Nanosilber: Fortschritte in der Analytik, Lücken bei Toxikologie und Exposition

Für nanoskalige Materialien wie Nanosilber konnte die Charakterisierung sowohl der verwendeten Nanopartikel als auch der Dosierung über viele Jahre nur unzureichend durchgeführt werden, unter anderem weil entsprechende chemisch-analytische und physikochemische Methoden nicht zur Verfügung standen bzw. genutzt werden konnten. Daher gibt es bislang nur wenige toxikologische Studien, bei denen Dosis-Wirkungsbeziehungen von nanoskaligen Silberformen adäquat experimentell untersucht wurden. Viele ältere Studien können somit nicht oder nur mit großen Einschränkungen zur Bewertung gesundheitlicher Risiken herangezogen werden. Die Tagung hat gezeigt, dass die vergangenen Jahre erhebliche Weiterentwicklungen im Bereich Analytik und physikochemische Charakterisiering von Nanomaterialien gebracht haben. Gleichzeitig wurde ein weiterer Bedarf bei der Validierung, der Standardisierung und der Bereitstellung von Referenzmaterialien identifiziert, wenn für die Bewertung von Nanosilber und anderen Nanomaterialien die gleiche Zuverlässigkeit wie für herkömmliche Chemikalien erreicht werden soll.

Die Erfahrung im Umgang mit unterschiedlichen Produkten, die Silbernanopartikel enthalten, zeigt, dass die analytischen Methoden entsprechend der jeweiligen Matrix-Partikel-Kombinationen angepasst werden müssen. Weiterhin werden je nach Einsatzzweck verschiedene Nanoformen von Silber mit anderen physiko-chemischen Eigenschaften verwendet. Dies ist toxikologisch bedeutsam, weil zum Beispiel die Beschichtung der einzelnen Partikel (Coating) die Wirkung auf Zellen und Gewebe ebenso beeinflusst, wie die Tatsache, ob  Silber metallisch, als Salz, in großen Aggregaten oder sogar im Verbund mit anderen Materialien als Komposit vorliegt. Es ist davon auszugehen, dass die toxischen Eigenschaften je nach Struktur der Partikel variieren. Für die Toxikologie bedeutet das: Erkenntnisse zur Wirkung auf die Gesundheit, die aus Studien mit einer bestimmten Nanoform von Silber gewonnen wurden, sind nicht unmittelbar auf andere Materialien übertragbar.

Bislang ist nicht vollständig bekannt, in welchem Umfang Verbraucher tatsächlich auf den verschiedenen Pfaden mit Silbernanopartikeln in Kontakt kommen. So zeigen Untersuchungen aus der Schweiz, dass bestimmte Sprays zwar Nanosilber enthalten können, dieses aber im versprühten Aerosol nicht enthalten war. In den untersuchten Nanosilbersprays wurden jedoch andere, nicht deklarierte Nanopartikel nachgewiesen. Ob Verbraucher signifikante Mengen von Silbernanopartikeln durch Inhalation aufnehmen, ist derzeit noch unklar. Wahrscheinlicher ist hingegen eine dermale Exposition. Die orale Exposition durch mit Nanosilber ausgerüstete Verpackungsmaterialien ist nach Meinung der Experten gering, da aus diesen nur wenig nanoskaliges Silber in Lebensmittel übergeht.

Grundsätzlich ist Silber ein Zellgift, in der Nanoform aber offenbar giftiger als in der Mikroskalierung. Das belegen Studien mit Zellkulturen und Wasserorganismen. Allerdings ist immer noch wenig bekannt über das Verhalten im Körper von Säugetieren. Untersuchungen zeigen, dass Silbernanopartikel nach einmaliger oraler Aufnahme bei Ratten teilweise die Darmbarriere überwinden, in die Blutbahn gelangen und sich insbesondere in Milz, Leber, Niere, Lunge sowie in geringerem Umfang in andere Organe verteilen. Hinsichtlich Geschwindkeit und Umfang der Ausscheidung sind die Daten teilweise widersprüchlich. Auch nach wiederholter oraler und inhalativer Gabe niedriger Dosen nanoskaliger Silberpartikel wurden keine sichtbaren Anzeichen für Auswirkungen auf die Gesundheit der Tiere beobachtet. In hoher Dosierung schädigten Nanosilberpartikel, genauso wie klassische Silberformen, diesen Untersuchungen zufolge offenbar jedoch die Darmflora. Eben falls sind pathologische Veränderungen an Leber und Nieren sowie der Lunge beschrieben worden. Werden Silbernanopartikel wiederholt in die Blutbahn gespritzt, dann reichern sie sich laut einer neuen Studie der niederländischen Gesundheitsbehörde RIVM hauptsächlich in bestimmten Zellen der Leber, vor allem jedoch in der Milz an. Dort wirken sie toxisch auf einzelne Zellpopulationen des Immunsystems. Zwar sind die Daten aus den Tierexperimenten nicht unmittelbar auf die Situation beim Menschen übertragbar. Sie zeigen jedoch, dass Nanosilber ein immuntoxisches Potential besitzen könnte.

Silber ist eine wirksame Waffe im Kampf gegen Krankheitserreger zur Behandlung bei großflächigen Wunden (Brandwundauflagen), aber auch zur Bekämpfung von Keimen z.B. in Schläuchen und Kathetern oder medizinischen Implantaten. Bisher ist allerdings nicht untersucht, ob die unkontrollierte, großflächige und niedrig dosierte Anwendung von Silber und Nanosilber in Alltagsprodukten zur Selektion von silberresistenten Mikroorganismen führt. Tatsächlich konnten zahlreiche resistente Bakterienstämme aus sehr unterschiedlichen Umwelten - unter anderem aus Kliniken - nachgewiesen und eingehend charakterisiert werden. Darunter sind auch pathogene Zoonoseerreger wie Salmonella typhimurium, Pseudomonas aeruginosa und Enterobacter cloacae. Häufig ist die Resistenz gegen Silber mit einer Resistenz gegen Antibiotika kombiniert. Ursache dafür ist, dass die Silberresistenz auf einer ringförmigen DNA, einem Plasm id, oder chromosomal vorliegen kann. In beiden Fällen tragen die DNA-Abschnitte oft auch die Gene für die Resistenz gegen andere antimikrobiell wirkende Substanzen. Diese Erkenntnis bestärkt die Auffassung des BfR, dass Silber als antimikrobiell wirksame Substanz nicht in breitem Umfang außerhalb klinischer Anwendungen in Verbraucherprodukten eingesetzt werden sollte, da Plasmide relativ leicht an andere Bakterienstämme weitergegeben werden können und somit nicht nur eine Silberresistenz, sondern auch eine Antibiotikaresistenz auf bisher nicht resistente Stämme übertragen werden kann. Derzeit liegen zu wenige gesicherte Daten für die Prävalenz von silberresistenten Mikroorganismen in der Umwelt vor und darüber, ob und wie sich diese Prävalenz durch einen vermehrten Einsatz von nanosilberhaltigen verbrauchernahen Produkten verändert wird. Auch ist bislang nicht ausreichend untersucht, wie in Textilien enthalten es Nanosilber langfristig auf die mikrobielle Hautflora wirkt. Erste von den Herstellern beauftragte Studien haben keine schädlichen Folgen aufgezeigt. Es besteht jedoch Konsens, das hier noch weitere Untersuchungen nötig sind. Der wissenschaftliche Austausch am BfR hat gezeigt, wo Risikoforschung und -bewertung zum Thema Nanosilber aktuell stehen und stellt damit einen wichtigen Schritt auf dem Weg zu mehr Sicherheit für die Gesundheit von Verbrauchern Verbraucher dar.