Sicherere Nanopartikel für Druckfarben und Pigmente
Nanopartikel sind winzige Teilchen mit einer Größe zwischen 1 und 100 Nanometern (zum Vergleich: menschliches Haar weist eine Breite von 80 000 Nanometern auf). Als Brücke zwischen Schüttgut und atomigen Molekülen weisen Nanopartikel einzigartige Eigenschaften und ein unbegrenztes Anwendungspotenzial auf, dass von der Medizin bis hin zur Elektronik reicht. Mit interessanten Möglichkeiten geht jedoch ein Risiko einher, das bei hochreaktiven Teilchen besteht, die klein genug sind, um Zellmembranen zu durchqueren. Die Druckfarben- und Pigmentindustrie bspw. greift auf potenziell giftige Nanopartikel wie unter anderem Titandioxid (TiO2), Zinkoxid (ZnO), Silber (Ag) sowie als „Quantendots“ bezeichnete Nanostrukturen zurück. Im Rahmen der EU-finanzierten Initiative NANOMICEX (Mitigation of risk and control of exposure in nanotechnology based inks and pigments) wurden die Risiken für die Produktion und Handhabung nanobasierter Druckfarben und Pigmente beurteilt und sicherere Alternativen entwickelt. Die Untersuchungen ergaben, dass ZnO, Ag und Nanoverbundwerkstoff-Quantendots für Arbeitnehmer potenziell gefährlich sind. Um deren Toxizität zu reduzieren, modifizierten Forscher die Oberflächen der Nanopartikel. Dies wurde erreicht, indem ein Protein mit der Bezeichnung Rinderserumalbumin an einer siliziumbeschichteten ZnO-Verbindung angebracht wurde und indem Quantendots mit Glukose überzogen wurden. Keine der abgezielten Ag-Modifikationen funktionierte jedoch und es wurde bewiesen, dass die Toxizität der äußerst geringen Größe (von nur ein paar Nanometern) zugrundeliegt. Im Zuge von NANOMICEX kam man zu dem Schluss, dass größere Ag-Nanopartikel hergestellt werden sollten, um deren Toxizität für Zellen zu verringern. Eine weitere wichtige Frage im Rahmen von NANOMICEX war, ob Arbeitnehmer in Druckfarben- und Pigmentwerken Schwebstoffnanopartikeln ausgesetzt sind. Die Forscher stellten fest, dass für Arbeitnehmer bei der Handhabung von pulverförmigem Material das Risiko besteht, Nanopartikel einzuatmen; Atemgeräte, Filter und Schutzkleidung boten allerdings einen guten Schutz. Im Zuge von NANOMICEX wurden vier Fallstudien durchgeführt, um zu prüfen, ob diese Nanopartikelmodifikationen und Sicherheitsprotokolle in einem industriellen Maßstab implementiert werden könnten. Es wurde festgestellt, dass ZnO- und Quantendot-Modifikationen sicher und kosteneffektiv sind und diese sich nicht auf die wichtigen Nanopartikeleigenschaften auswirken. Diese Nanomaterialien eignen sich daher für die Herstellung von Pigmenten und Druckfarben in einem industriellen Maßstab. Die NANOMICEX-Sicherheitsmaßnahmen werden die europäische Wettbewerbsfähigkeit in der Druckfarben- und Pigmentindustrie verbessern und gleichzeitig der Gesundheit von Arbeitnehmern zugutekommen, die Nanopartikeln ausgesetzt sind.
Schlüsselbegriffe
Nanopartikel, Druckfarben, Pigmente, nicht toxisch, Fallstudien
