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Sonnenschutz und Nanopartikel - FAQ

Nanopartikel in Sonnenschutzmitteln sind ein Aufreger. Immer wieder machen Leserinnen und Leser in Zuschriften und Facebook-Postings ihrem Ärger über Nanopartikel Luft. Doch was bedeutet „Nano“ in diesem Zusammenhang überhaupt? Und wie gefährlich sind die Miniteilchen für Gesundheit und Umwelt?

Was versteht man unter dem Begriff „Nano“?
"Nano“ stammt vom griechischen Wort für "Zwerg“ (nános) und bezeichnet den milliardsten Teil einer Einheit. Ein Nanometer (abgekürzt 1 nm) ist somit ein Milliardstel Meter. Sichtbar machen kann man solche Teilchen mithilfe eines Elektronenmikroskops. Als Nanostoffe werden ganz allgemein Partikel bezeichnet, die ungefähr 1 bis 100 nm groß sind.

Was genau sind Nanopartikel?
Partikel, auch Nanopartikel, sind dreidimensionale Gebilde. Grob umschrieben können die Teilchen in Gestalt von Kugeln, langen Fasern oder sehr dünnen Flächen vorkommen. Die Frage ist, welche der drei Dimensionen (Länge, Breite, Höhe) herangezogen werden, um ein Partikel als Nanopartikel zu bezeichnen. Genügt es, wenn eine der drei Dimensionen klein genug ist, um das ganze Partikel als Nanopartikel zu bezeichnen? Die einzelnen Teilchen können zudem als mehr oder weniger fest aneinander gebundene Agglomerate vorliegen, die dann insgesamt größer als „Nano“ sind. Es gibt also sehr viele verschiedene Formen, die ein Nanomaterial theoretisch annehmen kann. Praktisch gelten für Biozide, Lebensmittel und Kosmetika in der EU noch dazu unterschiedliche Richtlinien, was Nano ist und was nicht.

Was ist die offizielle Definition für „Nano“?
Schon bei einem einzelnen Partikel ist es also manchmal schwer, zu entscheiden, ob es nun per Definition ein Nanopartikel ist oder nicht. Die wahre Schwierigkeit besteht aber darin, die Entscheidung „Nano“ oder „nicht Nano“ für ein Gemenge vieler Partikel zu treffen. Eine Ansammlung von partikulärem Material ist nämlich immer eine Mischung von Partikeln unterschiedlicher Größe. Man stelle sich zum Beispiel eine Handvoll Reiskörner vor – auch die sind nicht alle genau gleich groß.

Wie untersucht man auf Nano-Inhaltstoffe?
Es gibt bis jetzt keine einheitlich angewandte Methode zur Bestimmung, ob ein Stoffgemisch per Definition „Nano“ ist oder nicht. Stichproben von Stoffen können unter dem Elektronenmikroskop betrachtet werden und es kann gesagt werden, ob in der beobachteten Stichprobe Nanopartikel enthalten sind. Diese qualitative Aussage lässt aber keinen quantitativen Schluss zu: Welchen Anteil an der Gesamtmenge die Nanopartikel haben, kann so nicht bestimmt werden. Die Elektronenmikroskopie ist eine zweidimensionale Darstellung von dreidimensionalen Partikeln – auch dadurch können Fehler bei der Bestimmung der Dimensionen eines Partikels entstehen.

Mittels ICP-MS (einer Variante der Massenspektroskopie) könnte eine quantitative Aussage getätigt werden, denn mit dieser Methode kann man Masseteilchen zählen. Gültig ist die Aussage aber nur, wenn alle Teilchen genau gleich groß und genau gleich schwer sind. Das ist bei Nanopartikeln nicht immer der Fall.

Sind Nanoteilchen giftig?

Müssen Nanopartikel in Produkten deklariert werden?
Es liegt keine hundertprozentige Methode zur Quantifizierung von Nanopartikeln vor. Deshalb gibt es lediglich eine EU-Empfehlung aus dem Jahr 2011. Demnach ist eine Substanz dann als „Nano“ zu bezeichnen, wenn mindestens die Hälfte der Partikel unter die Definition von „Nano“ fällt.

Warum ist „Nano“ ein Thema beim Sonnenschutz?
UV-Filter können chemischer oder physikalischer Natur sein. In beiden Fällen gibt es Materialien, die in die Kategorie der Nano-Materialien fallen. Chemische UV-Filter absorbieren das Sonnenlicht und wandeln es in Wärme um. Physikalische Filter wirken wie kleine Spiegel, die auf der Haut liegen und das Sonnenlicht reflektieren. Je größer diese Teilchen sind, umso klebriger ist die Creme und umso stärker färbt sie die Haut weiß. Da dieser „Weißel-Effekt“ von Konsumenten nicht erwünscht ist, wurden immer kleinere Partikel entwickelt. Diese wenige Nanometer kleinen Teilchen lassen sich nun besser auf der Haut verteilen und sind nahezu durchsichtig. Hautgefühl und Komfort haben sich somit verbessert. Auch die Wirkung gegen UV-Strahlung ist bei Nano-Teilchen besser als bei den größeren Partikeln. Die Entwicklung von Produkten mit hohem UV-Schutz auf Basis physikalischer Filter war erst durch die Entwicklung der Nano-Titandioxid-Partikel möglich.

UV-Filter, Farbstoffe und Konservierungsstoffe werden jedoch, falls sie „Nano“ sind, in der EU anders geregelt als alle anderen Nanomaterialien. Das Kosmetikrecht betrachtet diese drei Stoffgruppen gesondert. Hier gelten Positivlisten. Nur die ausdrücklich erwähnten Stoffe dürfen in definierten Mengen eingesetzt werden.

Ist nur dort „Nano“ drin, wo „Nano“ draufsteht?
Die einfache Antwort: Nein. Auch wenn kein Inhaltstoff mit dem Zusatz „Nano“ in der Liste der Inhaltstoffe zu finden ist, können Partikel in Nano-Größe im Produkt enthalten sein. Warum? Zum einen gilt, dass nur absichtlich zugefügte Nanostoffe als solche deklariert werden müssen. Auch wenn ein Inhaltstoff nur einen geringen Anteil an Nanopartikeln aufweist, müssen diese nicht ausdrücklich deklariert werden.

Die genaue Definition gemäß VO (EU)1223 (2009) lautet: „Nanomaterial“ – ein unlösliches oder biologisch beständiges und absichtlich hergestelltes Material mit einer oder mehreren äußeren Abmessungen oder einer inneren Struktur in einer Größenordnung von 1 bis 100 Nanometern.

Diese Definition schließt auch von Natur aus sehr kleine Partikel aus. Auch Micellen und Liposome, die in der Kosmetik und in Nahrungsergänzungsmitteln Wirkstoffe verkapseln und löslich halten, sind nano-klein und müssen nicht als „Nano“ gekennzeichnet werden.

Gibt es natürliche Nanomaterialien?
Natürliche Nanopartikel hat es schon immer gegeben; sie werden etwa durch Vulkanausbrüche freigesetzt oder durch Verwitterungsprozesse und biologische Prozesse gebildet. Zu den bekannten natürlichen Nanopartikeln zählen vulkanische Aschen, Tonminerale und Eisenhydroxide, aber auch Proteine, Nukleinsäuren oder Viren. Auch durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe entstehen Nanopartikel, die in die Umwelt gelangen.

Sind Nanoteilchen giftig?
Nicht automatisch. Die Größe allein entscheidet nicht über die Giftigkeit (Toxizität) eines Materials. Allerdings hat die Größe einen Einfluss auf die Verteilung der Teilchen. So kann ein Nanomaterial durchaus andere toxische Wirkungsstärken aufweisen oder in andere Organe gelangen als ein Nicht-Nano-Material. Nanoteilchen können zum Beispiel in der Lunge tiefer ins Gewebe eindringen und daher größeren Schaden anrichten als größere Teilchen des gleichen Materials. Laut dem Wissenschaftlichen Ausschuss für Verbrauchersicherheit (SCCS) der EU-Kommission deuten Tests darauf hin, dass eingeatmete Nanoteilchen die Lunge schädigen und krebserregend wirken. In sprühbaren Mitteln, wie zum Beispiel Sonnensprays aus Aerosol-Dosen, sollten sie daher vorsorglich nicht eingesetzt werden.

Was passiert mit Nanoteilchen auf der Haut?

Was passiert mit den Nanoteilchen auf der Haut?
Laut Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) geht nach derzeitigem Wissensstand von Nanoteilchen in Kosmetika keine gesundheitliche Gefahr aus, wenn die Produkte auf gesunde Haut aufgetragen werden. Das BfR sagt dazu: „Für einige Nanopartikel, die im Kosmetik-Bereich eingesetzt werden, wurden bereits toxikologische Untersuchungen durchgeführt. So ist das Verhalten von Nanopartikeln aus Titandioxid und Zinkoxid auf der Haut gut untersucht. In mehreren Experimenten wurde bestätigt, dass diese Nanopartikel nicht in gesunde Hautzellen des Menschen eindringen, sondern auf der Hautoberfläche verbleiben. Sie können über die Haarfollikel (Wurzelscheide) längere Zeit auf der Haut verbleiben, aber nicht in die Haut einwandern. Das Haarwachstum befördert sie später wieder an die Hautoberfläche.“ Für wunde oder verletzte Haut kann hingegen keine Entwarnung gegeben werden, da hierzu keine gesicherten wissenschaftlichen Erkenntnisse vorliegen.

Es gibt allerdings Studien, die belegen, dass manche Nanomaterialien auch in tiefere Hautschichten eindringen können und dort in das Lymphsystem vordringen. 2017 wurden erstmals Nanoteilchen aus Tattoo-Farbe (also beabsichtigt tiefer in die Haut eingebrachte Partikel) in Gewebeproben aus Lymphknoten nachgewiesen. Trotz dieser Möglichkeit des tieferen Eindringens gibt es bisher keinen Nachweis, dass Nanomaterialien über die Haut in den menschlichen Blutkreislauf gelangen können.

Weiters konnte nachgewiesen werden, dass biologisch abbaubare Nanomaterialien durch den Stoffwechsel verändert (metabolisiert) und ausgeschieden werden. Das betrifft zum Beispiel Liposome, die nicht als „Nano“ gekennzeichnet werden müssen. Was mit nicht abbaubaren Materialien geschieht, ist kaum beschrieben. Einige Studien zeigten, dass sie sich in Leber und Niere ansammeln (Akkumulation).

Nanoteilchen können also über die Haut ins Lymphsystem eindringen, im Körper verteilt werden und sich in Lymphknoten anreichern. Ob das eine gesundheitliche Auswirkung hat, ist bislang nicht bekannt.

Wer untersucht die Sicherheit von Nanopartikeln?
Bisher wurden (Nano-)Materialien in der Sicherheitsforschung vor allem einzeln und außerhalb ihres Verwendungszwecks betrachtet. Viele Studien wurden von Herstellern durchgeführt, um die Sicherheit ihrer Produkte zu belegen. Diese isolierte Betrachtung einzelner Rohstoffe reicht laut BfR aber nicht aus, da Nanopartikel in den daraus gefertigten Produkten in vielfältiger Form und in der Regel kombiniert mit anderen Materialien auftreten. Ende April 2019 wurde daher am BfR das Forschungsverbundprojekt InnoMat.Life gestartet. Dieses Projekt erforscht zum ersten Mal ganzheitlich Gesundheits- und Umweltrisiken neuartiger (Nano-)Materialien entlang ihres gesamten Lebenszyklus. Sobald die Ergebnisse vorliegen, werden wir darüber berichten.

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