlich. Diese verhindere die Selbstreinigung der Lunge. Partikel aus TiO2 seien aber nicht faserförmig, daher sei der Vergleich mit Asbest nicht gerechtfertigt.

Günther Oberdörster von der Universität Rochester im US-Bundesstaat New York ist ebenfalls skeptisch. „In den Laborversuchen wurden extrem hohe Dosen verwendet“, sagt der Nanotoxikologe. Diese seien weit entfernt von den Mengen, die im menschlichen Körper zu erwarten seien. Dass besonders hohe Dosen Nano-TiO2 in der Lunge zu Entzündung führen, sei nichts Neues.

Ob von TiO2-Nanopartikeln tatsächlich eine Gefahr für Mensch und Umwelt ausgeht, hängt nicht nur von den toxischen Eigenschaften ab, sondern auch davon, ob sie überhaupt aus den Produkten in den Körper oder in die Umwelt gelangen. Dazu gibt es bislang kaum Untersuchungen. Laut einer Studie des Umweltbundesamtes landet das meiste freigesetzte Nano-TiO2 im Wasser: durch Abwaschen von Sonnencreme oder durch Regen, der von Fassaden abfließt, die mit Nano-TiO2 behandelt sind. Dort sollen die winzigen Teilchen die „Selbstreinigung“ unterstützen.

Sonnencreme mit Nano-TiO2 auf der Haut gilt als unbedenklich, da es gesunde Haut nicht durchdringt. Dafür gelangt die Substanz über das Essen in den Körper. Titandioxid wird in Form des Lebensmittelzusatzstoffes E171 zum Aufhellen von Süßwaren, Käse und Soßen verwendet. Wolfgang Kreyling schätzt, dass fünf bis zehn Gewichtsprozent der Titandioxid-Partikel im E171 in Nanogröße vorliegen, also kleiner als 100 Nanometer sind. „Allerdings werden 99 Prozent davon wieder ausgeschieden“, sagt der Wissenschaftler. Wie sich der übrige Anteil im Körper verteile, müsse nun erforscht werden. Mitarbeit A. Romero, D. Trescher