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Nano-Kugeln und -röhrchen und ihre Anwendungen

Die Form macht’s

Während Nanometalle und -metalloxide meist nur wegen ihrer geringen Größe besonders Wirkungen entfalten, erhalten viele Kohlenstoff-Nanoverbindungen erst durch ihre Form ihre besondere Eignung für verschiedenste Anwendungen.

Fullerene können als Nano-Taxis für Wirkstoffe dienen © Sponk/ CC-by-sa 3.0

Nano-Kugeln gegen Krebs und Falten

Ein Beispiel dafür sind Fulllerene – aus 60 Kohlenstoffatomen bestehende Hohlkugeln, die in ihrem Inneren bestimmte Wirkstoffe einschließen und so an ihren Wirkort transportieren können. Unter anderem deshalb laufen bereits Versuche, diese Nano-Kugeln in der Krebstherapie einzusetzen. Eingesetzt werden die Fullerene auch schon in einigen Anti-Aging-Cremes. Für diese wird ausgenutzt, dass die spezielle Struktur den Kohlenstoffbällen eine hohe Anziehungskraft für Atome mit freien Elektronen in ihrer Außenhülle verleiht. Dadurch binden die Kugeln bevorzugt sogenannte freie Radikale – hochreaktive Verbindungen in den Hautzellen, die die Zellalterung vorantreiben und damit auch die Haut altern lassen.

Weil die Nano-Kugeln sehr stabil sind, werden sie auch in Sportgeräten wie Tennis-, Badminton oder Golfschlägern verwendet. In Schaft und Rahmen verbaut, machen sie die Schläger sehr leicht und dünn, aber dennoch extrem bruchfest. Andere, nicht aus Fullerenen bestehende Nanokapseln sind ebenfalls schon im Einsatz. Sie sorgen beispielsweise in Sprays für die Polsterimprägnierung von Autositzen dafür, dass Duftstoffe in Leder und Stoff eindringen und dort nur allmählich abgegeben werden – damit der Sitz möglichst lange angenehm neu riecht.

Nano-Röhrchen und Fullerene sollen Tennisschlägern stabiler und leichter machen © Vladsinger / Wikipedia en / CC-by-sa 3.0

Nanoröhrchen: Stabil, leicht und extrem vielseitig

Eine besondere Rolle für die Nanotechnologie spielen Kohlenstoff-Nanoröhrchen. Obwohl sie in ihrer einfachsten Form nur aus einem zusammengerollten, ein Atom dicken Kohlenstoffnetz bestehen, sind die zwischen einem und 50 Nanometer dünnen Röhrchen zehn Mal zugfester als ein Stahldraht derselben Dicke. Und sie sind fast doppelt so hart wie Diamant, der als das härteste Material der Welt galt, ehe die Kohlenstoffröhrchen 1991 entdeckt wurden. Inzwischen gibt es die vielseitigen Winzlinge auch aus allen möglichen Materialien und in den verschiedensten Formen und mit entsprechend unterschiedlichen Eigenschaften. Je nach Material können sie mal stromleitend sein, oder aber als Halbleiter oder Isolator fungieren.

Ihre Stabilität macht sie zum beliebten Zusatz für Fahrzeugbestandteile wie beispielsweise Stoßstangen, für die Schäfte von Windrädern oder Betonbaustoffe. Aber auch Alltagsgegenstände wie Fahrradlenker, Fahrradhelme, Skier, Surfbretter und Sportschuhe enthalten heute schon Kohlenstoff-Nanoröhrchen. Wegen ihrer elektronischen Eigenschaften werden sie in vielen Elektronikbauteilen eingesetzt, beispielswiese in Laptop-Akkus, Touchscreens und Displays, aber auch in Brennstoffzellen. Auch normal geformte Nano-Metalloxide werden heute schon in leistungsfähigen Lithium-Ionen-Akkus eingesetzt, wo sie als isolierende Membranbeschichtung die beiden Akkuschichten voneinander trennen.

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Kohlenstoff-Nanoröhrchen in Lösung © Jack/ CC-by-sa 3.0

Keine Kennzeichnung nötig?

Aber egal ob einfache Partikel, Kugeln oder Röhrchen: Ausweichen können wir als Verbraucher solchen Nano-Inhaltsstoffen bisher kaum: Denn Produkte, die solche Nanopartikel enthalten, mussten bisher nicht ausdrücklich gekennzeichnet werden. Erst ab Sommer 2013 gilt in der EU eine Kennzeichnungspflicht für Nanopartikel in Kosmetika, ab 2014 dann auch für Lebensmittel. Alle anderen Produkte können – müssen aber nicht – darauf hinweisen, dass sie Nanopartikel enthalten.

Das aber könnte zum Problem werden, denn inzwischen häufen sich die Hinweise darauf, dass die nützlichen Helfer in die Umwelt, Nahrungskette und auch in unseren Körper gelangen können und dort eine ganze Menge Schaden anrichten…

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Nadja Podbregar
Stand: 08.03.2013

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Nanopartikel
Die unsichtbaren Helfer und ihre Schattenseiten

Zum Weiterlesen
Links zum Thema

Klein und ungemein nützlich
Was können Nanopartikel und wo stecken sie drin?

Die Form macht's
Nano-Kugeln und -röhrchen und ihre Anwendungen

Ab ins Wasser
Was passiert, wenn Nanopartikel in Gewässer gelangen?

Generationsübergreifende Folgen
Nanobelastung von Kleinkrebsen macht ihre Nachkommen übersensibel

Über Müll und Boden…
…in die Nahrungskette

Entzündungen und DNA-Schäden
Wie schädlich sind Nanopartikel für unsere Gesundheit?

Speere in der Zellmembran
Warum Nanoröhrchen Zellen schädigen

Helfer für Krankheitserreger
Nanopartikel fördern die Bildung von resistenten Keimen

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