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Nanotechnologie

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Was ist Nanotechnologie?
Nanotechnologie ist ein weit verzweigtes Fachgebiet, das Aktivitäten auf der Ebene von Atomen und Molekülen beinhaltet (spezifischer zwischen 1 und 100 Nanometer), die auch Anwendung in der realen Welt finden könnten. In Anerkennung dieser Verschiedenartigkeit sprechen viele Leute bevorzugt von Nanotechnologien, also in der Mehrzahl, gegenüber Nanotechnologie in der Einzahl.

Ein allgemeines Merkmal vieler Nanotechnologien ist die Ausnutzung spezieller Eigenschaften, die Materialien auf dieser Skala aufweisen.

Author / translator Andrea Bandelli

Was ist Nanotechnologie?
Nanotechnologie ist ein weit verzweigtes Fachgebiet, das Aktivitäten auf der Ebene von Atomen und Molekülen beinhaltet (spezifischer zwischen 1 und 100 Nanometer), die auch Anwendung in der realen Welt finden könnten. In Anerkennung dieser Verschiedenartigkeit sprechen viele Leute bevorzugt von Nanotechnologien, also in der Mehrzahl, gegenüber Nanotechnologie in der Einzahl.

Ein allgemeines Merkmal vieler Nanotechnologien ist die Ausnutzung spezieller Eigenschaften, die Materialien auf dieser Skala aufweisen. Zum Beispiel erhöht sich die Oberfläche radikal, wenn man ein bestimmtes Volumen an Material in Partikel von nanogröße teilt. Dadurch wird das Material reaktionsfähiger. Dies ist auch der Grund, warum Puderzucker sich schneller als Kristallzucker in Flüssigkeiten auflöst. Die geringe Größe von solchen Nano-Partikeln bedeutet zum Beispiel, dass sie in der Lage sind in Körperzellen einzudringen oder auch geradewegs die Haut zu durchdringen. Wie bei jeder neuen Technologie (z.B. Elektrizität) können alle Eigenschaften, abhängig von der Situation, äußerst nützliche oder schädliche Auswirkungen haben.

Created 25 December 2009
Last edited 30 August 2018
Topics Politics, Science, Technology
Original Dutch

Policy positions

Policy position 1

Schnelle Ausbreitung der Nanotechnologie, minimale Regelung
Förderung der schnellen Diffusion der Nanotechnologien mit einem Minimum an Regulierung, um sicherzustellen, dass ihr Nutzen schnellstmöglich verwirklicht wird.

Policy position 2

Weiterführung der Nano-Wissenschaften bei gleichzeitiger Regulierung
Bewilligung der Weiterführung von Nanotechnologien und parallel dazu Festsetzen neuer Regelungen zu den auftauchenden Entwicklungen.

Policy position 3

Regulierte Nano-Wissenschaften einschließlich eines öffentlichen Dialogs
wie Position 2., aber Öffnung des öffentlichen Dialogs in Richtung Forschung und Anwendung.

Policy position 4

Keine Nano-Wissenschaften, es sei denn es wird spezifisch und öffentlich zugestimmt
Bewilligung von Forschungen und Anwendungen nur, wenn deren spezifische Ziele bereits national und allgemein weit verbreitet diskutiert wurden.

Story cards

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Ich bin Transhumanist. Ich erwarte ein Zusammenspiel von Gentechnik, Stammzellen, Gehirnforschung, kybernetischer und nanotechnologischer Forschung, das unter anderem dauerhafte genetische Änderungen beim Menschen ermöglicht. Diese würden nicht nur genetische Krankheiten eliminieren, sondern auch Verbesserungen ermöglichen. Wir könnten unsere Intelligenz erweitern, unsere sensorischen Kapazitäten aufstocken, unsere Ausdauer erhöhen und den Alterungsprozess überwinden. Ich verachte unsere gegenwärtige religiöse und ethische Kurzsichtigkeit. Wir sollten unser menschliches Schicksal selbst in die Hand nehmen. Ethische Vorbehalte dürfen uns das nicht verweigern.

Zed Omega
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Ich bin anglikanischer Priester. Ich glaube, dass menschliches Leben heilig ist. Ich begrüße das medizinische Potential der Nanotechnologie, aber ich bin durch Berichte beunruhigt, die meinen, dass Nanotechnologie verwendet werden könnte, um menschliche Fähigkeiten durch Transplantation von Computer-Chips ins menschliche Gehirn zu steigern. Ich denke, dass Wissenschaftler sich in unser Mensch-Sein einmischen oder den Illusionen der Reichen nachgeben. Unser wirkliches menschliches Problem ist unsere moralische und geistige Schwäche; die Technologie ist im Endeffekt machtlos dies zu ändern.

William Johnson
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Ich schätze mich glücklich, einen Job am neuen Institut für Militärische Nanotechnologie am MIT (das Massachusetts Institut für Technologie in den USA) bekommen zu haben. Wir versuchen eine Kampfuniform für enorme Beanspruchungen herzustellen – z.B. Unterstützung beim Heben von schweren Gegenständen sowie ein Gewebe, das sich um eine blutende Wunde schließt. Ich weiß, dass einige Leute sich um Teile unserer Forschungen sorgen, z.B. die Verwendung von Nanosensoren zur Verbesserung von Überwachung. Aber diese Forschungen dienen der Staatssicherheit – wenn wir nicht forschen, wird uns ein anderer überholen.

Joel Reddy
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Ich habe ein technisches Doktorat in Harvard gemacht, bin aber jetzt zurück in Indien, in Hyderabad, und gründe derzeit meine eigene Nanotechnologie-Firma. Ich möchte eine Vorreiterrolle beim Start der nächsten industriellen Revolution spielen und sicherstellen, dass diese in Indien und China und nicht nur in den USA und Japan passiert. Es gibt großes Interesse von Seiten der Risikokapitalgeber, da wir qualitativ hochwertiges Personal zu niedrigeren Kosten haben. Außerdem hilft es, dass hier sehr viel produziert wird und somit auch die Umsetzung unserer Forschungsergebnisse leichter ist.

S B Patel
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Ich bin Physikerin. Ich arbeite an einem Forschungsinstitut für Nanotechnologie und erforsche das Potenzial von kleinen Nanopartikeln, Umweltverschmutzung zu beseitigen und schädliche Substanzen in der Atmosphäre in gutartige umzuwandeln. Mich interessiert dieser Job, da mir unsere Umwelt sehr am Herzen liegt. Allerdings zeigten einige frühe Resultate, dass diese Partikel einen zerstörerischen Effekt auf Lebewesen und vielleicht auch auf Menschen haben könnten. Die Gefahr ist sehr niedrig, aber niemand kann sagen wie gering sie ist. Überwiegt der unzweifelhafte Nutzen die Gefahr? Soll ich fortfahren oder meine Arbeit beenden?

Claire Green
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Ich bin Arzt. Ein Patient kam zu mir mit Husten. Ich bat ihn um eine Blutprobe, um einen genetischen Test durchführen zu können. Ich wollte herauszufinden, welches Antibiotikum am Besten zu seinem genetischen Profil passt. Ich erklärte, dass ich mit Hilfe der Nanotechnologie seine Gene in einer Minute aufschlüsseln könnte. Das Ergebnis zeigte die beste Behandlungsform gegen den Husten. Jedoch zeigte sein genetisches Profil ein hohes Potenzial für eine andere Krankheit. Dieser Mann kam einzig und allein zur Behandlung seines Hustens zu mir. Sollte ich es ihm sagen? Möchte er das wissen?

Fred Smith
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Ich bin Geschäftsführerin von InsulinNano plc. Wir produzieren kleine Nadeln, die in die Haut implantiert werden und somit das Insulin automatisch in das Blut eines Diabetikers weiterleiten. Das Projekt wurde mit Risikokapital der öffentlichen Hand finanziert, um nano-medizinischen Firmen zu helfen, ihre Produkte auf den Markt zu bringen. Sobald das Produkt erprobt ist, wird es eine große Nachfrage geben. Die Versuche zur klinischen Sicherheit wurden allerdings verzögert und das verfügbare Kapital schrumpft. Das Militär ist an der Entwicklung unserer Nadeln interessiert, um Soldaten auf dem Schlachtfeld mit Gegengift für biologische Waffen zu versorgen. Sollte ich diese Rettungsleine für unseren Cashflow ergreifen, oder würde ich somit die zivilen Ziele des Unternehmens unterlaufen?

Jane Bold
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Ich konnte eine Methode finden, Medikamente an Goldpartikel in Nano-Größe anzuhängen, die durch das Blut reisen, kranke Zellen suchen und zerstören, gesunde Zellen aber unberührt lassen. Eine Gruppe von Aktivisten störte meinen öffentlichen Vortrag, indem sie schrien: „Wie können Sie wissen, dass nicht die falschen Zellen zerstört werden? Jene Goldpartikel könnten genauso Krebs verursachen." „Unsinn!" antwortete ich, "wir haben ausführliche Tierversuche durchgeführt und konnten keine schädlichen Wirkungen feststellen." „Aber Sie kennen nicht die Wirkung am menschlichen Organismus“, erwiderten sie. „Nein“, war meine Antwort, „aber kein Fortschritt ist ohne Risiko."

Sir Richard Macdonald

INFO CARDSISSUE CARDS

Humanmedizinische Verbesserungen

Ist es verantwortbar, Prozesse, die für ärztliche Behandlungen entwickelt wurden, zu verwenden, um den menschlichen Körper zu verbessern? Beispiele könnten die Verbesserung des Gedächtnisses oder eine Verlangsamung des Alterungsprozesses sein.

Die Auswirkungen der Nanotechnologie

Einige Leute denken, dass die Auswirkungen von Nanotechnologie unser Leben im selben Maße beeinflussen werden wie Elektrizität oder Plastik. Jedoch weiß niemand, in wie weit die heutige Nano-Wissenschaft in Zukunft wirklich nützlich sein wird.

Geschichte von Technologien mit unvorhersehbaren Nebenwirkungen

Beispiele sind erhöhte Medikamenten-Resistenz von Viren und Bakterien, Beständigkeit von Chemikalien in der Umwelt, Kernunfälle, Ölüberläufe und die globale Erwärmung. Die Auswirkungen der Nanotechnologie sind genauso unvorhersehbar.

Menschenrechte und Diskriminierung

Menschen, die nicht „verbessert“ wurden, könnten diskriminiert werden.

Der UK Royal Society Report über öffentliche Beteiligung

Wie intensiv sollte die Öffentlichkeit in die Erstellung von Forschungsplänen für die Nanotechnologie involviert werden?

Fairness und Gerechtigkeit

Die Schlüsselfrage ist, wie Nanotechnologie eingesetzt werden kann, um auch Entwicklungsländern zu helfen und das Gefälle zwischen Arm und Reich zu schließen?

Wie wirken Nanopartikel innerhalb des Organismus?

Es bestehen große Ungewissheiten darüber, was geschieht, wenn Nanopartikel in den Organismus eintreten. Eine Befürchtung ist z.B., dass Nanopartikel die Arbeitsweisen von Proteinen beeinflussen könnten.

Wird das Gesundheitsrisiko überbewertet?

Nanopartikel sind nicht neu. Wir atmen ständig Nanopartikel ein. Diese stammen z.B. aus Dieselmotoren, Zigarettenrauch, Haarspray, von brennenden Kerzen und Toast.

Mangel an Information

Mit Ausnahme weniger Fälle beim Menschen gibt es praktisch keine Information über die Auswirkungen von Nanopartikeln auf Lebewesen. Zudem ist unbekannt, wie sich diese Partikel in der Luft, im Wasser oder im Boden verhalten.

Zu viel Regulation behindert den Fortschritt

Um Innovationen hervorzubringen und diese voranzutreiben, darf das Streben nach Wissen nicht durch Regulierungen eingeschränkt werden.

Können Technologien neutral sein?

Obgleich einige Leute argumentieren, dass Nanotechnologie ethisch neutral ist und die Wirkungen von der Verwendung abhängig sind, meinen viele, dass jede Technologie die Werte ihrer Erfinder, Geldgeber und der Gesellschaft reflektiert.

Wem gehört die Wissenschaft?

Gibt es einen Unterschied zwischen der Forschung, die durch die Industrie und der Forschung, die öffentlich finanziert wird? Sollte es unterschiedliche Regelungen geben? Ist es in Ordnung, wenn kommerzielle Forschung geheim gehalten wird?

Unterschiede in Geld und Gesundheit

Kann Nanotechnologie die ökonomischen Unterschiede zwischen Industrie- und Entwicklungsländern vergrößern? Könnten strenge Regelungen westliche Hersteller veranlassen, auf die ärmeren Länder auszuweichen und damit diesen die Gefahren aufzuzwingen, die durch die Nanotechnologie entstehen?

Zwei grundlegende Fragen zu neuen Technologien

• Wer kontrolliert ihre Handhabung?
• Wer profitiert von ihrem Einsatz?

Der Alterungsprozess

Sollten wir zufrieden sein, ein „normales“ Lebensalter zu erreichen oder sollten wir versuchen, den Alterungsprozess zu stoppen?

Warum wir Auswirkungen erforschen müssen

Es besteht die Gefahr, dass Nanotechnologie entgleist, wenn seriöse Studien über ethische, ökologische, ökonomische, legale und soziale Implikationen nicht die Geschwindigkeit des Fortschritts in der Wissenschaft erreichen.

Regulierung versus öffentlicher Dialog

„Gute Regulierung ist wichtiger als jegliches öffentliches Engagement.“ Jonathon Porritt, UK Umweltschützer.

Wann sollte öffentlicher Dialog stattfinden?

Ein Report der UK Royal Society, einer unabhängigen wissenschaftlichen Institution, meint, dass öffentlicher Dialog stattfinden sollte, bevor kritische, unumkehrbare Entscheidungen über die Technologie getroffen werden. Diese Situation entsteht bereits, wenn Firmen beginnen, Handelsprodukte zu produzieren.

Ist öffentlicher Dialog von Vorteil?

Es ist bei der heutigen weltweiten Vernetzung nahezu unmöglich, Bereiche der Wissenschaft in einem Land zu verlangsamen oder zu kontrollieren.

Regulierung und Geschwindigkeit

Können wir, realistisch gesehen, einen Regulierungsprozess entwickeln, um solch ein mannigfaltiges und sich rasch entwickelndes Feld wie die Nanotechnologie zu steuern?

Existierende Regulierungen

Die existierenden Regulierungen könnten auch banale Anwendungen betreffen. Jedoch trifft dies nur auf Länder zu, die eine strenge Gesetzgebung haben, etwa zu Gesundheit und Sicherheit am Arbeitsplatz, pharmazeutische Produkte (Medikamente) oder Umweltschutz.

Menschenrechte und Privatsphäre

Regierungen könnten mittels unsichtbaren Überwachungs- und Verfolgungssystemen nahezu „unbegrenzte Überwachungsmöglichkeiten" bekommen.

Skeptische Sichtweise

Die Technologien des 21. Jahrhunderts - Genetik, Nanotechnologie und Automatisierungstechnik - sind so leistungsfähig, dass sie neue Arten von Unfällen und Missbrauch verursachen können. Zum ersten Mal sind diese Technologien innerhalb der Reichweite von Einzelpersonen und kleinen Gruppen.

Elektronische Chips in Handelswaren

Diese würden den Herstellern und den Verkäufern eine Verfolgung der Ware und damit auch der Käufer ermöglichen. Ist dieses eher von Nutzen, z.B. zur Verbrechensbekämpfung, oder führt dies zu einer Beeinträchtigung, z.B. der Privatsphäre?

Spezielle Eigenschaften im Nano-Bereich?

Im Nano-Größenbereich können bekannte Materialien neue elektrische, chemische und magnetische Eigenschaften aufweisen, man kann einzelne Atome manipulieren oder sogar kleine Motoren entwerfen.

Was passiert im Nano-Bereich? (1)

Nanopartikel sind kleinste Teile eines Materials. Wenn die Partikel kleiner werden, wird ihre Oberfläche relativ gesehen um ein Vielfaches größer. Dies ist auch der Grund, warum Puderzucker sich schneller als Kristallzucker auflöst.

Was passiert im Nano-Bereich? (2)

Teile im Nano-Größenbereich sind beispielsweise in der Lage in Körperzellen einzudringen oder auch geradewegs die Haut zu durchdringen. Wie bei jeder neuen Technologie (z.B. Elektrizität) können solche neuen Eigenschaften sehr nützlich oder schädlich sein.

Was passiert im Nano- Bereich? (3)

Ereignisse nehmen einen ungewöhnlichen Lauf.
Zum Beispiel :
• Gold, das normalerweise nicht reaktiv ist, reagiert und schmilzt bei geringerer Temperatur.
• Kupfer ist kein guter elektrischer Leiter mehr.

Was ist Nanotechnologie?

Nanotechnologie ist ein Überbegriff um jene Technologien zu beschreiben, die sich mit Objekten beschäftigen, die von 1 bis 100 Nanometer in der Breite, Höhe oder Länge messen.

Nanopartikel können auch natürlich auftreten

Gold und Silber Nanopartikel wurden in Sedimentgestein beobachtet. Vulkanische Ausbrüche erzeugen Nanopartikel und einige Salz-Verbindungen im Meer enthalten ebenso Nanopartikel.

Kohlenstoff Nanotubes 1

Ein Kohlenstoff Nanotube (Nanoröhrchen) ist wie ein kleines Stück Kohle in Form eines Zylinders. Es hat einen Durchmesser von einigen Nanometern und ist ca. 10.000mal dünner als ein menschliches Haar.

Empfehlungen der UK Royal Society, 2004

"Fabriken und Forschungs-Labors sollten hergestellte Nanopartikel und Nanotubes behandeln, als ob diese gefährlich wären, und versuchen diese in den Abfallströmen zu vermeiden oder sogar zu entfernen."

Toxizität

Nanopartikel und Nanotubes haben andere Eigenschaften als dieselben Chemikalien in größerer Form. Aufgrund ihrer Größe sind sie in der Lage in Zellen einzudringen und können dadurch manchmal toxischer sein.

Gesundheitsrisiken

Die UK Royal Society, eine unabhängige wissenschaftliche Institution, empfiehlt, dass Menschen sich Nanotubes in der sie umgebenden Luft nicht aussetzen sollten, bis mehr Forschung auf diesem Gebiet durchgeführt wurde.

Das ‘grey goo’ Szenario

Ein Wissenschaftler, Eric Drexler, behauptete, dass sich Nano-Maschinen replizieren und alle Materie auf der Erde verbrauchen und zu 'grey goo' (grauer Schleim) umwandeln könnten. Dieser Idee wird heute kaum mehr Glauben geschenkt.

Kohlenstoff Nanotubes 2

Nanotubes verfügen über ungewöhnliche Stärke (100mal stärker und 6mal leichter als Stahl) und herausragende elektrische Eigenschaften. Diese könnte für den gezielten Einsatz von Medikamenten, sowie für elektrische und mechanische Anwendungen nützlich sein.

Wer investiert in Nanotechnologie?

Die USA und Japan investieren am meisten. Die EU und die europäischen Länder haben über 4 Jahre hinweg Nanotechnologien mit mehr als einer Milliarde Euro gefördert. Größere Entwicklungsländer sind ebenso große Investoren in die Nanotechnologie.

Gegenwärtige Anwendungen 1

Silber-Nanopartikel werden in Socken verwendet um den Geruch zu reduzieren. Die anti-bakterielle Wirkung von Silber wird durch die größere Oberfläche (auf einer Nanoskala) gefördert.

Gegenwärtige Anwendungen 2

Die US-Marine hat begonnen, ihre Schiffe mit keramischen Nanopartikeln zu beschichten. Dies hält Meeresbewohner vom Zerstören der Metallbestandteile ab und spart somit Kosten von ungefähr einer Million Dollar pro Jahr für jedes Schiff.

Mögliche Anwendungen 1

Magnetische Nanopartikel und Nanotubes könnten verwendet werden, um Medikamente zu den Entstehungsorten von Krankheiten zu führen. Die genaue Positionierung des Medikaments könnte sowohl von alleine stattfinden als auch von außerhalb des Körpers kontrolliert werden.

Mögliche Anwendungen 2

Kleinste Gold-Partikel auf DNA-Fragmente appliziert könnten Krankheitsursachen wie Viren oder Bakterien im Blut aufspüren.

Mögliche Anwendungen 3

Impfstoffe könnten in Nanomaterialien eingekapselt werden und müssten somit nicht mehr gekühlt werden. Was passiert wenn diese Nanomaterialien zerfallen ist bisher nicht bekannt, es wird jedoch geforscht.

Mögliche Anwendungen 4

In klinischen Tests werden Eisen-Nanopartikel in Krebsgewebe eingebracht. Mit Hilfe von magnetischen Feldern werden diese dann aufgeheizt. Dabei werden die Krebszellen zerstört.

Mögliche Anwendungen 5

Zurzeit haben künstliche Hüften aus Plastik eine Lebensdauer von etwa 10 Jahren. Mit Hilfe einer nano-keramischen Schicht könnten sie für 40 Jahre haltbar gemacht werden, denn Keramik ist auf der Nanogrößenebene viel haltbarer.

Mögliche Anwendungen 6

Neuartige Beleuchtungsvorrichtungen, die Kohlenstoff-Nanotubes verwenden, könnten den Verbrauch von elektrischer Energie für Beleuchtungszwecke um die Hälfte reduzieren.

Mögliche Anwendungen 7

Nano-Materialien könnten die Kosten für Solarzellen senken. Dadurch würde die weit verbreitete Produktion von Elektrizität durch Solarzellen ökonomisch interessant werden.

Mögliche Anwendungen 8

Spezialisierte Nanopartikel könnten zur Entgiftung von verschmutztem Wasser, Land und Luft verwendet werden. Es ist möglich Membranen mit Poren herzustellen, die klein genug sind um Viruspartikel aus dem Wasser zu filtern.

Mögliche Anwendungen 9

Hell ausstrahlende Nano-Materialien könnten verwendet werden, um Fernsehapparate dünn wie Papier zu gestalten, die wie eine Zeitung aufgerollt werden könnten. Sie würden sehr stromsparend sein.

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