Was sind Nanopartikel?

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Definitionsgemäß sind Nanopartikel Teilchen mit einem Durchmesser von weniger als 100 Nanometern. Ein Nanometer entspricht einem Millionstel Millimeter. Das Wort „nanos“ stammt übrigens aus dem Griechischen und bedeutet Zwerg.

 

Zu den Nanopartikeln gehören sowohl in der Umwelt vorkommende Teilchen aus natürlichen Quellen, etwa aus Verbrennungsprozessen wie bei Waldbränden, als auch Partikel aus dem Feinstaub von Verkehrsabgasen sowie synthetisch hergestellte Teilchen wie zum Beispiel Titandioxid-Teilchen als UV-Schutz in Wandfarbe oder Sonnencremes. 

Synthetisch hergestellte Nanopartikel werden in neuartigen Technologien, in der Wissenschaft und in der Medizin mehr und mehr genutzt. Gleichzeitig müssen aber auch die gesundheitlichen Aspekte bedacht werden. Denn aufgrund ihrer Größe können Nanopartikel auch in den menschlichen Organismus eindringen. Haupteintrittspfade sind mit abnehmender Relevanz

  • die Lunge,
  • der Magen-Darm-Trakt und
  • die Haut.

Umso wichtiger ist daher fundiertes Wissen rund um Verbreitung und mögliche Wirkungen von Nanopartikeln auf die Umwelt und die Gesundheit.

Nanopartikel: Größe und Größenvergleiche

Ein menschliches Haar hat einen 800-mal größeren Durchmesser als Nanopartikel. Mit einem Durchmesser von maximal 100 Nanometern sind Nanoteilchen sehr viel kleiner als körpereigene Zellen wie etwa rote Blutzellen (8 Mikrometer, 8000 Nanometer) oder Makrophagen (Fresszellen, 20 Mikrometer, 20.000 Nanometer).

Viele Prozesse im menschlichen Körper laufen im nanoskaligen Bereich ab: So ist ein DNA-Strang (Strang unseres Erbguts) etwa 2 bis 12 Nanometer breit (aber bis zu fünf Zentimeter lang).

Etwas größer aber immer noch kleiner als 100 Nanometer sind Viren, die dank ihrer Größe in lebendige Zellen eindringen können.

Proteine liegen bei einer Größe von 1 bis 10 Nanometer, komplexe Proteinverbindungen können bis zu einige 100 Nanometer Größe erreichen.

Die Ionenkanäle der Zellen, über die Ionen durch die Zellmembran hindurch transportiert werden, liegen im Größenbereich zwischen 10 und 30 Nanometern, der durchlässige Bereich der sogennante Pore hat allerdings nur einen Durchmesser von etwa 2 Nanometern.

Ein menschliches Haar hat einen 800-mal größeren Durchmesser als Nanopartikel. Mit einem Durchmesser von maximal 100 Nanometern sind Nanoteilchen sehr viel kleiner als körpereigene Zellen wie etwa rote Blutzellen (8 Mikrometer, 8000 Nanometer) oder Makrophagen (Fresszellen, 20 Mikrometer, 20.000 Nanometer).  Viele Prozesse im menschlichen Körper laufen im nanoskaligen Bereich ab: So ist ein DNA-Strang (Strang unseres Erbguts) etwa 2 bis 12 Nanometer breit (aber bis zu fünf Zentimeter lang).  Etwas größer aber immer noch kleiner als 100 Nanometer sind Viren, die dank ihrer Größe in lebendige Zellen eindringen können.  Proteine liegen bei einer Größe von 1 bis 10 Nanometer, komplexe Proteinverbindungen können bis zu einige 100 Nanometer Größe erreichen.  Die Ionenkanäle der Zellen, über die Ionen durch die Zellmembran hindurch transportiert werden, liegen im Größenbereich zwischen 10 und 30 Nanometern, der durchlässige Bereich der sogennante Pore hat allerdings nur einen Durchmesser von etwa 2 Nanometern.
Größenvergleich von Nanopartikeln und biologischen Strukturen
© Lungeninformationsdienst/Helmholtz Munich

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Wissenschaftliche Beratung:

Dr. Tobias Stöger, Helmholtz Munich, Institut für Lungenbiologie

Quellen:

Letzte Aktualisierung: 25.11.2021

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