Das Unsichtbare durchschauen

5. August 2013

Wenn uns neue Technologien buchstäblich zu Leibe rücken, wird die Diskussion um ihre Chancen und Risiken verschärft. So stehen Anwendungen der Nanotechnologie in Medizin, Ernährung und Kosmetik besonders in der öffentlichen Diskussion. Unsere Autoren haben beobachtet, dass dabei nicht allein wissenschaftliche Fakten eine Rolle spielen.

Text: Wolfgang M. Heckl und Marc-Denis Weitze

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Helfer im Zwergenreich: Nanopartikel (grau) verhindern, dass die Baumwollfasern nass oder schmutzig werden.

Strukturen, die um das 10 000-Fache kleiner sind als der Durchmesser eines menschlichen Haares – das ist das Arbeitsgebiet der Nanowissenschaftler, deren typische Maßeinheit der Nanometer ist: ein millionstel Millimeter. Von der Nanowissenschaft – der Name leitet sich vom griechischen Wort nános (Zwerg) ab – verspricht man sich unter anderem neue Materialien, Oberflächen mit Eigenschaften nach Maß und Maschinen von der Größe eines Moleküls. So revolutionär die Aussichten sind, so tief greifende gesellschaftliche Fragestellungen werden dabei aufgeworfen. Fragen, auf die es keine richtigen oder falschen Antworten gibt.

Nach Jahren intensiver und – zumal in Deutschland – äußerst erfolgreicher Forschung befinden wir uns nun in einer Phase, in der neue Nanoprodukte auf den Markt kommen: Tatsächlich gibt es bereits mehrere Hundert Artikel, die synthetische Nanopartikel enthalten, also Teilchen mit Abmessungen im Bereich von millionstel Millimetern. Tennis- und Golfschläger werden durch Nanozusätze im Kunststoff stabiler, Sonnencremes bieten mit Nanopartikeln aus Titandioxid einen besonders guten Schutz vor UV-Strahlung, Textilien wirken mit Silber-Nanoteilchen antimikrobiell, Lebensmittel bleiben dank Nanoverpackungen länger frisch. Druckertoner oder Kolloide, ebenfalls „Nano“, gibt es schon seit Jahren.

Die Forschung provoziert Fragen, auf die es keine richtigen oder falschen Antworten gibt

„Nano“ könnte man dadurch kennzeichnen, dass besondere Funktionalitäten aufgrund besonderer Eigenschaften von Materie auf der Skala von Atomen und Molekülen entstehen. Das gilt sowohl für unbelebte als auch für lebende Systeme. Das zunehmende Verständnis von Nanosystemen findet nun erstmals Anwendung im komplexen Bereich von selbstorganisierten, lebenden Systemen, mithin in der Nanomedizin.

So hoch die Potenziale, so groß die Unsicherheiten. Nanoteilchen haben spezifische Stärken, bergen aber auch neue Risiken. So stehen in der Nanomedizin Visionen von winzigen Transportkapseln, die Medikamente zielgenau im Körper absetzen sollen, Fragen gegenüber, was mit den Nanopartikeln nach getaner Arbeit geschieht. Die winzigen Partikel können Zellmembranen durchdringen, sich möglicherweise in Organen anreichern oder im Atemtrakt Entzündungen hervorrufen.

Nanoobjekte hat es schon gegeben, lange bevor man sie so nannte. Entsprechend ist im Grunde jede Medizin auch nanobasiert, wenn sie nach den molekularen Ursachen von Krankheiten sucht. Die molekulare Wechselwirkung von Antigen und Antikörper, die Kraft, die zwischen beiden wirkt, ist Nanotechnologie in der Medizin und trägt etwa zur Medikamentenentwicklung bei. Drug-Delivery-Systeme mögen den Weg zu einer personalisierten Medizin ebnen.

Ein anderes Feld, auf das viel gesetzt wird, ist nanobasierte Krebstherapie. Hier sind die Erwartungen und Hoffnungen besonders groß. So wurden in den vergangenen Jahren nanoskalige Systeme entwickelt, die pharmazeutische Wirkstoffe effektiv im Körper verteilen und an die richtigen Stellen bringen. Die bis zur Zulassung für bestimmte eingeschränkte Indikationen vorangeschrittene Nanopartikel-Krebstherapie der deutschen Firma MagForce ist hier ein Beispiel. Medikamente, die in Lipidvesikeln enthalten sind, gibt es bereits. Auch können Nanopartikel auf der Basis von Polysacchariden oder Polymeren als Träger dienen. Idealerweise gelangt der Wirkstoff auf diese Weise nicht nur an den richtigen Ort, sondern wird auch zu einer vorherbestimmten Zeit freigesetzt.

Ausgewogene Kommunikation tut not, um Realität und Fiktion klar voneinander zu trennen

In Zukunft erhofft man sich durch ein molekulares Verständnis für die Ursachen von Krankheiten unter anderem bessere Heilungschancen für zerstörtes Gewebe, indem Nanomaterialien und adulte Stammzellen zum Aufbau neuer Haut, neuer Knochen, Nerven oder neuen Blutgewebes eingesetzt werden. Auch die Selbstorganisation lässt sich für die Nanomedizin eines Tages nutzen, wenn man etwa Prozesse der Wundheilung besser versteht.

Neben der Therapie wird die Diagnostik durch Nanoforschung vorangebracht, etwa im Bereich bildgebender Verfahren – supramolekulare Systeme für die Röntgen- und NMR-Diagnostik sind heute schon ganz selbstverständlich im Einsatz. Nanoskalige Diagnoseeinheiten sollen schnelle und einfache medizinische Untersuchungen ermöglichen. Auf der Basis von DNA oder RNA sind zum Beispiel Biosensoren für Nukleinsäuren und Proteine denkbar. Oder die Informationsverarbeitung mit DNA-basierten Reaktionsnetzwerken, die komplexe Mischungen von Biomolekülen analysieren. Nanomaterialien und Nanooberflächen bieten neue Möglichkeiten für Implantate und Prothesen.

„Medikamente ohne Nebenwirkungen, Heilung für Krebs, für Herz-Kreislauf-Erkrankungen, langlebige Implantate für Knochen, Zähne oder zur Stimulanz neuronaler Aktivitäten versprechen eine gesunde Zukunft und klingen fast zu idealistisch, um wahr zu sein“, sagt die Stuttgarter Risikoforscherin Antje Grobe. So etwa sind Nanomaschinen und -roboter, die in der Blutbahn arbeiten, bis heute Zukunftsmusik – aber besonders öffentlichkeitswirksam.

Ausgewogene Information und Kommunikation zu Methoden, Nutzen und Risiken der Nanomedizin tun not. Nicht zuletzt, um hier Realität und Fiktion klar voneinander zu trennen. Zwar wird uns die Nanomedizin nicht in Supermenschen verwandeln, aber in Zukunft vielleicht die oben erwähnten Drug-Delivery-Systeme revolutionieren, wenn Medikamente – in Nanopartikeln verpackt – aufgrund von Oberflächenerkennungsmerkmalen gezielt Körperzellen am gewünschten Wirkort finden.

„Nano“ diente im Forschungsraum als probater förderpolitischer Begriff, doch hinsichtlich Fragen der Produkteinordnung und des Verbraucherschutzes bedarf es genauerer Definitionen. Das stellt sich als schwierig heraus. Sollen Nanopartikel allein durch ihre Abmessungen definiert werden, oder sind – etwa für eine toxikologische Bewertung – eher ihre Funktion und Reaktivität relevant? Reichen die üblichen mengenbezogenen Definitionen von Schwellenwerten nach dem Grundsatz, dass die Dosis das Gift macht, bei „Nano“ aus? Oder muss man neben der Gewichtsmenge auch die Zahl und die Oberfläche der Teilchen als neue relevante Maßstäbe anlegen, da diese Maße die Reaktivität bestimmen?

Im Oktober 2011 hat die EU-Kommission einen Definitionsvorschlag für Nanomaterial vorgelegt: „Nanomaterial ist ein natürliches, bei Prozessen anfallendes oder hergestelltes Material, das Partikel in ungebundenem Zustand, als Aggregat oder als Agglomerat enthält und bei dem mindestens 50 % der Partikel in der Anzahlgrößenverteilung ein oder mehrere Außenmaße im Bereich von 1 nm bis 100 nm haben. […] Abweichend […] sind Fullerene, Graphenflocken und einwandige Kohlenstoff-Nanoröhren mit einem oder mehreren Außenmaßen unter 1 nm als Nanomaterialien zu betrachten.“

Das klingt zunächst plausibel, bietet jedoch verschiedene Ansatzpunkte für Kritik: Diese Definition stellt Partikel einer bestimmten Längenskala unter Generalverdacht. Eine scharfe Grenze wie 100 Nanometer ist willkürlich. Wieso nicht 30 oder 500 Nanometer? Wäre es nicht sinnvoller, einen Katalog risikorelevanter Materialeigenschaften zu entwickeln?

Solche Definitionsfragen mögen auf den ersten Blick als abstrakt erscheinen, sie sind es aber keineswegs! So tritt in diesem Jahr eine neue Kosmetikverordnung auf EU-Ebene in Kraft, nach der alle Bestandteile in Form von Nanomaterialien eindeutig in der Liste der Inhaltsstoffe aufgeführt werden müssen: „Den Namen dieser Bestandteile muss das Wort ‚Nano‘ in Klammern folgen“, so der Wortlaut in diesem Papier.

Von Nanotechnologie hat mehr als die Hälfte der Europäer noch nichts gehört. In Deutschland ist die Informationslage zwar besser, aber selbst hier hat mehr als ein Drittel der Bevölkerung keine Vorstellung von der Nanotechnologie, wie aktuelle Eurobarometerbefragungen zeigen. Immerhin lässt sich für Deutschland beobachten, dass die Einstellung der Verbraucher immer noch mehrheitlich positiv ist – auch wenn zunehmendes Wissen eine größere Differenzierung der Bewertungen je nach Anwendungsbereich bewirkt. Der Anteil derer, die sich mit einer pauschalisierten Bewertung schwertun, ist beträchtlich.

Wie wird sich die öffentliche Meinung entwickeln? Einschlägige Studien zeigen durchgängig, dass mehr Information nicht automatisch mehr Zustimmung bewirkt, sondern eher zu einer Polarisierung von bestehenden positiven oder negativen Einstellungen führt. Solche Studien machen auch immer wieder deutlich, dass das Verhältnis zur Nanotechnologie von sehr vielen verschiedenen Faktoren abhängt. Bestehende Bedenken kann Kommunikation kaum aus dem Weg räumen, da sie auf grundlegenden Ängsten und Einstellungen der Menschen beruhen. Und diese wiederum haben sich als bemerkenswert stabil erwiesen.

Immer weitere Studien machen die Situation eher unübersichtlicher

Es hat schon mehrere Wellen medialer Aufmerksamkeit gegeben, deren Ausgangspunkt weniger konkrete Gefahren waren als Stellungnahmen und Positionspapiere, in denen diese Gefahren beschworen wurden: So wurde ein Hintergrundpapier Nanotechnik für Mensch und Umwelt des Umweltbundesamts, das im Oktober 2009 erschienen ist, von vielen Medien als Warnung vor der Nanotechnologie interpretiert. Zum Beispiel hieß es am 21. Oktober 2009 auf Seite 1 der SÜDDEUTSCHEN ZEITUNG ebenso wie auf SPIEGEL ONLINE: „Umweltbundesamt warnt vor Nanotechnologie“. Nach ein paar Stunden der Recherche konnte dieses Onlineportal die Sache schon realistischer einschätzen: „Umweltamt relativiert Nano-Warnungen“. In der TAGESZEITUNG vom 23. Oktober 2009 brachte es dann ein Bericht des Wissenschaftsjournalisten Niels Boeing auf den Punkt: „Die Nanotechnik birgt einige Risiken. Das allerdings ist seit Langem bekannt und nur die halbe Geschichte.“

Das Sondergutachten Vorsorgestrategien für Nanomaterialien des Sachverständigenrats für Umweltfragen las sich zwei Jahre später ähnlich: Anlass für die Anwendung des Vorsorgeprinzips müsse bereits die vorliegende „abstrakte Besorgnis“ sein. Es wundert da kaum, wenn Ökoverbände nicht nur mehr Transparenz fordern, sondern erst mal Nanomaterialien aus Lebensmitteln und Kosmetik ganz verbannen wollen, bis deren Ungefährlichkeit nachgewiesen ist. So ist die Verwendung von Nanoteilchen in Naturland-zertifizierten Lebensmitteln und Kosmetika verboten.

Das acatech-Themennetzwerk Nanotechnologie beobachtet seit längerer Zeit die Diskussion um Chancen und Risiken der Nanotechnologie sowie die merkwürdige Situation, dass durch immer weitere Studien die Situation eher unübersichtlicher wird. Daher haben wir uns entschlossen – gemeinsam mit Leopoldina und Akademienunion –, die Anwendungen in den Blick zu nehmen, die uns Menschen unmittelbar betreffen: In Medizin, Kosmetik und Ernährung rücken Nanotechnologien den Konsumenten buchstäblich zu Leibe.

Dabei stellen sich viele Fragen zu Chancen, Risiken und Problemlösungen: Was können wir uns von der Nanomedizin erhoffen? Wie wirken Nanomaterialien in Kosmetik? Wie schmeckt „Nano“ – und ist es gesund? Müssen wir auch bei Verbraucherprodukten künftig den Beipackzettel lesen? So fand Ende 2010 in München ein Akademiensymposium statt, dessen Ergebnisse vor Kurzem als Sammelband veröffentlicht wurden. Neben der Darstellung der wissenschaftlich- technischen Chancen und Herausforderungen nahm dabei insbesondere die Diskussion von Kommunikationsaspekten breiten Raum ein.

Der Stuttgarter Techniksoziologe Ortwin Renn und seine Kollegin Antje Grobe benannten dabei drei Punkte, die für einen konstruktiven Umgang mit Nanotechnologien (wie auch mit jenem anderer neuer Technologien) wichtig sind: Erstens stellten sie klar, dass Wissen heute zwar zunehmend mehrdeutig und unsicher ist, aber keineswegs beliebig. Im Rahmen der Risikobewertung ist es vor allem wichtig, die Bandbreite des methodisch noch vertretbaren Wissens abzustecken und das Absurde von dem Möglichen, das Mögliche von dem Wahrscheinlichen und das Wahrscheinliche von dem Sicheren zu trennen.

Will man Risiko rational beurteilen, muss man das beste systematische Wissen einbinden

Zweitens hoben Renn und Grobe hervor, dass Expertenwissen und Laienwahrnehmung eher als einander ergänzend denn als gegensätzlich eingestuft werden sollten. Die Risikoakzeptabilität könne nicht durch Fachwissen bestimmt werden, aber angemessenes Fachwissen sei die notwendige Voraussetzung, um zu einem wohlüberlegten Urteil über Akzeptabilität kommen zu können. Verantwortliches Handeln müsse sich daran messen, wie sachlich adäquat und moralisch gerechtfertigt Entscheidungen angesichts von Unsicherheiten getroffen werden. Wenn man Risiko rational und fair beurteilen möchte, sei es unabdingbar, sowohl ethisch gerechtfertigte Bewertungskriterien und -standards anzuwenden als auch das beste zur Verfügung stehende systematische Wissen einzubinden.

Drittens beruhen Entscheidungen über die Zumutbarkeit von Risiken letztendlich immer auf einer subjektiven Abwägung, in die Wissen und Werte eingehen. Ein Diskurs ohne systematische Wissensgrundlage bleibt leeres Geschwätz, ein Diskurs, der die moralische Qualität der Handlungsoptionen ausblendet, verhilft der Unmoral zum Durchbruch, wie es Renn und Grobe formulierten. Moralität und Sachkompetenz sind beide gleichgewichtig in den Risikodiskurs einzubinden.

Das Akademiensymposium wurde im Zentrum Neue Technologien (ZNT) des Deutschen Museums abgehalten – einem denkbar gut geeigneten Ort: Die im Jahr 2009 eröffnete Ausstellung zur Nano- und Biotechnologie vermittelt einen breiten Überblick über dieses Feld. An bestimmten Stellen finden sich fachlich tiefer gehende Exkurse. Zu gesellschaftspolitischen Fragen zeigen Medienstationen verschiedene Sichtweisen auf und liefern den Besuchern Argumente für deren eigene Antworten.

Um den Forschungsprozess unmittelbar zu vermitteln, gibt es in der Ausstellung verschiedene Labore, unter anderem ein Mitmachlabor, in dem Besucher selbst Experimente ausführen können. Schon seit 2005 präsentiert das Deutsche Museum im gläsernen Labor Wissenschaft live in der Öffentlichkeit. Inmitten der Ausstellungen findet nun Nanoforschung statt, arbeiten Doktoranden an ihrem Instrument und stehen Museumsbesuchern Rede und Antwort. Dieser Ansatz erzeugt eine ganz neue Art von Vorbildern: Jugendliche, die über eine Karriere in der Forschung nachdenken, haben die Möglichkeit, jungen Wissenschaftlern zu begegnen.

Die Forscher wiederum werden begreifen, dass Kommunikation ein selbstverständlicher Teil ihres Berufs sein muss. Eine Evaluationsstudie zum gläsernen Labor hebt hervor, dass dieser Ausstellungsbereich von den Besuchern nicht nur sehr positiv bewertet, sondern auch als Anregung empfunden wird, sich mit dem Thema Nanotechnologie weiter zu beschäftigen. Auch wurde dieses innovative Konzept bereits exportiert – als Koordinator des EU-Projekts „Nano-ToTouch“ unterstützte das Deutsche Museum andere Science Centers und Museen dabei, in Kooperation mit örtlichen Universitätspartnern ähnliche gläserne Labore einzurichten. In ganz Europa wird nun diese neue Art von Wissenschaftskommunikation betrieben. Diese Verflechtung von Dialog und Forschung ist eine direkte Antwort auf die Forderung nach mehr Transparenz und Zugänglichkeit in der Wissenschaft.

Hier wird gezeigt, wie die aktuelle Forschung selbst geschieht. „Wissenschaftler zum Anfassen“ also – bereit zum Dialog zur eigenen Motivation und über die eigene Arbeit. Zusätzlich bietet das Veranstaltungsforum eine fachübergreifende Plattform für Vorträge, Tagungen, Diskussionsrunden sowie Bürgerdialoge.

Akademien und Museen sind gute Plattformen, um einen Dialog mit der Öffentlichkeit zu begleiten

Science Centers und Museen sind für solche Aktivitäten ein ideales Forum. Sie präsentieren Informationen in einer neutralen Umgebung und bieten dadurch die Möglichkeit, Ideen auszutauschen und einen öffentlichen Diskurs zu führen. Aus diesem Grund hat das Deutsche Museum in letzter Zeit mit einer Vielzahl von Methoden versucht, die Besucher aktiv einzubinden. Im ZNT wird deutlich gemacht, dass nicht alles, was man tun kann, auch sinnvoll zu tun ist. Jeder Bürger ist dazu aufgerufen, die Zukunft mitzugestalten. Denn zukünftige Technologie entwickelt sich – so der Ansatz des Deutschen Museums – innerhalb einer Kultur und nicht allein im Labor.

Es kann in der Debatte um „Nano“ nicht einfach darum gehen, Verbraucher von den Segnungen der „Nanoprodukte“ zu überzeugen. Vielmehr müssen die Hersteller und die Kommunikatoren echte Vorteile gegenüber möglichen Risiken herausstellen und dabei die Bedenken und Wünsche der Verbraucher beherzigen. Die Wissenschaftler sind gefordert, auf die Menschen zuzugehen, sie an ihrem Wissen und an ihrer Motivation, Antworten für die zukünftigen Herausforderungen unserer Gesellschaft zu finden, teilhaben zu lassen. Mit den Akademien und Vermittlungsplattformen wie dem Deutschen Museum verfügen wir aber heute schon über eine gute Ausgangsbasis, solch einen Dialog über Innovationen zu begleiten und zu gestalten.

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