Die besonderen Eigenschaften von Nanopartikeln ermöglichen anderes Materialdesign und damit leistungsfähigere Produkte. Deutschland ist einer der international führenden Standorte, wenn es um Nanopartikel-Nutzung in der Medizintechnik geht.
Kleine und mittlere Unternehmen sind in der Nanotechnologie vorne dran: 97 % der erfolgreichen, nanobasierten Unternehmen sind KMU, wie eine Life-Sciences-Studie der Ernst & Young AG, Stuttgart/Mannheim, belegt. Deutschland habe vor allem beim Entwickeln analytischer Materialien und Instrumente die Nase vorn. Als weitere Haupteinsatzgebiete der Nanotechnologie in der Medizin definierte die Studie die Bereiche Drug Delivery, Diagnostika, Medizinische Materialien und Implantate sowie Therapeutika.
Doch weisen die Wirtschaftsprüfer des Ernst & Young European Biotechnology Centers darauf hin, dass dringend wichtige Entscheidungen zur der Entwicklung regulatorischer Vorschriften, der Festlegung von Qualitätsstandards und Evaluierung von Risiken getroffen werden müssen, damit sich die Nanotechnologie weiter entfalten kann.
Wie vielfältig die Einsatzmöglichkeiten der Nanotechnologie sind, geht aus dem VDE-Positionspapier Funktionale Mikro-/Nanoimplantate hervor, das zur Compamed vorstellt wird. Aktive Implantate bieten Chancen in der Unfall- und Neurochirurgie. Die mit Sensoren, Aktoren und Telemetrieeinrichtungen zum Datentransfer ausgestatteten Prothesen ermöglichten eine individuellere Therapie, könnten Medikamente zumindest teilweise ersetzen und die Kosten im Gesundheitswesen um bis zu 30 % reduzieren.
Komponenten und Produktionshilfsmittel für derartige Produkte sind auch auf der Compamed zu sehen. So präsentiert die Arteos GmbH, Seligenstadt, Nanodrähte mit Durchmessern von 10 bis 100 nm aus Metall – etwa Gold, Nickel oder Platin. Sie können für Gehirnelektroden, Cochlea-Implantate, Neurochips, Ankopplung an Nervenenden oder neuartige Sensoren verwendet werden. Um diese Nanokomponenten zu verbinden, stellt Arteos zudem Möglichkeiten der sogenannten Mikro-Makro-Integration vor.
Im Fokus vieler Aussteller und Besucher steht zudem das Thema Sensorik. Zerstörungsfreie und automatisierbare 3D-Messtechnik, die vom Mikro- bis in den Nanobereich reicht, zeigt die Nano Focus AG, Ettlingen. Ihr konfokales 3D-Mikroskop µsurf Explorer bietet sich beispielsweise für die Oberflächenkontrolle von Implantaten und Stents an. Definierte Rauigkeitswerte sollen laut Hersteller Hinweise auf die Biokompatibilität einer Oberfläche geben.
Dass Nano-Strukturen auf der Oberfläche großen Einfluss auf die magnetischen Eigenschaften des gesamten Materials haben, konnten Wissenschaftler des Forschungszentrums Dresden-Rossendorf zeigen. Dieser Effekt könnte die Entwicklung neuartiger Sensoren ermöglichen. Mit Hilfe eines Ionenstrahls erzeugten die Forscher eine wellenartige Struktur auf einer Siliziumoberfläche und brachten darauf eine ultradünne Schicht eines magnetischen Materials auf. Dieses Nano-Wellblech wies eine Vorzugsmagnetrichtung entlang der gerade mal 2 nm hohen Täler und Berge auf. Das bedeutet, dass eine Richtungsumkehrung der Magnetisierung nur schwer möglich ist. Solch eine höhere Stabilität der Magnetisierung könne eine wünschenswerte Materialeigenschaft sein.
Auf Magnetismus basiert auch die Funktionsweise von Nanokristallen für die Optoelektronik, welche die Universität von Kalifornien, Riverside, USA, untersucht hat. Dort beschichten Forscher nanoskopische Eisenoxid-Partikel mit dem Kunststoff Polyacrylat. So entstehen separate Nanokristallcluster, die sich in Lösung zu kolloidalen photonischen Kristallen organisieren. In Abhängigkeit vom Abstand von einem Magneten und damit von der Feldstärke ändert sich die Farbe der Kolloidkristalle. Die Antwort sei sehr schnell und völlig reversibel. Potenzielle Anwendungsfelder für diese schaltbaren optischen Halbleiter seien neuartige optoelektronische Bauteile für die Telekommunikation, Displays und Sensoren. mc
Weitere Informationen Die BMBF-Leitinnovation NanoforLife fördert in Projekten den Einsatz von Nanotechnologie unter anderem bei Wirkstofftransport, Implantat- und Regenerativmedizin. www.bmbf.de/de/5063.php
Sicherheit und Kennzeichnung
Über Umwelt- und Gesundheitsrisiken gezielt synthetisierter Nanopartikel ist bisher wenig bekannt. Experten weisen darauf hin, dass sie noch nicht einmal über einheitliche Werkzeuge zum Manipulieren und Testen von Nanomaterialien verfügen. Die Variabilität in chemischer Natur, Oberflächenbeschaffenheit und Größe der Partikel erlaube nur bedingt Verallgemeinerungen. Hinzu kommen die Adsorption anderer Moleküle und verschiedene Aufnahme- und Wirkungsmechanismen gegenüber lebenden Organismen sowie Zellen. Trotzdem versuchen Behörden auf internationaler und nationaler Ebene, sobald wie möglich standardisierte Testprozeduren und Kriterien für die Kennzeichnung von Nanotechnologie-Produkten zu etablieren.
- Die Nanotechnology Task Force der US Food and Drug Administration (FDA) gab in einem Report den Entwicklern medizinischer Produkte Anhaltspunkte, welche Tests sie erfüllen müssen. Darin wies die FDA darauf hin, dass sich Eigenschaften eines Materials im Bezug auf die Sicherheit mehrmals ändern könnten, je nachdem in welche Größenkategorie die Partikel im Endprodukt fallen. Mehr Info: www.fda.gov/nanotechnology/taskforce/report2007.pdf
- Bis Ende 2007 will die Europäische Komission einen freiwilligen Verhaltenskodex für verantwortungsbewusste Nanotechnologie-Forschung vorlegen. Mehr Info: www.euractiv.com/de/wissenschaft/eu-fuhrt-verhaltenskodex- nanotechnologie/article-165736
- Das BMBF startet eine Veranstaltungsserie zum Projekt Nano Care, in dessen Rahmen Industrie und Wissenschaft die Auswirkungen industriell hergestellter Nanopartikel auf Gesundheit und Umwelt untersuchen. Mehr Info: Infoportal des Projektes Nano Care, www.nanopartikel.info
- Die derzeitige Diskussion um die Regulierung der Nanotechnologie in Konsumprodukten steht im Mittelpunkt der Konferenz Nano Regulation, die jährlich im Rahmen der Messe Nano Europe in St. Gallen, Schweiz, stattfindet. Mehr Info: www.nanoeurope.com
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