Nanotechnologie Antibiotika-Resistenzen durch Nanopartikel

Die Nanotechnologie ist umstritten, denn es ist nur wenig bekannt darüber, wie sich die winzigen Teilchen auf die Gesundheit und die Umwelt auswirken. Nun warnen Wissenschaftler, Nanopartikel könnten die Antibiotika-Resistenzen bei Bakterien fördern. Bislang gibt es dazu allerdings nur Laborversuche. Ob der Effekt auch unter natürlichen Bedingungen auftritt, ist noch unklar.

Von Katrin Blawat

Schaden Nanopartikel der Umwelt? Viele der Studien, die auf den ersten Blick eine Antwort auf diese Frage liefern, haben notgedrungen methodische Schwachpunkte. Was sich im Labor leicht zeigen lässt, ist unter den komplexen Umweltbedingungen in der Praxis oft schwer nachzuweisen. Das gilt auch für eine Untersuchung, die nun ein Team um Zhigang Quia von der Universität Tianjin präsentiert (PNAS, online). In Laborversuchen zeigten die Forscher, dass vor allem Nanopartikel aus Aluminiumoxid die Verbreitung von Resistenzgenen unter Bakterien fördern können.

Bakterien tauschen regelmäßig Gene untereinander aus - darunter auch solche DNA-Abschnitte, die ihnen Resistenzen gegen verschiedene Antibiotika verleihen. Das macht den Gen-Austausch zwischen den Mikroben auch zu einem medizinischen Problem. Allerdings tauschen normalerweise bevorzugt einander nah verwandte Keime DNA untereinander aus, etwa E. coli-Keime unter sich.

Diese Beschränkung verschwand jedoch, als die Forscher verschiedene Nanopartikel zu den Mikroben gaben. Die Wissenschaftler testeten Aluminium-, Titan-, Eisen- und Siliziumoxid in Nano-Größe. Den stärksten Effekt hatten Teilchen aus Aluminiumoxid: Sie führten dazu, dass Resistenzgene aus E. coli-Bakterien deutlich öfter als üblich in Salmonellen auftauchten. Bei jeder Anwendung von Nano-Aluminiumoxid solle daher sorgfältig untersucht werden, ob ein Risiko für Mensch oder Umwelt besteht, fordern die Autoren.

Nanoteilchen aus Aluminiumoxid sind weit verbreitet und zum Beispiel in vielen Farben, Lacken, Schleif- und Poliermitteln enthalten. Aus diesen Stoffen können die Nanoteilchen ins Abwasser gelangen. Kläranlagen fangen zwar einen großen Teil der Partikel ab. Doch der Klärschlamm gelangt in einigen Regionen Deutschlands als Dünger auf die Felder - mit ihm also auch die Nanoteilchen.

Eine wesentliche Frage aber bleibt offen: Haben die Nanopartikel in der Umwelt die gleiche Auswirkung im Labor? "Die Studie ist gut gemacht", sagt Claudia Gunsch von der Duke University. "Trotzdem muss man ihre Relevanz für die Umwelt unter natürlichen Bedingungen in Frage stellen." Zum Beispiel seien die verwendeten Konzentrationen der Nanopartikel höher als jene, die in der Umwelt zu erwarten seien. Auch Harald Krug von der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in St. Gallen ist skeptisch. "Die Nano-Metalloxide klumpen unter natürlichen Bedingungen schnell zusammen", sagt der Toxikologe. "Für die Umwelt haben sie daher wohl eher eine geringe Bedeutung."