Was ist Nanopartikel-Zinkoxid?
Nanopartikel-Zinkoxid, ZnO, ist eine Form von Zinkoxid, bei der die Verbindung zu einzelnen Partikeln mit einem Durchmesser von nur 20 Nanometern geformt wird. Die transparenten Partikel, die UV-A- (UVA) und UV-B-Licht (UVB) effektiv herausfiltern, werden dann mit inerten Silizium- oder Aluminiumoxidschichten beschichtet und neigen dazu, sich zu Gruppen mit einem Durchmesser von 200 bis 500 Nanometern zusammenzuklumpen. Zum Vergleich: Der durchschnittliche Durchmesser einer menschlichen roten Blutkörperchen beträgt 100 Nanometer. Die Hauptanwendungen von Zinkoxid in dieser Form umfassen als Blockierungsmittel für schädliche Sonnenstrahlung in Zinkoxidlotionen und als antibakterielle und fungistatische Verbindung, die transparenten Beschichtungen wie Lacken für Holzoberflächen zugesetzt wird. Weitere Anwendungen für Nanopartikel-Zinkoxid sind UV-Schutzbeschichtungen auf Kunststofffolien für Fenster und Brillen oder in Textilgeweben aus synthetischen Polymeren.
Eine der frühesten und umstrittensten Verwendungen von Nanopartikeln aus Zinkoxid ist die Verwendung als UV-Blocker in Sonnenschutzlotionen. Die einzigartige Größe der Partikel in Zinkoxid-Sonnenschutzmitteln und nicht die chemische Natur der Verbindung selbst gefährden die menschliche Gesundheit. Dies liegt daran, dass Nanopartikel in so kleinem Maßstab eine viel größere Oberfläche haben als ihre Nettomasse, was sie zu hochreaktiven Substanzen machen kann. Die winzige Partikelgröße ermöglicht es ihnen, die Blut-Hirn-Schranke zu passieren, wo sie in Studien an Labortieren nachweislich formative neurale Stammzellen (NSCs) abtöten. Diese Zellen sind für die Regeneration menschlicher Neuronen im Gehirn verantwortlich und ihre Zerstörung könnte zu möglichen degenerativen Störungen des Gehirns führen.
Die Erforschung der Gefahr von Zinkoxid-Nanopartikeln, die in einigen Lebensmitteln sowie in vielen Zinkoxidprodukten für die Hautpflege enthalten sind, befindet sich noch im Anfangsstadium. Einige Untersuchungen legen nahe, dass Partikel mit einer Größe von über 30 Nanometern kein signifikant erhöhtes Gesundheitsrisiko darstellen, während andere Untersuchungen ergeben haben, dass der gesamte Größenbereich für Nanopartikel-Zinkoxid Gefahren birgt. Die Produkte, in denen sie am häufigsten verwendet werden, wie Zinkoxidgelatine oder Salben, sollen auf die Oberfläche der Haut aufgetragen werden. Partikel über 30 Nanometer können nicht in tiefere Gewebespiegel gelangen. Bei Einnahme besteht jedoch ein Risiko für Blut, Lungengewebe und das Gehirn. Da viele industrielle Zubereitungen aus nanopartikulärem Zinkoxid in Form eines trockenen, weißen Pulvers vorliegen, besteht das größte Risiko bei diesen Substanzen im zufälligen Einatmen.
Die kommerzielle Herstellung von nanopartikulärem Zinkoxid kann so erfolgen, dass keine Agglomeration auftritt und die einzelnen Partikel voneinander getrennt bleiben. Dies gibt ihnen sowohl eine erhöhte Vielseitigkeit, wo sie in dünnen Schichten auf die Oberfläche von Stoffen oder anderen Materialien aufgebracht werden können, als auch ein erhöhtes Risiko beim Verschlucken oder Einatmen von Menschen. Die Oberflächenbeschichtungen auf den Partikeln können je nach ihren spezifischen Erfordernissen entweder hydrophob oder hydrophil gemacht werden und sie können einheitlich mit einem Durchmesser von 20, 40 oder 60 Nanometern hergestellt werden. Ihre Verwendung für eine breite Palette von Herstellungsverfahren, bei denen Korrosionsschutz-, antibakterielle und katalytische Wirkungen erwünscht sind, macht sie ab 2011 weiterhin zu einem Schwerpunkt in der Industrie.