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Nanomoleküle.
7. November 2024

Die Welt im Kleinsten verstehen

Von Schrödingers Katze
Naturwissenschaft
Nanotechnologien befassen sich mit den Eigenschaften von Atomen und Molekülen im Nanometerbereich – und sind mit vielen Hoffnungen, aber auch Ängsten verbunden.

Will man mehr zu Nanotechnologien wissen, ist man bei Eva-Kathrin Ehmoser an der richtigen Stelle. „Das Thema begleitet mich schon lange und liegt mir sehr am Herzen“, sagt die Universitätsprofessorin für Nanowissenschaften und Institutsleiterin der Synthetischen Bioarchitekturen an der BOKU Wien. Manch eine*r mag den Begriff „Nano“ gehört haben, aber was sind Nanotechnologien überhaupt? „Nano ist eine Dimension, in der die Moleküle einzeln interagieren, da fangen wir auf der Ebene des Periodensystems an, also mit einzelnen Atomen, die zu Molekülen zusammengeschlossen sind und die als Zucker, Proteine und Fette unsere Welt ausmachen. Wenn wir die Welt in ihrem Kleinsten verstehen, können wir sie im Großen gestalten“, erklärt Eva-Kathrin Ehmoser. Für sie stellen Nanotechnologien „die grundlegende Ebene des Lebens“ dar.

Nanotechnologien – ein Milliardstel Meter

Dabei gibt es nicht „die“ eine Nanotechnologie, sondern es werden darunter verschiedene Technologien aus den Bereichen Physik, Chemie oder Biologie verstanden, die sich die besonderen Eigenschaften von Atomen und Molekülen im Nanometerbereich zunutze machen bzw. diese beobachten. Konkrete Abmessungen sind hier relevant: „Nano ist die Bezeichnung einer Dimension, ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter“, erklärt Ehmoser. Der Begriff „nano“ stammt aus dem Griechischen (nannos oder nanos) bzw. dem Lateinischen (nanus) und bedeutet „Zwerg“. Gerade aufgrund dieser geringen Größe sind Nanoteilchen, die mit dem freien Auge nicht sichtbar sind, quasi überall zu finden, sagt die Expertin weiters: „Letztlich ist alles um uns herum und in uns ‚nano‘.“

Viele Anwendungsbereiche

Mit Nanotechnologien werden aktuelle viele Hoffnungen verbunden: Bereits jetzt werden Produkte in verschiedenen Bereichen – wie Lebensmittel, Kosmetika, Bekleidung oder IT-Anwendungen – mit Hilfe von Nanotechnologien hergestellt und in der Gesundheit sowie Umwelt spielen diese ebenso eine Rolle. Eva-Kathrin Ehmoser nennt die Chemotherapie als Beispiel: Diese tötet auch gesunde Zellen – und Nanotechnologien könnten hier Abhilfe schaffen: „Eine Hoffnung in Bezug auf Nanotechnologien ist, dass diese gezieltere Wirkungen von Chemotherapeutika ermöglichen:  Teilchen, die genauer wissen, wo sie im Körper ‚andocken‘ sollen und dort gezielt wirken.“

Die Expertin kennt weitere Anwendungsgebiete: So kann man in der Forschung etwa kleinste Teilchen herstellen, die leuchten und wie Antennen Licht sammeln und auf eine Wellenlänge übersetzen, die gut sichtbar wird: Eva-Kathrin Ehmoser sagt dazu: „Nanoskopische Restlichtverstärker sozusagen. Das wäre ein Beispiel für eine Anwendung, wo ich leuchtende Punkte für Markierungen in der bildgebenden Diagnostik herstelle. Oder neue Tinten, die ich nur als ‚Fingerabdrücke‘ für die Markierung anderer Materialien einsetze.“ Ein weiter wichtiger Bereich ist der Einsatz von Nanomaterialien in der Landwirtschaft. „Wie schön wäre es, wenn wir Pestizide durch ganz gezielte Nanomaterialien ersetzen, die durch kontrollierte Regulation das Wachstum unerwünschter Pflanzen reduzieren – und das ohne Insekten zu vergiften oder Ökosysteme zu beinträchtigen?“ Genau das könnte künftig dank Nanotechnologien möglich sein.

Transparenz und Regulierungen

Neue Technologien stellen oft die Frage von potenziellen Gefahren in den Raum. Können Nanotechnologien für Menschen also bedrohlich sein? Die Expertin erinnert zuerst daran, dass Nanopartikel aufgrund ihrer geringen Größe in der Lage sind, die biologischen Barrieren – also Haut, Lungenschleimhaut und Blut-Hirn-Schranke – durchzubrechen. Darüber hinaus sagt sie: „Die unpopuläre Antwort ist: es kommt darauf an, Nano ist an sich weder gefährlich noch ungefährlich. Es braucht daher sinnvolle Maßnahmen und Gesetze, die Forschung zu Nanotechnologien einschätzen, regulieren und überwachen.“ Manche bezeichnen die Euphorie hinsichtlich Nanotechnologien als Naivität oder Technikgläubigkeit, das weiß auch Eva-Kathrin Ehmoser. Sie plädiert dafür, Nanotechnologien als Chance zu sehen, um Zusammenhänge unserer Welt besser zu verstehen. Ihr Wunsch: „Ich hoffe, dass diese Technologie nicht auf den Zweck der Gewinnmaximierung einzelner Unternehmen oder Interessensverbände reduziert wird oder der Entwicklung neuer Waffentechnologien dient.“

Universitätsprofessorin für Nanowissenschaften Eva-Kathrin Ehmoser
Eva-Kathrin Ehmoser ist Universitätsprofessorin für Nanowissenschaften und Institutsleiterin der Synthetischen Bioarchitekturen an der BOKU Wien. © Haroun Moalla

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