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Let's talk about... nanotechnology Zusammenfassung der Projektarbeit der Klassen 10c/d des Jakob-FuggerGymnasiums Augsburg aus dem Schuljahr 2011/12

Projekteinreichung 6. Schulwettbewerb zur Nanotechnologie


Inhaltsverzeichnis Nanotechnologie am Jakob-Fugger-Gymnasium Projektarbeit im Schuljahr 2011/2012 NANOChannels - Projektkurzbeschreibung Workshop mit Jörg Heinzle (Redakteur der Augsburger Allgemeinen) Workshop mit Dr. Hans-Dieter Radecke (freier Wissenschaftsjournalist) Live-Debatte zum Thema "Nanotechnologie in der Medizin" Presseartikel vom 20.03.2012 zur Live-Debatte Kleiner Aufwand - Große Wirkung Kohle als neues Wundermittel? Klein aber fein Photovoltaikmodule von der Rolle Nie wieder putzen? Nanobeschichtungen bei Solaranlagen „Flasche leer ?“ Nanobeschichtungen sorgen für weniger Rückstände Sauber bleiben mit Nano - Nanolacke ersparen zukünftig lästige Autowäschen Lotuseffekt anhand von Wandfarbe Versteckte Nanopartikel in Lebensmitteln - Was wir essen, aber nicht wissen Hochmoderne Nanotechnologie in unserem Essen? Moleküle leben Nanopartikel – neue Hoffnung in der Krebsbehandlung? Nanopartikel gegen Krebs Erlösung für Diabetiker? Nanokapseln und ihre medizinischen Anwendungsgebiete Polymeres Heilmittel in Sicht? Nanoteilchen - Segen oder Fluch für unsere Gesundheit? Nanopartikel in der Medizin facebook-Seite zur Projektarbeit Veröffentlichungen auf der Internetseite von „The Guardian“

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Nanotechnologie am Jakob-Fugger-Gymnasium Seit vielen Jahren engagieren sich die Fachschaften Chemie und Physik des Jakob-Fugger-Gymnasiums Augsburg im Bereich Nanotechnologie. Im März 2006 holte das JFG den nanoTruck erstmalig nach Augsburg und bot so dem Thema Nanotechnologie ein öffentliches Forum. Mehr als 10 Schulklassen der Augsburger Gymnasien nutzten dieses Angebot. In einer Abendveranstaltung in der VHS Augsburg stellten Wissenschaftler die damals noch sehr neue und nahezu unbekannte Fachrichtung vor. Das Jakob-Fugger-Gymnasium war seit Dezember 2009 eine von 24 Pilotschulen im europaweiten Projekt NANOYOU. Das JFG wurde als einzige Schule in Süddeutschland ausgewählt, um Nanotechnologie in die Klassenzimmer zu bringen und dabei gleichzeitig die ethischen, juristischen und sozialen Auswirkungen zu thematisieren. Am JFG übernahmen diese Multiplikatorenfunktion zunächst die Schülerinnen und Schüler des P-Seminars Nanotechnologie 2009/2011. Neben vielen berufsorientierenden Maßnahmen stand die Organisation eines nanodays@jfg im Oktober 2010 im Zentrum des Seminars.

Für die Schülerinnen und Schüler der 9. und 10. Klassen (NTG-Zweig) stand der 14.10.2010 ganz unter dem Motto Nanotechnologie. Die Schülerinnen und Schüler erforschten mit Hilfe von Experimenten, Diskussionen und Präsentationen die zukunftsweisende Technologie. Die Aktivitäten rund um den diesen Projekttag wurden im Herbst 2011 beim Schulwettbewerb zur Nanotechnologie, der von der Initiative Junge Forscherinnen und Forscher e.V. im Auftrag des Cluster Nanotechnologie organisiert wird, mit dem 4. Platz ausgezeichnet.

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Projektarbeit im Schuljahr 2011/2012 Die Schülerinnen und Schüler der 9. Jahrgangsstufe, die an dem Projekttag erstmalig mit dem Thema Nanotechnologie konfrontiert wurden, haben sich in diesem Schuljahr im Folgeprojekt NANOChannels1 (vgl. S. 5) mit dem Schwerpunkt „Kommunikation der neuen Technologie“ auseinandergesetzt. Intensive Recherche und Vorbereitung In den Monaten Oktober bis Januar haben die Schülerinnen und Schüler der Klassen 10C und 10D in den Fächern Chemie und Physik zu selbst gewählten Themen Literatur recherchiert und daraus selbstständig Berichte erstellt. Begleitet wurde diese Projektarbeit von Jörg Heinzle (Redakteur der Augsburger Allgemeinen) und Dr. HansDieter Radecke (Wissenschaftsjournalist) in Form von zwei Workshops (vgl. S. 6/7), in denen die Schüler wichtige Anregungen zum Anfertigen wissenschaftlicher Beiträge erhielten. Artikel und Plakate werden international veröffentlicht Die Schülerinnen und Schüler gestalteten auf Basis Ihrer Artikel Plakate (vgl. S. 10-27), die im Schulhaus ausgestellt wurden. Einige ausgewählte Schriften wurden dann von den Schülerinnen und Schülern ins Englische übersetzt und zusammen mit den deutschen Beiträgen auf der multilingualen Projektseite des NANOChannelsProjektes und auf facebook (vgl. S. 28) veröffentlicht. Zwei der ins Englische übersetzten Artikel wurden von der NANOChannels-Projektleitung ausgewählt und auf der „The Guardian“-Microsite zum Thema Nanotechnologie veröffentlicht (vgl. S. 29/30). Öffentliche Diskussion über Nanotechnologie Am Donnerstag, den 1. März 2012 fand am Jakob-Fugger.Gymnasium Augsburg eine interaktive Diskussion am runden Tisch zum Thema: „Nanosensoren in der Medizin“ statt, bei der mehrere Experten aus Forschung und Industrie zusammen mit den Schülerinnen und Schülern Risiken und Chance der Nanotechnologie erörterten (vgl. S. 8/9). Die zahlreichen Besucher des Abends konnten mit Hilfe mehrerer TED-Abstimmungen auch interaktiv an dieser Diskussion teilnehmen. Besuch von Forschungseinrichtungen Auf Einladung von Prof. Dr. Achim Wixforth (Universität Augsburg, Lehrstuhl für Experimentalphysik I) besuchten die Schülerinnen und Schüler der Klassen 10C/D am 28. März 2012 die Forschungseinrichtungen zum Fachgebiet Nanotechnologie an der Universität Augsburg. Nach einer kurzen Einführung in die verschiedenen Arbeitsbereiche des Instituts folgte ein Laborrundgang in kleinen Gruppen, bei dem die leitenden Wissenschaftler jeweils ihr Gebiet und v.a. ihr Experiment erklärten und den vielen Fragen der Schülerinnen und Schülern Rede und Antwort standen. Abgerundet wurde dieser Besuch durch Informationen zum Physikstudium an der Universität Augsburg. Posterpräsentation am NanoDay 2012 im Deutschen Museum Der diesjährige NanoDay im Deutschen Museum stand unter dem Motto „Faszination Nanotechnologie“ und richtete sich an Schulklassen aus ganz Bayern der Jahrgangsstufen 9 und 10. Die Schülerinnen und Schüler der Klassen 10C/D des Jakob-Fugger-Gymnasiums Augsburg präsentierten Ihre Arbeitsergebnisse an diesem Aktionstag im Rahmen einer Posterausstellung. In einer Sonderführung konnte sich der extra angereiste Projektentwickler des NANOChannels-Projekts Yoel Rothschild (ORT Israel) von der Arbeit der einzigen deutschen Projektschule überzeugen. Die Schülerinnen und Schüler konnten unter anderem in einer Live-Schaltung in die TUM-Labs erleben, wie Nanotechnologieforschung funktioniert und interessante Einblicke in das „Zentrum Neue Technologien“ gewinnen.

1 NANOChannels is a project funded by the European Commission. The views expressed in this booklet are entirely those of the Authors and do not engage or commit the European Commission in any way. The Community is not liable for any use that may be made of the information contained therein. Nanochannels is funded under the EC contract NMP4-CA-2010- 266946.

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NANOChannels - Projektkurzbeschreibung Das NANOChannels-Projekt ist ein einzigartiger öffentlicher Austausch über die jüngste industrielle Revolution, die das Erscheinungsbild von Medizin, Energieerzeugung, Wasseraufbereitung, Elektronik, Materialwissenschaften und Sicherheitstechnik für immer verändern könnte. Nanotechnologie, die den Aufbau von Leben und Materie erklärt, steht auch im Mittelpunkt des allgemeinen Interesses großer europäischer Tageszeitungen – online oder gedruckt – sowie von Radioprogrammen und sozialen Netzwerken. Schüler und Interessengruppen aus der Industrie, ebenso wie Nichtregierungsorganisationen, Verbraucher und die gesamte Öffentlichkeit sind in dieses bislang einzigartige Projekt eingebunden. Die Menschen scheinen ihr Wissen auf den neuesten Stand bringen und eine eigene Meinung bilden zu wollen und NANOChannels kann diesen Wissensdurst durch eine Vielzahl an weit gestreuten sozialen Interaktionen stillen. Die vielfältigen Angebote bestehen z.B. in runden Tischen, Diskussionsrunden in Schulen, jeder Menge Expertenblogs im Internet, Aktivitäten in sozialen Netzwerken und der Beteiligung an Mikroseiten der Tageszeitungen. Der gesamte Dialog wird von der Europäischen Kommission gefördert. Nun liegt es an den Europäern, über diese Medienvielfalt die Chance zu ergreifen, sich mit den Erfolgsaussichten von Nanotechnologie, mit ihren Nutzen und ihren Risiken auseinander zu setzen, bis hin zu ethischen, rechtlichen und sozialen Folgen und ihren wahrscheinlichsten Auswirkungen auf die Gesellschaft. Der gesamte Diskurs wird quer durch alle Medien von Schülern und Wissenschaftsjournalisten aufgegriffen werden mit dem Ziel zu einer verantwortlichen europäischen Haltung gegenüber Nanotechnologie zu gelangen, woraus sich letztendlich Empfehlungen für die EU-Kommission ergeben sollen.

Weitere Informationen unter: http://www.nanochannels.eu/ und http://www.nanochannelsfp7.eu/

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Workshop mit Jรถrg Heinzle (Redakteur der Augsburger Allgemeinen)

22.12.2011

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Workshop mit Dr. Hans-Dieter Radecke (freier Wissenschaftsjournalist)

18.01.2012 7


Live-Debatte zum Thema "Nanotechnologie in der Medizin" Am ersten März 2012 lud das Jakob-Fugger-Gymnasium zu einem Abend, der unter einem höchst aktuellen Thema stand: Nanosensoren in der Medizin. Diese Nano-Debatte stellte den Höhepunkt und zugleich den Abschluss der Aktivitäten im Rahmen des NANOChannels-Projekts des EUN dar, an dem die Schülerinnen und Schüler der Klassen 10c und 10d im Rahmen Ihres Chemie- und Physikunterrichts teilgenommen hatten. Die Schülerinnen und Schüler leiteten das Publikum zu den verschiedenen Aspekten und Problemen der Nanotechnologie, stellten aber auch die Chancen dieser innovativen Technologie heraus. Bei Betreten des Veranstaltungssaals bekam jeder Gast ein kleines Abstimmungsgerät, denn zu Beginn des Abends fand eine TED-Umfrage statt, die freundlicherweise von der Firma Rumprecht-Veranstaltungstechnik aus Berlin unterstützt wurde. Mit dieser Umfrage sollte herausgefunden werden, wie die Zuhörer zu diesem kontrovers diskutierten Thema stehen. Benedikt Fuchs und Dominik Frey stellten sofort nach der Abgabe der Antworten die Ergebnisse vor und bildeten eine erste These. Zeitgleich wurde diese Umfrage auch auf der facebook-Projektseite durchgeführt. Charmant leiteten die zwei Moderatoren Anna-Lena Heyne und Michael Massalitin nach der Auswertung zu verschiedenen Vorträgen über, die das Thema grundlegend beleuchteten. Klare Standpunkte beim Rollenspiel In mehreren sauber recherchierten und gekonnt vorgetragenen Rollen stellten die Schüler unterschiedliche Standpunkte vor, die im Zusammenhang mit der angestrebten Verwendung von Nanosensoren in der Medizin relevant sind: Den Bedenken der Krankenkassen und der Human Rights Aktivisten standen die Interessen der Pharmaindustrie und der Patienten gegenüber. Nanotechnologie ermöglicht eine frühere Erkennung von Krankheiten wie Krebs, denn die diagnostischen Instrumente sind viel feiner als die bisherigen Methoden und erlauben eine gezieltere und früher beginnende Behandlung, die viele Leben retten könnte. Auf der anderen Seite jedoch gibt es Bedenken, die den Datenschutz betreffen. Kann der zukünftige Arbeitgeber meine Daten abrufen und mir dann eine Absage erteilen mit der Begründung, ich hätte eine hohe Anfälligkeit dafür, Krebs zu bekommen? Muss ich auch meiner Krankenversicherung einen höheren Beitrag bezahlen aufgrund dieser Anfälligkeit? Was ist mit einem Kredit? Was sagt die Bank dazu? Expertenrat zu offenen Fragen rund um die Nanotechnologie Jede offene Frage wurde von den drei Experten Prof. Dr. Achim Wixforth (Universität Augsburg, Lehrstuhl für Experimentalphysik I), PD Dr. Stefan Thalhammer, Biologe am Helmholtz-Zentrum München und Prof. Dr. Ulrich M. Gassner, Jurist und Datenschutzbeauftragter der Universität Augsburg ausführlich erörtert. Ebenso klar verdeutlicht wurde den Zuhörern durch das Betrachten von Filmsequenzen und Erklärungen das genaue Funktionieren der „Nanos" im Körper. Nachdem die Experten ihre Vorträge präsentiert hatten, startete eine offene Diskussion mit lebhafter Beteiligung. Eine zweite Umfrage rundete den Abend ab und brachte ein überraschendes Ergebnis: Zu Beginn der Veranstaltung waren die Meinungen zur Nanotechnologie divergierend, doch nach Vorträgen und Diskussion waren sich mehr als 90% der Zuhörer sicher, dass die Chancen bei der Nanotechnologie gegenüber den Risiken überwiegen. Ein Dank für den informativen Abend geht an die Experten aus Augsburg und München und an die Schülerinnen und Schüler der Klassen 10c und 10d. Tamara Tunc (Q11)

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Presseartikel vom 20.03.2012 zur Live-Debatte

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Kleiner Aufwand - Große Wirkung OLEDs sind kleine organische Leuchtdioden. Mit ihnen kann man beispielsweise extrem dünne und handliche Bildschirme für unsere Handys und Fernseher produzieren. Manche von ihnen sind nur noch wenige Zentimeter dick. Hier gibt es Chancen, die Geräte noch weiter zu verkleinern. Dabei ruhen die Hoffnungen vor allem auf OLEDs. Um sie herzustellen nimmt man eine transparente Schicht. Auf diese kleine Platte wird eine leitfähige Anode aus einem Indium-Zinn-Oxid Gemisch aufgebracht. Danach wird ein nicht transparenter Metalldampf als Kathode aufgesprüht. Legt man nun eine Spannung an, so kommt es zu einer Emission von Licht. Welche Farbe dieses hat, kommt darauf an, was für Materialien verwendet werden, denn bei OLEDs wird weißes Licht durch Mischen von Rot, Blau und Grün erzeugt. Als die ersten OLEDs erfunden wurden, waren die Schichten 100 Nanometer dick. Jahrelang blieb die Lebensdauer der OLEDs hinter den anderen Lichtquellen zurück. Vor allem die blaue Komponente ist sehr kurzlebig. Ein weiterer Nachteil ist, dass OLEDs sehr empfindlich sind. Sauerstoff und Wasserstoff können die hochreaktive Schicht aus Barium oder Calcium zerstören. Eine Maßnahme gegen diese Zerstörung ist die Abkapselung durch ein transparentes Substrat, wie zum Beispiel Glas. Glas hat aber beispielsweise den negativen Effekt, dass es nicht biegsam ist. OLEDs helfen beim Energiesparen Ein Vorteil aber ist, dass OLEDs bis zu 90% weniger Energie als herkömmliche Lichtquellen verbrauchen. Deshalb können sie sehr einfach in mobilen Geräten, beispielsweise Handys oder Notebooks, eingebaut werden. Auch ist zu beachten, dass OLED-Bildschirme keine Hintergrundbeleuchtung benötigen. Aus diesem Grund wird Strom gespart, da weniger Licht gebraucht wird und sich das Gerät somit auch nicht mehr so stark erwärmt. Ein weiterer positiver Aspekt ist, dass sie keine Hintergrundbeleuchtung benötigen. Darum können Displays und Bildschirme immer dünner gestaltet werden. So hat Sony ein Modell mit 0,3 Millimetern Stärke herausgebracht. Aus diesem Grund wäre es möglich, in Zukunft leuchtende Tapeten, die ihre Farbe wechseln, herzustellen. OLEDs spielen jetzt schon eine wichtige Rolle in der Technikbranche. Auch in Zukunft werden sie auch weiterhin immer wichtiger werden, denn viele Unternehmen wollen ihre Produktion verstärkt auf OLEDs einstellen, zum Beispiel Osram. Aber auch andere Unternehmen wie Samsung und Phillips sehen hier eine große Chance, denn durch den Wegfall der Bildschirmkühlung wird sehr viel Energie gespart. Christoph Peter & Simon Griesbeck (Klasse 10D) Quellen: www.lehrer-online.de/875597.php www.welt.de/themen/OLED/ www.ipms.fraunhofer.de/de/services/comedd/background.html www.d-slt.de/sony-neue-infos-oled-sucher/ www.de.wikipedia.org/wiki/Organische_Leuchtdiode http://web.archive.org/web/20090605022515/http://www.bmbf.de/de/3604.php http://www.optischetechnologien.de/service/aktuellenachrichten/detailseite/archive/2011/08/30/article/schavan-weiht-oledpilotproduktionslinie-bei-osram-ein/ 7. http://www.osram.de/osram_de/LED/OLED-Beleuchtung/index.html 8. http://www.heise.de/newsticker/meldung/Hersteller-wollen-groessere-OLEDs-produzieren-182321.html 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Bildquelle: http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:OLED_EarlyProduct.JPG&filetimestamp=20090824042402

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Kohle als neues Wundermittel? Kohlenstoffnanoröhren, das Supermittel der heutigen Technik - doch was sind Kohlenstoffnanoröhren eigentlich? Es sind, wie der Name schon sagt, Röhren, die entweder nur eine oder gleich mehrere Wände (Schalen) haben. Sie haben einen bis zu 50000mal kleineren Durchmesser als ein menschliches Haar, und doch eine 10-mal so hohe Zugfestigkeit wie ein vergleichbarer Stahldraht. Diese Röhren bestehen zu 100% aus dem Stoff aus dem wir alle aufgebaut sind, Kohlenstoff. Doch sie können noch viel mehr, denn sie sind auch noch extrem gute Strom- und Wärmeleiter. Das macht sie vor allem in der Computerindustrie zu einem heißbegehrtem Stoff. Denn mit ihnen wären theoretisch Transistoren herstellbar, das sind die kleinsten elektrischen Bausteine in einem Computer, die 10 mal kleiner sind als heutzutage die kleinsten. Jedoch stellt sich hier ein Problem: Für Transistoren benötigt man nur die halbleitende Art von Nanoröhren. Beim Herstellungsprozess können diese allerdings nicht ohne die für einen Computer völlig unbrauchbaren leitenden Nanoröhren geformt werden. Da behilft man sich z.B. eines Magnetfeldes, um die leitenden von den halbleitenden Röhren zu trennen. Vielseitig einsetzbar Doch auch in der Chemie sind Kohlenstoffnanoröhren vielseitig einsetzbar, denn am Kohlenstoffgitter der Oberfläche können verschiedene Funktionsgruppen angebracht werden um z.B. bei der Reaktion mit Enzymen oder mit Atomen aus der Luft den elektrischen Widerstand oder die Farbe zu verändern. Auch können Katalysatoren wie Metallperlen auf der, im Verhältnis zum Volumen, riesigen Oberfläche der Nanoröhren verankert werden, um somit das Einsetzen des Katalysators zu vereinfachen oder für die Umwelt zu neutralisieren, da man ihn nach der chemischen Reaktion ganz bequem wieder aufsammeln kann. Das Beimischen zu verschiedenen Kunststoffen ist ebenfalls vorstellbar, da die CNT (kurz für den englischen Begriff carbon nanotubes) Eigenschaften wie etwa die Leitfähigkeit oder Zugfestigkeit beeinflussen. Ein Makel jedoch ist, dass sie momentan noch extrem viel kosten. Für ein Gramm CNT bezahlt man ungefähr 20 €, was im Verhältnis zu den benötigten Mengen enorm erscheint. Doch auch dieses Problem soll sich im Lauf der Zeit lösen, da immer neue und kostengünstigere Verfahren zur Herstellung entwickelt werden. Darüber hinaus sind die Langzeiteffekte auf den Menschen noch nicht ausreichend erforscht, weshalb man noch etwas vorsichtig mit diesem Stoff sein sollte. Alles in allem zeigen die CNT viele sehr vielversprechende Eigenschaften, sodass man den Kohlenstoffnanoröhren noch eine große Zukunft voraussagen kann. Alexander Becker & Lukas Kollmann (Klasse 10D) Quellen: 1. 2. 3. 4.

http://www.research.ibm.com/nanoscience/index1.html http://de.wikipedia.org/wiki/Kohlenstoffnanor%C3%B6hren http://epub.oeaw.ac.at/ita/nanotrust-dossiers/dossier022.pdf http://www.fkf.mpg.de/kern/publication/pdf/kannan-chem-zeit-39-16-05.pdf

Bildquelle: http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Types_of_Carbon_Nanotubes.png&filetimestamp=20090124143631

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Klein aber fein Wie Carbon Nanotubes die Welt erobern. Eine kleine Kohlenstoffröhre in Nanogröße bietet neue Möglichkeiten. Allerdings birgt diese auch Risiken. Einen Blick in die Ferne - was sehen wir heutzutage? Windkraftwerke! Quer über das ganze Land sind diese verstreut. Aber was macht sie so effizient und stabil? Die Antwort: neue Kohlenstoffröhrchen, auch CNT (engl. carbon nanotubes) genannt. Aufgrund der hohen Belastbarkeit des Röhrchens findet es häufig Anwendung in Windkraftwerken zur Verstärkung der Rotorblätter. Auch bei Sportgeräten oder als Sensormaterialien für minimale chemische Gaskonzentrationen wird dieses Kohlenstoffröhrchen genutzt. Unter anderem können Kohlenstoffnanoröhrchen auch Kunststoffen beigemischt werden, um diese leitfähig zu machen. Eine weitere zukünftige Anwendung wird CNT in elektrisch leitfähigen Textilien finden, die mechanische Energie in elektrische umwandeln. Allein der Blutfluss oder das Muskelzucken würden genug Energie für das Aufladen eines Handys oder eines Herzschrittmachers bieten. Aber warum Nano? Nano kommt vom griechischen „nános“ (Zwerg) und steht bei Messeinheiten für 10-9. Ein Nanometer ist also ein Milliardstel Meter. Oder ein Millionstel Millimeter. Das ist so breit, wie drei Goldatome nebeneinander gelegt. In der Wissenschaft sind diese kleinen Größen von großer Bedeutung. Vorteile der Röhrchen sind deshalb das geringe Gewicht, die flexible Nutzweise, die elektrische Leitfähigkeit und die hohe Stabilität. Aufgrund dieser Eigenschaften ist die Kohlenstoffnanoröhre eine in der Industrie wichtige Innovation. Kohlenstoffnanoröhrchen sind Röhrchen aus Graphit auf Nanobasis, die vielfältig in der Industrie anwendbar sind. Nanotubes sind Halbleiter, die über eine deutlich stärkere Struktur als beispielsweise Baumwolle oder Kevlar verfügen. Kohlenstoffnanoröhrchen sind rohrförmig aufgebaut. Dabei bilden die Kohlenstoffatome eine wabenförmig, zylindrisch aufgebaute Wand. Der Durchmesser dieser Konstruktion liegt im Bereich von 1-50 nm. Kohlenstoffnanoröhrchen, bestehend aus mehreren Wänden bzw. Schichten (auch MWNTs genannt engl. multi-walled nanotubes), wurden erstmals 1991 von Sumio Iijima mithilfe eines Elektronenmikroskops entdeckt. Zwei Jahre später folgte die Entdeckung der einwandigen Kohlenstoffnanoröhren. Zurzeit sind drei Verfahren zur Herstellung von CNT üblich. Einerseits gibt es das Laserverfahren, bei dem Graphit mit einem Laser abgetragen bzw. verdampft wird. Darüber hinaus verwendet man das CDV-Verfahren, das durch eine katalytische Zersetzung von Kohlenwasserstoff Nanoröhren entstehen lässt. Ein weiteres Verfahren ist das Herstellen von CNT in einem Lichtbogen unter dem Einsatz von Katalysatoren. Verträgt der Körper auch kleine Sachen? Für den Körper ist es schwierig, eine Aufnahme der Röhrchen, aufgrund ihrer Größe, zu vermeiden. Erwiesenermaßen können Nanoröhrchen zu Gesundheitsschäden führen, weil Zellen der Lunge oder anderer Organe getäuscht werden. Der Grund sind die abgerundeten Enden des CNTs, die die Zellen zu einer Fehleinschätzung der wahren Länge der Nanostrukturen verführen. Versucht die Zelle also, eines der Röhrchen aufzunehmen, so ist dies zu lang. Da der Aufnahmeprozess nicht umkehrbar ist, wird eine Immunreaktion ausgelöst. Die Zelle kann sich somit nicht mehr von dem langen Röhrchen befreien. Dies führt zu Zelltod, DNA-Schäden oder sogar zu Krebserkrankungen. Trotz all dieser Risiken ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass auch Sie ihr Handy schon bald an ihren Pullover anstecken. Und wenn Sie einen Blick aus Ihrem Fenster werfen, dann wissen Sie, dass sich hinter der Menge an Windkraftwerken eine ganz neue Technologie versteckt, die der Kohlenstoffnanoröhren. Benedikt Fuchs & Nils Tütken (Klasse 10C) Quellen: 1. 2. 3. 4. 5.

http://de.wikipedia.org/wiki/Kohlenstoffnanor%C3%B6hren http://www.g-o.de/wissen-aktuell-13906-2011-09-19.html http://www.lifeandscience.de/fileadmin/graphics/L%2BS-Bayern%202011%20www.pdf http://www.scinexx.de/geounion-aws_schongewusst-4324.html7 http://www.jsps-bonn.de/index.php?id=105

Bildquelle: http://brainchemist.files.wordpress.com/2010/11/carbon-nanotubes.gif 12


Photovoltaikmodule von der Rolle Wer ein eigenes Haus besitzt, wird sicherlich schon einmal darüber nachgedacht haben, sich Solarmodule zu kaufen um selbst Strom zu erzeugen. Viele Dächer vor allem Flachdächer, sind nicht in der Lage, die schweren und massiven glasbasierten Solarmodule (12-15 kg/m2) ohne bauliche Verstärkungen zu tragen. Die Lösung für dieses Problem sind hochflexible PhotovoltaikPlatten. Bei dieser neuen Erfindung wird, statt der üblichen Glasschicht, eine Folie aufgetragen, die die gleichen Eigenschaften besitzt wie die Glasschicht von herkömmlichen Solarzellen. Die Folie besteht aus einer handelsüblichen PET-Folie, die Siliziumoxid aufweist, einer Barriereschicht und einer Ormocer-Schicht (Hybridpolymere). Die niedrigste Schichtdicke liegt bei 50 Nanometer. Das sind 5 10-8 Meter. Die übliche Dicke liegt bei 200 bis 500 Nanometer. Folien sind wesentlich leichter und flexibler. Sie können somit auf gebogenen Oberflächen angebracht werden. Der Vorteil gegenüber herkömmlichen Glasversiegelungen ist eine Gewichtsersparnis von ca. 40 %, allein durch den Ersatz einer Glasseite. Damit erschließen sich neue Einsatzmöglichkeiten. Sie ermöglichen neue Produktionsprozesse, mit denen sich die Herstellungskosten eines Photovoltaikmoduls deutlich senken lassen. Anstatt mit einzelnen Glasplatten zu hantieren, könnte man Solarzellen auf Kunststofffolie drucken und anschließend mit den Barrierefolien verkapseln. Mit dem patentierten Verfahren lassen sich somit kostengünstig und umweltfreundlich widerstandsfähige Hochbarrierefolien herstellen. „In der Solarindustrie sind Folien gefragt, die dicht halten, beispielsweise als Versiegelung für die Rückseite von Solarzellen. Um rentabel zu sein, müssen sie etwa 20 Jahre lang eine wirkungsvolle Barriere gegenüber Wasserdampf und Sauerstoff bilden - und der UV-Strahlung trotzen“. Das heißt, dass bei 85°C und 85 % Luftfeuchtigkeit die Ormocer-Schicht stabil bleiben muss. Sie können einen Wirkungsgrad von 13,8% erreichen und sind somit beinahe so effizient wie die herkömmlichen Schichten aus Glas. Die gegen Verschattung unempfindlichen Folien erzeugen aufgrund der parallel zu jeder Zelle verschalteten Bypass-Dioden auch dann Strom, wenn sie stellenweise verschattet oder verschmutzt sind. Die glaslosen Laminate halten schweren Unwettern inkl. Hagel stand. Solche hochflexiblen Photovoltaik Folien werden zurzeit von Firmen wie Isovoltaic, Flexcell und UNI-SOLAR in Umlauf gebracht. Maximilian Vogt & Johannes Beratz (Klasse 10C) Quellen: 1. 2. 3. 4.

http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2011/mai/flexible-folie.html http://www.nanoproducts.de/index.php?mp=products&file=info&cPath=3&products_id=188 http://www.filmplattform.de/details.php4?id=9&lan=de&cache=1309256948&nr=710 http://www.uni-solar.com/wp-content/uploads/2010/06/Trifold-Brochure-DE.pdf

Bildquelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Polymer_organische_Solarzelle_01.jpg

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Nie wieder putzen? Nanobeschichtungen bei Solaranlagen Wie ist das möglich? Nie wieder putzen? Die Antwort beruht auf dem Prinzip des Lotoseffekts. Der Lotoseffekt bewirkt, dass Wasser und Schmutz beziehungsweise Staub einfach an der Oberfläche abperlen. Dies macht man sich inzwischen bei verschiedenen Produkten zu Nutze wie zum Beispiel bei Regenjacken, Wandbeschichtungen, Sanitäranlagen und auch bei Solarmodulen. Schon während des Produktionsprozesses wird auf das Sicherheitsglas eine mit 100-150 Nanometer ultradünne Nanobeschichtung aufgebracht. Diese geht eine Verbindung mit der Glasoberfläche ein und ist daher chemisch und mechanisch sehr haltbar. Die Haftungskräfte an der Glasoberfläche werden geschwächt und Schmutz und Wasser finden darauf keinen Halt mehr. Ähnlich wie beim Lotuseffekt werden Staubpartikel, Pollen, Straßen- und Erntestaub gebunden und mit dem nächsten Regen von der Oberfläche abgewaschen. Die Glasoberflächen sind so schnell wieder sauber und trocken. Bei Photovoltaikanlagen erhöht sich der Wirkungsgrad um 3%-5%. Chemische Nanopartikel sind darüber hinaus frostbeständig und bis zu 250°C hitzebeständig. Umweltschutz durch Nanobeschichtungen? Neben der Erhöhung des Solarertrags reduziert sich der Reinigungsmittelaufwand um bis zu 80% und ebenso der Wassereinsatz zum Nachspülen. Der Zeitaufwand für die Pflege und Reinigung der Solarmodule reduziert sich drastisch und damit steigt der Ertrag der PV-Anlage. Eine Nanoveredelung hat eine durchschnittliche Lebensdauer von drei bis zehn Jahren und es werden nur geringe Mengen der Versiegelung gebraucht. Einige Nanobeschichtungen können auch einfach nachträglich aufgebracht werden. Deren Haltbarkeit ist allerdings deutlich niedriger. Die Nachteile sind bisher noch nicht ausreichend erforscht, könnten aber erhebliche Auswirkungen auf die Umwelt und die Gesundheit des Menschen haben, denn die Nanopartikel werden, vor allem bei nachträglich aufgebrachten Beschichtungen, mit der Zeit von der Oberfläche abgewaschen und gelangen somit in das Grundwasser und damit in die Nahrungskette. Die daraus resultierenden Risiken kann man bisher noch nicht vollständig abschätzen. Aber es wird vermutet, dass die kleinen Partikel Zellstrukturen mit Leichtigkeit durchdringen können. Diese Problematik ist noch aus den Zeiten der Asbestfasern hinlänglich bekannt. Simon Lippert & Markus Horn (Klasse 10D) Quellen: 1. http://www.beobachter.ch/natur/forschung-wissen/technologieinnovation/artikel/nanotechnologie_potential-mitgefahren/k 2. http://www.photovoltaik.eu/unternehmensmeldungen/details/beitrag/top-nano-modul-von-perfectsolar_100003972/ 3. http://www.nanoschicht.de/products/de/nano-versiegelung/nano-haushalt/solar-keramik-glas-versiegelung-1-liter.html

Bildquelle: http://de.fotopedia.com/items/flickr-483756270

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„Flasche leer ?“ Nanobeschichtungen sorgen für weniger Rückstände Wer kennt das nicht? Die letzten Reste in der Ketchupflasche, die man einfach nicht herausbekommt. Deutsche Wissenschaftler haben jetzt Abhilfe geschaffen. Mit einer Nanobeschichtung im Inneren der Flasche wird sie nahezu restlos sauber. Viele Kriterien müssen dabei erfüllt werden, um so ein Produkt auf den Markt zu bringen. Hinter dem Effekt, das Ketchup leicht heraus fließen zu lassen, steckt eine Innenbeschichtung der Verpackung in der Größenordnung von 20 Nanometern. Diese wird aus einem Plasma hergestellt. Die Erzeugung findet in einem Vakuum statt, wo zunächst Kunststoffe eingebracht werden. Danach werden Gase in die Kammer geleitet, die dann durch eine elektrische Spannung gezündet werden. Nun entsteht ein Gasgemisch, das aus Elektronen, Ionen und Photonen besteht. Diese werden mit einer Schichtdicke von 20 Nanometern an der Verpackungsoberfläche mit Hilfe eines speziellen Prozesses aufgetragen. Das entspricht einer Schicht von einem Millionstel Millimeter. So können langkettige Moleküle, die zum Beispiel in Ketchup oder Mayonnaise vorkommen, nicht an der Verpackung anhaften und der Inhalt kann nahezu ungehindert herausfließen, ohne dass man klopfen oder schlagen muss. Bedeutung für die Umwelt Forschern zufolge sollen nur etwa 4% des Inhalts zurückbleiben, während in nicht beschichteten Flaschen etwa 30% haften bleiben. Die Einspareffekte sind vielseitig: Wasser für die Reinigung, der Aufwand für die Entsorgung der Reste (z.B. Arzneimittel oder Chemikalien) und vor allem Zeit. Weniger Müll durch weniger Rückstände bedeutet also eine Entlastung von Mensch und Umwelt. Das Institut für Grenzflächen und Bioverfahrenstechnik (IGB) und das Fraunhofer Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung (IVV) forschen weiterhin daran, die Nanobeschichtung in Flaschen zu verbessern. Zum einen muss die Haftfestigkeit optimiert werden und zum anderen müssen sie sich industriell weiterverarbeiten lassen ohne viel Aufwand zu verursachen. Sie darf auch nicht von Temperaturschwankungen oder Säuren beeinflusst werden. Niklas Jilg und Van Khang Mai (Klasse 10C) Quellen: 1. 2. 3. 4.

http://www.tagesanzeiger.ch/wissen/technik/Die-Zukunft-der-KetchupFlasche/story/17253185 http://www.welt.de/wissenschaft/article1156949/Damit_in_der_Ketchupflasche_nichts_mehr_haengenbleibt.html http://das-ist-drin.de/blog/133-Nano-Technologie-in-der-Ketchup-Flasche.html http://www.fibl.org/fileadmin/documents/en/switzerland/organic-facts/bund-studie-nano-lebensmittel.pdf

Bildquelle: BirgitH / http://www.pixelio.de/media/342803

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Sauber bleiben mit Nano Nanolacke ersparen zukünftig lästige Autowäschen Die Fahrt zur Autowaschanlage könnte in einigen Jahren Geschichte sein. Nanolacke auf Autokarosserien werden aufwendige und, mehr oder weniger, teure Säuberungsaktionen in den nächsten Jahren ablösen, zu Gunsten unserer Geldbeutel und Nerven. Nanotechnologie. Mit ihren unendlich vielen Möglichkeiten sind die „Zwerge“ der Physik in der Chemie, der Biologie und vielen weiteren Bereichen eine enorme Zukunftswissenschaft. Bereits häufig angewandt wird Nanotechnologie im Klarlack. Anwendungsgebiete für diesen Lack sind nahezu alle lackierten Oberflächen wie zum Beispiel Autos, LKWs, Motorräder, Boote und Wohnwagen. Automobilhersteller Mercedes bietet diesen mittlerweile in fast allen Modellen serienmäßig an. Kleinste Keramikpartikel im Nanometerbereich sorgen für eine rund dreimal höhere Kratzbeständigkeit und bilden, nach dem Austrocknen bei 140 °C in der Lackiererei, in der obersten Klarlackschicht eine besonders dichte und regelmäßige Netzstruktur. So schützt der Lack besonders gut vor Mikrokratzern (zum Beispiel aus der Waschanlage), aggressiven Umwelteinflüssen, ätzenden Basen und Streusalz. Das Licht wird weiterhin durchgelassen, somit bleibt die Farbe, wie beim herkömmlichen Klarlack, unverändert. Hinzu kommt der Lotus-Effekt. Die Oberfläche wird schmutz-, öl-, fett- und wasserabweisend. Dadurch kann Schmutz nur schwer anhaften und grober Schmutz wird bei starkem Regen durch die herabfließenden Regentropfen mitgenommen. Gefahren des Nanolackes Selbst wenn es so klingt, als müsste das eigene Auto nie wieder gepflegt werden, sollte man vorsichtig bleiben. Gegen Chemikalien und Vogelkot ist Klarlack mit Nanoteilchen nicht besser geschützt als ohne. Teuer wird es, wenn tiefe Kratzer auftauchen. Beschädigte Nanolacke lassen sich auf Grund der aufwendigen Verarbeitung nur schwer ausbessern. Man muss damit rechnen, dass das betroffene Karosserieteil abgeschliffen und neu lackiert werden muss. Interessant sind auch die sich noch in Planung befindenden Pilotprojekte, die in nicht allzu ferner Zukunft Gestalt annehmen könnten. Besondere Aufmerksamkeit verdienen zwei Projekte: der Solar- und der Chamäleonlack. Ziel des Solarlackes ist die Gewinnung von elektrischer Energie aus Sonnenlicht. Mit dem Chamäleonlack soll sich die Farbe des Autos per Knopfdruck ändern lassen. Viel versprechend sind die Ideen allemal, bleibt nur noch zu hoffen, dass sie bei Automobilherstellern ankommen. Michel Kucjenic & Alexander Mai (Klasse 10C) Quellen: 1. http://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=nanolack+fraunhofer&source=web&cd=4&ved=0CDMQFjAD&url=http%3A%2F%2Fwww.isi.f

2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

raunhofer.de%2Fisi-de%2Fn%2Fdownload%2Fpublikationen%2Finanu_LUBWDownload_BWI25002SBer.pdf&ei=l6MRT4bFLIfEtAaF3fQn&usg=AFQjCNGZu1sES7sGLNdfNe0EjGddIjAQsw&sig2=s2QIDaJECZ1O63GitbxgA&cad=rja http://www.welt.de/print-welt/article342534/Hart_haerter_Nanolack.html http://www.n-tv.de/auto/Hightech-Schutz-fuer-das-Auto-article447013.html http://www.spiegel.de/auto/aktuell/0,1518,387405,00.html http://www.heimwerker.de/heimwerker/heimwerker-beratung/auto-carport-und-garage/autoundautopflege/autolackversiegelung.html http://www.nanoconcept.de/Lack.20.0.html?gclid=CPeBqb-Xgq0CFYSEDgodG0KwRg http://www.cardentworks.de/kfz-aufbereitung-mainmenu-58/nano-lackversiegelung.html?gclid=CKenh76Xgq0CFcUl3godtm4FGg http://www.nanobeschichtung.eu/nanobeschichtung.html

Bildquelle: http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Car-antenna.jpg&filetimestamp=20070817103855

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Lotuseffekt anhand von Wandfarbe Seit langem ist der Lotuseffekt eine allgemein bekannte und ebenso faszinierende Naturerscheinung. Die Nelumboblüte, gemeinhin auch als auch Lotus bezeichnet, ist eine krautige Wasserpflanze mit peltaten Laubblättern, beheimatet in fernöstlichen Breiten. Das Besondere dieser Pflanze ist ihre flüssigkeitsabweisende Oberfläche, wodurch Bakterien und andere Kleinstorganismen daran gehindert werden, sich auf ihr zu vermehren und sie dadurch zu schädigen. Eben diese Besonderheit wollen sich Wissenschaftler nun zu Nutze machen, und forschen seit einiger Zeit an möglichst naturgetreuen Abbildern. Als Beschichtungen für Metalloberflächen, Lebensmittelverpackungen und Spielzeugen sind Produkte bereits im Handel erhältlich. Untersuchungen an der ISEGA Forschungsund Untersuchungsgesellschaft in Aschaffenburg haben laut des Fraunhoferinstututs gezeigt, dass die Beschichtung des eigens für Krankenhäuser entwickelten „Bioni-Hygienic“ zu einer Reduktion des hochgefährlichen Krankenhauskeims Staphylococcus Aureus von 99,6% führen kann. Die neu entwickelte Wirkstoffkombination soll nun auch in anderen Produkten wie zum Beispiel der Beschichtung von Zahnimplantaten, synthetischen Knochen, Kathetern und Herzklappen ihre Anwendung finden. Zu erreichen ist das Phänomen durch Nano-Wirkstoffe, ausgesprochen stabile Festkörper auf metallischem Silber. Ein neues Forschungsprojekt des Fraunhoferinstituts ist der Gebrauch von Nanopartikeln für Wandfarbe in Innenräumen sowie an Außenfassaden. Hierfür wurden eigens Nanopartikel in der Größe von 10 Nanometern entwickelt, etwa 1000 Mal kleiner als Schimmel- oder Pilzsporen, mit dem Ziel, das Wachstum von Schimmelsporen nicht nur temporär, sondern dauerhaft zu verhindern. Kommen Keime oder Bakterien mit den integrierten Nanoteilchen in Kontakt, werden sie laut mikrobiologischen Untersuchungen sofort und dauerhaft vernichtet. Die Farbe kann sowohl für Innenräume als auch für Außenwände verwendet werden und soll laut Hersteller, anders als herkömmliche Anti-Schimmel Beschichtungen, über Jahre hinweg garantierten Schutz bieten. Umstritten ist allerdings das Gesundheitsrisiko von Nanopartikeln für den menschlichen Organismus .und die Umwelt. Laut Herstellern bestehe zwar keine Gefahr für eventuelle schädigende Nebenwirkungen, jedoch haben einige Ärzte sich kritisch geäußert: Nanopartikel seien zu wenig erforscht, Langzeituntersuchungen über ein erhöhtes Krebsrisiko lägen nicht vor. So ist und bleibt der Fortschritt erst einmal kritisch zu betrachten und auf Aufschluss gebende Studienergebnisse zu warten. Irina Lieder & Sandra Wende (Klasse 10C) Quellen: 1. 2. 3. 4.

http://www.enius.de/presse/2220.html http://www.hessen-nanotech.de/mm/Betriebsleitfaden_sichere_Verwendung_Nanomaterialien_Lack_Farbenbranche.pdf http://www.baulinks.de/webplugin/2007/1412.php4 http://www.sievers-onlinetrading.com/epages/61519075.sf/de_DE/?ObjectPath=%2FShops%2F61519075%2FProducts%2F2960-R01

Bildquelle: http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Lotus3.jpg&filetimestamp=20071206001317

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Versteckte Nanopartikel in Lebensmitteln Was wir essen, aber nicht wissen Würde man Sie im Supermarkt fragen, welche Inhaltsstoffe in den Lebensmitteln, die sie gerade gekauft haben, enthalten sind, würden sie wohl einfach auf das Etikett des Produktes schauen. Aber haben Sie schon mal daran gedacht, dass es auch Inhaltsstoffe gibt, die nicht auf der Packung angegeben werden müssen? Mittlerweile sind in knapp 600 Lebensmitteln Nanoteilchen enthalten, ohne dass der Verbraucher davon weiß. Nanopartikel sind Teilchen, deren Größe zwischen einem und 100 Nanometern liegt. Ein Nanometer entspricht dem zehnmillionsten Teil eines Meter. Nanopartikel haben die Fähigkeit die Eigenschaften eines Stoffes zu verändern. Zum Beispiel können sie die Farbe eines Stoffes ändern und die Lichtstreuung abnehmen lassen. Desweiteren nimmt die Oberfläche im Verhältnis zum Volumen stark zu, was zu stärkeren chemischen Reaktionen führen kann. Nanopartikel kommen beispielsweise in Ketchup als Siliziumdioxid vor, was dazu führt, dass dieser besser aus der Flasche fließt. Oder in Salatdressings als Titanoxid, das als Bleichmittel verwendet wird, um dieses aufzuhellen. Aluminiumsilikate in Salz oder Backpulver sollen das Verklumpen verhindern. Außerdem ermöglichen diese Partikel durch Veränderung der Leistungszahl der Mikrowelle, den Geschmack eines Produktes zu verändern. Nanoteilchen lassen Lebensmittel wie Fleisch oder Wurst auch frischer aussehen und machen diese länger haltbar. Forscher arbeiten derzeit noch an so genannten Nanosensoren, die den Konsumenten mit Hilfe von Farbsignalen informieren, ob die Lebensmittel noch genießbar oder schon vergammelt sind. All diese Vorteile wurden von der Lebensmittelindustrie schon lange entdeckt und vermehrt genutzt, ohne darauf hinzuweisen und vor möglichen Gefahren dieser Teilchen zu warnen, da keine Kennzeichnungspflicht für solche Produkte besteht. Studien an Mäusen und Ratten haben ergeben, dass einzelne Partikel Entzündungsreaktionen im Lungenepithel auslösen können. Nanoteilchen können außerdem chronische Darmentzündungen und Veränderungen im Erbgut von Zellen hervorrufen. Diese Effekte sind umso heftiger, je kleiner die verwendeten Nanopartikel sind. Allerdings ist nicht genau geklärt ob diese Reaktionen im menschlichen Körper genau so ablaufen, oder ob diese Partikel gar nicht in die Lunge gelangen können. Die Lebensmittelindustrie gibt nur wenig Informationen nach außen weiter, um eine ähnlich ablehnende Haltung der Kunden wie etwa beim Thema „Gentechnologie“ zu vermeiden. Sie versichert aber, dass keine ernsthafte Gefahr für die Konsumenten besteht. Experten schätzen die Gefahr von Nanopartikeln sogar geringer ein, als die von Feinstaub in der Umwelt. Sabrina Hammel und Felix Luckner (Klasse 10D)

Quellen: 1. http://www.sueddeutsche.de/wissen/mini-partikel-im-essen-rote-milch-und-pizza-multi-1.833179 2. http://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/0,1518,540764,00.html 3. http://www.rp-online.de/gesundheit/ernaehrung/umweltamt-warnt-vor-nano-lebensmitteln-1.2324800

Bildquelle: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Stammtisch_Ruhrgebiet_Januar_2007_Oberhausen_Pommes.JPG

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Hochmoderne Nanotechnologie in unserem Essen? „Nano-Food“, so lautet der Trend auf dem Lebensmittelmarkt, doch handelt es sich dabei nicht etwa um die neueste Diät, sondern um nanotechnologisch behandelte Nahrungsmittel, welche möglicherweise bereits bei Ihnen auf dem Teller landeten. Nanoteilchen sind extrem kurze Verbunde von Atomen oder Molekülen im Bereich von 10-9 m. Ein Vergleich hilft dabei, sich diese Größe vorzustellen: Ein kugelförmiges Nano-Teilchen verhält sich zu einer Orange in etwa wie diese Orange zur Erde. Die dadurch, im Vergleich zu größeren Partikeln gleicher Masse, stark vergrößerte Oberfläche hat eine höhere chemische Reaktivität zur Folge und verleiht den Teilchen ihre Fähigkeit, die Eigenschaften anderer Stoffe zu verstärken oder ihnen gar neue zuzuordnen. Interessant für die Lebensmittelbranche sind vor allem die synthetischen Nanomaterialien. Hierbei werden Wirkstoffe und Substanzen in nanostrukturierten Materialien eingeschlossen bzw. verkapselt, wodurch die Bioverfügbarkeit von Lebensmitteln, also die vom Körper tatsächlich aufgenommene Menge an Nährstoffen, gesteigert werden kann. Lebensmittel länger haltbar Neueste wissenschaftliche Ergebnisse belegen außerdem, dass eine kontrollierte Abgabe von Stoffen ebenfalls ermöglicht werden kann. In der Praxis findet diese Erkenntnis zum Beispiel Anwendung bei Nahrungsergänzungsmitteln, bei denen Fischöle so verkapselt werden, dass sie ihre gesundheitsfördernden und wertvollen Omega-3Fettsäuren erst in einem anderen Teil des Verdauungstraktes abgeben und der unangenehme Geschmack im Mund so verhindert wird. Ein derzeit sehr gängiges Nanomittel ist Nano-Titandioxid, welches verschiedenste Stoffeigenschaften verbessern kann, wie die Haltbarkeit von Fleisch, Käse, Obst, Süß- oder Backwaren. Außerdem wird es zur Verhinderung eines grauen Überzugs bei Schokolade verwendet, worauf die Firma Mars Inc. ein Patent besitzt. Den zahlreichen Vorteilen der Nanopartikel stehen ebenso viele Risiken für die menschliche Gesundheit gegenüber. Die vermeintlich positiven Eigenschaften können sich negativ auf den menschlichen Organismus auswirken. Viele Partikel sind in größerer Form gar nicht oder weniger gefährlich und wirken erst in Nano-Größe toxisch. NanoTitandioxid beispielsweise kann die DNS und die Zellfunktionen schädigen oder die Abwehrmechanismen von Immunzellen beeinträchtigen, wobei es in Makro-Form biologisch inaktiv ist. Neben einer Toxizität können auch gesundheitliche Langzeitschäden verursacht werden, indem sich die Nanopartikel im Körper anlagern und zu einem späteren Zeitpunkt Krankheiten wie Krebs, Blutgerinnsel oder Zell- und Gewebeverletzungen auslösen. Allerdings gibt es nur wenige Forschungen und Studien, die sich mit den Gesundheitsrisiken von Lebensmitteln mit Nano-Bestandteilen auseinandersetzen. Viele Versuche wurden in vivo bei Tieren durchgeführt und können somit nicht immer auf den Menschen bezogen werden. Dennoch oder auch gerade deswegen ist das „Nano-Food“ trotz der vielen Möglichkeiten auch mit Vorsicht zu genießen. Peter Daschner & Marc Greschik (Klasse 10C) Quellen: 1. 2. 3. 4.

http://www.nanomat.de/pdf/NanoVision2010/KathleenOehlkeNanoVision2010.pdf http://www.bund.net/themen_und_projekte/nanotechnologie/einsatzbereiche/lebensmittelindustrie/lebensmittel/ http://www.fibl.org/fileadmin/documents/en/switzerland/organic-facts/bund-studie-nano-lebensmittel.pdf http://www.woz.ch/artikel/2009/nr05/wissen/17419.html

Bildquelle: http://www.flickr.com/photos/nicktakespics/3658284817/sizes/l/in/photostream

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Moleküle leben In Amerika entdeckten Forscher, dass bestimmte winzige Moleküle laufen können. Sie bewegen sich wie ein Mensch vorwärts und überwinden sogar Hindernisse. Das geschieht nicht etwa durch künstlich hervorgerufene Reaktionen, sie besitzen diese Gabe sogar „unwillkürlich“. Für diese Technologie sind wenige nanometergroße „Bauteile“, die etwa 5.000 mal kleiner sind als ein Staubkorn, von Belang. Man möchte möglichst kleine Maschinen bauen, die aber so viel Leistung bringen, wie es nur möglich ist. Dafür wären beispielsweise Motorproteine, die im Kör¬per Eiweißmoleküle im Huckepack transportieren, von großem Wert. Der Aufbau solcher natürlicher Stoffe ist jedoch sehr kompliziert, was den technischen Nachbau enorm erschwert und zu aufwendig macht. Deshalb experimentiert man mit anorganischen Stoffen, also Stoffen die nicht durch Lebenskraft erzeugt werden, und Biomolekülen. Nun stieß man aber auf organische Verbindungen, die von Natur aus läuferisches Potenzial zei¬gen. Man setzte unterschiedliche Moleküle im Vakuum auf Kupferoberflächen, welche Tempe¬raturen von bis zu -250°C hatten, und beobachtete. Sofort konnte man unter einem Tunnelmikro¬skop, welches kleinste Objekte zugänglich macht, erkennen, wie die Moleküle begannen, sich fortzubewegen. Wie Zweibeiner setzten diese Verbindungen zwei von der Hauptkette abstehende Sauerstoffatome zur Fortbewegung ein, wie zum Beispiel der Stoff Anthrachinon, der zur Her¬stellung von Farben verwendet wird. Das Molekül lief geradeaus, ohne abzubiegen oder gar umzudrehen, was bei allen getesteten Verbindungen gemessen werden konnte. Ein weiterer Stoff, 9,10-Dithioanthracen, kurz DTA, schaffte beim ersten Versuch sogar 10.000 Schritte. Die benötigte Energie für diesen Prozess nehmen die Moleküle aus der geringen Wärme, die trotz der niedrigen Temperatur vorhanden ist. Die zweibeinigen Vehikel können sogar Hindernisse wie Unebenheiten in Form von hervorra¬genden Metallatomen der Kupferoberfläche überwinden. Dabei erkennt man den so genannten Tunneleffekt: statt über die Unebenheit hinweg laufen zu müssen, nehmen sie den direkten Weg hindurch, also wie Menschen zum Beispiel einen Berg durch einen Tunnel überwinden. Die For¬scher sind sehr überrascht: ehedem nahm man an, dass diese Fähigkeit nur Elektronen und Atome oder simple Moleküle hätten. Dass das auch komplexen Verbindungen möglich ist, ist neu. Bei all diesen Vorgängen sind auch Transporte von Atomen, wie bei einem Motorprotein, mög¬lich: Das zu transportierende Atom heftet sich an ein „Bein“ des Läufers, der dabei überra¬schenderweise unverändert weiterläuft. Diese Entdeckung ist ein großer Schritt im Bereich Nanomaschinen. Diese funktionieren bislang nur in wässrigen Lösungen, was Bewegungsstudien und -möglichkeiten erschwert. Man kann mit solchen Molekülen nun beispielsweise unkompliziert Rechner bauen, die nach dem Prinzip eines Abakus funktionieren: auf Stäbe gesetzte Kugeln werden geschoben. Also stehen zum Beispiel vier verschobene Kugeln für die vier. Diese Idee scheiterte in den 90er Jahren, da die Stäbe nicht nah genug gereiht werden konnten. Die gefundenen Mini-Läufer brauchen diese nicht, womit diese Technik eine zweite Chance bekommt und auch viele weitere Möglichkeiten offen stehen. Ksenia Barannikov (Klasse 10C) Quellen: 1. 2. 3. 4.

http://www.faz.net/aktuell/wissen/physik-chemie/nanotechnologie-krabbelstunde-fuer-mole¬kuele-1577637.html http://www.heise.de/tr/artikel/Wenn-Molekuele-laufen-lernen-405127.html http://www.wissenschaft.de/wissenschaft/news/258835.html http://www.techportal.de/de/21/2/news,public,newsdetail_public/29/date_submission+DESC/,,,,/457/

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Nanopartikel – neue Hoffnung in der Krebsbehandlung? Der Biologe Andreas Jordan hat es geschafft. Das von ihm gegründete Unternehmen „MagForceNanotechnologies“, dass sich die Behandlung von Krebs mit Hilfe von Nanopartikeln zum Ziel gesetzt hat, wurde im Sommer 2010 zugelassen. Durch dieses Unternehmen soll die Therapie innerhalb von fünf Jahren weltweit durchgeführt werden. Nanotechnologie ist wo möglich das neue Schlüsselwort der Zukunft. Dabei handelt es sich um Teilchen im Nanometerbereich. Also dem Millionstel Teil eines Millimeters. Nach Angaben von Naturwissenschaftlern und Forschern wird es bald möglich sein können, durch Verwendung von Nanotechnologie in der Medizin viele Krankheiten, wie beispielsweise Krebs zu behandeln. Magnetisches „Drug Targeting“ heißt dieses Verfahren. Dabei werden Nanopartikel, in Flüssigkeit gelöste Teilchen aus Eisenoxid, mit Krebsmedikamenten bestückt und mit einer Hülle aus Silizium ausgestattet, sodass sie das Tumorgewebe nimmt sie auf, da es die Partikel für Nährstoffe hält. Wegen ihrer besonderen Beschichtung werden sie nur von den Krebszellen aufgenommen und das gesunde Gewebe bleibt verschont. Daraufhin werden sie direkt ins Gewebe gespritzt und durch ein elektromagnetisches Feld in Schwingung gebracht. Gleichzeitig wird so auch Wärme produziert. Anhand der entstandenen Wärme von 42-46 C° werden Tumorzellen getötet, wenn der Tumor einen Durchmesser bis zu fünf Zentimeter hat. Oder aber sie werden geschwächt, sodass ein weiterers Wachstum verhindert wird. Damit können sie leichter in der Chemotherapie oder in der Strahlungstherapie zerstört werden. Nach einer gewissen Zeit zerfallen die Eisenoxid-Partikel im Körper wieder, sodass gravierende Risiken außer Acht gelassen werden können. Therapie ohne Nebenwirkungen? Obwohl die Nanoteilchen aufgrund ihrer Größe Barrieren bis hin zum Gehirn durchdringen können und es noch darüber spekuliert wird, wie sie sich langfristig im Körper verhalten, sind noch keine lebensbedrohlichen Nebenwirkungen bekannt. Denoch ist bislang nicht gesichert, ob jede Art von Krebs behandelt oder gar völlig geheilt werden kann. In Tierversuchen kam es mit diesem Verfahren schon zu großen Erfolgen. Am 21. September 2011 wurde ein hochmodernes Labor zur Erforschung von der Krebstherapie in Erlangen eröffnet. „Das neue Forschungslabor mit seiner hochmodernen Ausstattung ist ein weiterer Meilenstein auf dem Weg zu einer zielgerichteten und personalisierten Krebstherapie“, erläutert Prof. Christoph Alexiou, Oberarzt an der HNO-Klinik Erlangen und Leiter der Sektion für Experimentelle Onkologie und Nanomedizin (SEON). Somit wird es möglicherweise schon bald zu weiteren praktischen Erfolgen in dieser Krebstherapie kommen. Rukiye Yüksel & Yeliz Kaya (Klasse 10D) Quellen: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

http://www.dgim2010.de/de/Nanomedizin.htm http://www.focus.de/gesundheit/ratgeber/zukunftsmedizin/therapie/nanomedizin-heilsame-zwerge_aid_227220.html http://www.welt.de/gesundheit/article13213129/Nano-Cocktail-toetet-Krebszellen-binnen-24-Stunden.html http://www.gesundheitsstadt-berlin.de/nachrichten/news-detailseite/medizintechnik/neue-krebstherapie-zugelassen/ https://www.medical-valley-emn.de/node/3043 http://svenfauth.suite101.de/nanotechnologie-in-der-medizin-a64806 http://www.umg-verlag.de/umwelt-medizin-gesellschaft/krebsbehandlung.html http://www.magforce.de/forschung/nanopartikel.html http://www.rp-online.de/gesundheit/news/nano-therapie-gegen-krebs-1.475149

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Nanopartikel gegen Krebs Lange Zeit galten manche Krebsarten als unheilbar. Das soll sich nun in naher Zukunft ändern, und zwar mit Hilfe winzig kleiner Partikel, die nur einen Durchmesser von 10 Nanometern besitzen. Ferrofluid heißt das angebliche Wundermittel. Dies ist eine Flüssigkeit, der kleine Partikel von ferromagnetischen Metallen zugegeben wird wie z.B Magnetit, Kobalt oder Nickel. Dadurch erhält die Flüssigkeit die magnetischen Eigenschaften des Metalls, aber ohne dass dabei die Partikel verklumpen. Ferrofluide werden schon länger als Kontrastmittel in der Medizin verwendet. Nun aber haben Forscher um Andreas Jordan am Universitätsklinikum Charité in Berlin eine völlig neue Anwendung dieser Partikel entdeckt. Diese ist an die Hyperthermie angelehnt, dort wird Tumorgewebe erhitzt, um es anfälliger für eine Strahlenbehandlung oder Chemotherapie zu machen. Hitze gegen Krebszellen Bei der Magnet-Flüssigkeits-Hyperthermie wird das Ferrofluid in die Krebszellen injiziert. Dann wird ein hochfrequentes Magnetfeld angelegt, das die Nanopartikel in Bewegung versetzt, dadurch wird die Zelle erhitzt bis sie abstirbt. Das Positive bei dieser Art der Behandlung ist, dass das umliegende Gewebe nicht so stark belastet wird wie bei den derzeitig üblichen Krebstherapien. Jedoch sollte man wie bei jeder nanotechnologischen Anwendung vorsichtig sein, da die Folgen für unseren Körper noch nicht ausreichend untersucht sind. Auch hier ist noch nicht bekannt, inwieweit die Metalle in die Stoffwechselprozesse unseres Körpers eingreifen. Zwar ist Eisen an vielen biologischen Vorgängen beteiligt, trotzdem ist man sich uneinig, ob Eisen in Nanometergröße nicht zu unerwünschten Nebenwirkungen führen könnte. Auch die Kosten stellen ein Problem dar, da ein Liter des medizinisch verwendbaren Ferrofluids momentan noch 15.000 Euro kostet. Mikhail Massalitin & David Swerev (Klasse 10C) Quellen: 1. http://www.nzz.ch/2005/09/21/ft/articleD5QIB.html 2. http://www.science-meets-society.com/wissenschaft-gesellschaft/wunderbares-ferrofluid/ 3. http://www.ferrofluide.de/ferrofluid_de.php

Bildquelle: http://world-of-nano.de/imgs/Ferrofluide.jpg

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Erlösung für Diabetiker? Die Entwicklung eines Nano-Tattoos von Heather Clark soll in Zukunft vor allem Diabetikern nicht nur das Leben erleichtern, sondern auch deren Gesundheit verbessern. Zum Beispiel würde diese Methode Diabetikern das tägliche Messen ihrer Blutzuckerwerte durch das altbekannte Einstechen in den Finger ersparen. Man versucht dabei, mit winzigen Nanopartikeln Blutwerte schmerzfrei und einfach zu überwachen. Bei diesem äußerlich unsichtbaren „Tattoo“ wird anstelle von Farbpigmenten wie bei einem üblichen Tattoo eine spezielle Nanopartikel-Lösung verwendet. Diese besteht aus 120 Nanometer großen Partikeln, die ungefähr der Größe eines Fußballs im Vergleich zur Erde entsprechen. Diese Partikel enthalten Sensormoleküle, die beispielsweise mit Natrium oder Glukose reagieren. Bei der Reaktion mit diesen sogenannten Biomarkern kommt es zu Fluoreszenzeffekten, das heißt sie beginnen von selbst zu leuchten. Dieses „Licht“, das normalerweise nicht sichtbar ist, wird mit UV-Licht sichtbar gemacht. Je höher die Konzentration der Biomarker, desto stärker die Reaktion, was dazu führt, dass es mehr leuchtet. Schmerzfreie Blutzuckermessung mit dem iPhone Für das benötigte ultraviolette Licht sorgt derzeit ein umgebautes iPhone mit einer Spezialhülle, die LED-Leuchten enthält. Das Problem: das Gerät kann derzeit die „ausgelesenen“ Daten aus dem Tattoo, also wie stark es leuchtet, noch nicht auswerten. Diese Aufgabe übernimmt derzeit noch ein Computer. Laut einem Onlinemagazin wird aber daran gearbeitet und ein entsprechendes App programmiert, das diese Auswertung übernehmen soll. Damit wäre diese neu entwickelte Methode für jeden einsetzbar. Hauptsächlich will man Diabetikern die Messung ihres Blutzuckerwertes erleichtern. Es gibt aber auch diverse andere Anwendungsbereiche, wie z.B. das Messen des Natriumspiegels von Langstreckenläufern, der aussagt, wann sie etwas trinken müssen. Oder auch die Überwachung der Nierenfunktion während Operationen, um, im Falle einer Veränderung, mögliche Komplikationen zu vermeiden. Momentan müsste man das Nano-Tattoo noch einmal wöchentlich erneuern, allerdings wurde es bisher nur an Tieren getestet. Bei den Mäusen war das Ergebnis überzeugend. Der Erfolg beim Menschen bleibt abzuwarten, da die Haut einer Maus deutlich dünner ist als die eines Menschen. Forscher sind jedoch davon überzeugt, dass sich diese Innovation durchsetzen wird. Ksenia Barannikov & Anna Lechner (Klasse 10C) Quellen: 1. 2. 3. 4. 5.

http://ambrosiaberlin.com/2011/07/digitale-tattoo-unter-die-haut-geht-um-blut-monitor/3928 http://digitaljournal.com/article/292644 http://www.northeastern.edu/news/stories/2010/11/heather_clark.html http://www.physorg.com/news194248207.html http://www.heise.de/tr/artikel/Nano-Tattoo-ueberwacht-Blutwerte-1283843.html

Bildquelle: http://www.fotopedia.com/items/flickr-2348276868

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Nanokapseln und ihre medizinischen Anwendungsgebiete Nanokapseln ermöglichen einen neuen Weg der Krankheitsbehandlung, da sie durch ihre kleine Größe durch das menschliche Gewebe direkt zum Zielort kommen. Sie bieten damit bessere Behandlungsmethoden, da sie zur Stoffoptimierung beitragen. Auch der Einsatz gegen Krebs ist möglich, da sie ihre enthaltenen Wirkstoffe nur in der Nähe bestimmter Stoffe freisetzen. Um die Effektivität der Kapseln zu beschreiben, muss man ihre Größe von nur circa 5 Mikrometer hervorheben. „Stellt man sich einen Mikrometer als eine 12m große Murmel vor, dann hätte eine im Querschnitt eigentlich ein Meter messende Kugel plötzlich im Verhältnis den Durchmesser der Erde.“2 Damit passen die Nanokapseln durch unser Gewebe und gelangen somit schneller und leichter an ihren Wirkungsort und bekämpfen dort direkt das Problem, z.B. bei der Bekämpfung von Krebs. Die Kapselwand besteht meist aus abbaubarem Polyester und Polyelektrolyten (wasserlösliche Verbindungen mit großer Kettenlänge). Diese helfen dabei die Pharmakokinetik, also die Gesamtheit der Prozesse im Körper, welche von einem Stoff durchlaufen werden, zu beschleunigen. Nanokapseln können auch auf Basis von Liposomen (bestimmte kugelförmige Anordnung von oberflächenaktiven Molekülen in einer Flüssigkeit) hergestellt werden. Der geringe Umfang der Kapsel bietet auch die Möglichkeit in das Nervensystem einzudringen und somit neural bedingte Krankheiten zu heilen, z.B. Alzheimer oder das Parkinson-Syndrom. Der Anwendungsbereich der Nanokapseln in der Medizin hat vor allem großes Ansehen in der Krebstherapie. Hier werden durch säureähnliche Stoffe krebsbefallene Zellen anvisiert. Die gesunde Zelle selbst trägt wenig Schaden davon und die kranken Zellen sterben ab. Andere Anwendungsgebiete wären zum Beispiel Nahrung und Liposome können Chemotherapeutika transportieren deren Konservierung und auch die Kosmetik. Jedoch bereitet dieses Wundermittel auch Probleme, die noch nicht gelöst werden konnten. Eines davon wäre beispielsweise, dass unser Körper nur Stoffe beinhaltet, die die Verkapselung auflösen und den Wirkstoff schon vorzeitig freisetzen. Falls diese Hürde überwunden werden kann, dann wäre es wohl die revolutionärste Art der Heilung des 21. Jahrhunderts und würde die Lebenserwartung sicher erhöhen. Nanokapseln können also vielseitig angewendet werden und ihre Erfotschung birgt viele Chancen. Die Medizin nimmt dabei verdientermaßen eine zentrale Rolle als Forschungsgebiet ein – ist die Gesundheit doch das höchste Gut. Franka Menke & Philipp Bell-Mihaiu (Klasse 10C) Quellen: 1. 2. 3. 4. 5.

http://www.mpg.de/208222/Nanotechnik_Nanokugeln?page=6 http://www.fei-bonn.de/download/veranstaltungen/dokumentationen.html/kooperationsforum_07/maeder_abstract_cv.pdf http://www.bmbf.de/pub/nanopartikel_kleine_dinge_grosse_wirkung.pdf http://www.medicom.de/ratgeber/news/aus-der-forschung/nanokapseln-medizin-der-zukunft http://www.bund.net/themen_und_projekte/nanotechnologie/einsatzbereiche/medizin/

Bildquelle: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Phospholipids_aqueous_solution_structures.svg

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http://www2.mitutoyo.de/bildverarbeitungsmessgeraete/popup/mikrometernanometer/index.html

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Polymeres Heilmittel in Sicht? Das wohlmöglich aktuellste Thema in der Medizin: Nanotechnologie. Nanoforscher set¬zen sich immer intensiver mit dieser Forschung auseinander. Ein dabei möglicherweise viel versprechendes Verfahren ist die Polymertherapie. Polymere sind aus vielen Mo¬nomeren zusammengesetzte Moleküle. Durch eine medizinische Behandlung mit diesen Polymer-Nanopartikeln könnte schon bald eine Therapie für bis jetzt unheilbare Krankheiten in Sicht sein. In der Nanotechnologie gelingen große Fortschritte. Nanoteilchen im Bereich von dem Milli¬onstel eines Millimeters werden schon seit einigen Jahren zur Behandlung von Krankheiten zu verwenden versucht. Für die Wirkstofffreisetzung wird davon ausgegangen, dass bei den sogenannten Nanosphären die Freisetzung mit der Zeit abnimmt, wohingegen die Nanokapseln, die eine Polymerhülle besitzen, über längere Zeit eine konstante Wirkung haben. Zwei ähnliche Prozesse erfolgen zum einen durch die Miniemulsion, bei der bestimmte Flüssigkeiten verkapselt in Polymer¬schachteln auf eine kontrollierte Art und Weise Medikamente freisetzen können, zum anderen durch die Emulsionspolymerisation, bei der verkapselte Nanopartikel in Wasser hergestellt werden und Wirkstoffe gegen die Krankheitserreger transportieren sollen. Trotz ihrer über längere Zeit untersuchte Wirksamkeit, treten Probleme bei der Polymer-Be¬handlung auf. Es muss nämlich immer darauf geachtet werden, dass das Gewicht und die He¬terogenität der Polymere angemessen sind, da sonst ihre biologische Aktivität beeinträchtigt wird. Außerdem sollten in naher Zukunft Mediziner und Biologen zusammen mit Polymer¬chemikern diese Projekte bearbeiten. Heute steigt das Interesse für die Polymertherapie sprunghaft, da solche Medikamente erfolg¬reich erforscht werden. Polymertherapeutika befinden sich zurzeit in klinischen Tests. Yeliz Kaya & Rukiye Yüksel (Klasse 10D) Quellen: 1. http://www.igb.fraunhofer.de/content/dam/igb/de/documents/broschueren/Nanocytes__Mass¬geschneiderte_Kern_Schale_Partikel_

fuer_Chemie_Medizin_Pharmazie_und_Umwelt.pdf

2. http://www.nanotruck.de/fileadmin/user_upload/Berichte%20und%20Druckschriften/Litera¬turliste/nanobiotechnologie_II.pdf 3. http://de.wikipedia.org/wiki/polymer

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Nanoteilchen - Segen oder Fluch für unsere Gesundheit? Nanoteilchen sind überall und doch zugleich nirgendwo. Alle Medien berichten von dieser jungen Entdeckung der Wissenschaft. Die winzigen Teilchen bedeuten einen wichtigen Meilenstein für die Forschung. Doch wie wirken sich diese Winzlinge von nur einem Millionstel eines Millimeters Länge auf unsere Gesundheit aus? Viele Forscher berichten enthusiastisch über die Möglichkeiten der Nanotechnologie. Doch viele Menschen ahnen nicht, was für Gefahren sie für unsere Gesundheit bedeuten könnte. So berichten chinesische Forscher laut der Zeitschrift Der Spiegel über ein Experiment, das in den Jahren 2007-2008 durchgeführt wurde. Dabei wurde eine Gruppe von Arbeiterinnen einer Firma getestet, die weiße Polyacrylat-Farbe verwendet, die Nanopartikel enthält. Die Frauen arbeiteten in einer großen Halle, in der sich eine Maschine befindet, die weiße Polyacrylat-Farbe auf Kunststoffplatten sprüht. Nach 13 Monaten wurden bei den Arbeiterinnen starke Lungenbeschwerden und ein Ausschlag auf Armen und Gesicht diagnostiziert. Bei Untersuchungen wurden im Brustfell und in der Lunge Nanopartikel von rund 30 Nanometer Durchmesser gefunden. Der Forscher Yuguo Song stellte ebenfalls fest, dass der Raum, in dem sich die Frauen befanden, keine Fenster hatte und die Schutzmasken von den Arbeiterinnen nur willkürlich getragen wurden. Außerdem stellten japanische Forscher fest, dass die Nanopartikel die Hirnentwicklung bei Föten beeinflussen können. Die Forscher veröffentlichten dieses Ergebnis im „European Respiratory Journal“ der Europäischen Respiratorischen Gesellschaft in Genf. Die Nanoteilchen dringen über unsere Atemwege in die Verästelungen der Lunge ein und heften sich an die Lungenbläschen an. So können sie die gefährliche Krankheit Lungenfibrose auslösen und gelten zusätzlich als krebserregend. Auch wurde bei Tierversuchen festgestellt, dass die Partikel bis zum Kern von Körperzellen wandern und dort problemlos die Erbinformation (DANN) beschädigen können. In Form und Größe ähneln sie Asbestfasern, die sich als sehr gesundheitsschädlich auf ihr Umfeld auswirken. Trotz dieser möglichen Gefahren ist zu beachten, dass die Nanotechnologie eine junge und noch nicht vollständig erforschte Wissenschaft ist. Somit sollte man mit einem Urteil abwarten bis sichere Ergebnisse vorliegen. (Der Spiegel vom 21.10.2009) Aida Music & Jakob Allgaier (Klasse 10D) Quellen: 1. Risiko Nanopartikel - Mini-Bomben in unserem Körper auf http://www.youtube.com/watch?v=p3JMpVWkQPU 2. European Respiratory Journal“ (Bd. 34, S. 559) der Europäischen 3. http://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/0,1518,656525,00.html

Respiratorischen Gesellschaft in Genf

Bildquelle: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Nanoparticule_et_nanotechnologie_-_CILAS.jpg?uselang=de

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Nanopartikel in der Medizin Immer mehr Leute erkranken an Krebs oder Alzheimer. Die meisten Personen mit einer solchen Erkrankung sterben daran. Um diese Krankheiten zu heilen, ruhen derzeit die Hoffnungen auf Nanopartikeln, die in der Medizin verwendet werden. Diese Partikel haben im Verhältnis zur Masse eine große Oberfläche. Dadurch können sie mit nützlichen Stoffen beladen werden. Um sie als Kontrastmittel in der MRT (Magnetresonanztherapie) zu gebrauchen, muss man zuerst die „nackten“ Nanopartikel herstellen. Dazu verwendet man die gewünschten Materialien, je nach dem, wofür sie gebraucht werden. Allerdings muss man bei der Herstellung beachten, dass Nanopartikel nicht wasserlöslich sind, also hydrophob. Wenn nun diese Partikel in den Körper eingeführt werden würden, könnten sie zusammenkleben und womöglich Blutgefäße verstopfen. Aus diesem Grund wird die hydrophobe Hülle durch eine hydrophile, also wasserlösliche Hülle ersetzt. Diese Hülle besteht meist aus Polyethylenglykol (PEG), welches eine gute Wasserlöslichkeit gewährleistet. Daraufhin wird am Ende des Moleküls eine sogenannte Linkergruppe angebracht, mit welcher Proteine, Antikörper oder andere notwendige Stoffe daran gebunden werden können. Nach der Behandlung mit den Nanopartikeln müssen diese wieder gereinigt werden. Dies geschieht mit Hilfe einer Zentrifuge oder durch Filtration. Ein weiterer Vorteil ist die geringere Dosierung von Medikamenten. Bis jetzt wirken Antibiotika immer auf den ganzen Körper. Nun könnte man bald erreichen, dass der Wirkstoff nur dort angreift, wo man ihn benötigt. Dies könnte zu einer schnelleren Heilung des Patienten führen. Erfolgversprechende Krebstherapien Auch in der Krebstherapie finden Nanopartikel eine Anwendung. So können magnetische Nanopartikel in eine Nährstoffhülle gepackt und dem Patienten verabreicht werden. Da der Tumor viele Nährstoffe benötigt, nimmt er mit großer Wahrscheinlichkeit auch die Nährstoffe mit Nanopartikel auf. Gelangen ausreichend Nanopartikel in den Tumor, so muss der Patient in eine Röhre, die einen sich schnell drehenden Magneten beinhaltet. Aufgrund der magnetischen Eigenschaften der Nanopartikel drehen sie sich im Tumor mit. Somit entsteht durch die Reibung Wärme. Bei der Erwärmung auf bis zu 40°C sterben Krebszellen ab. Mit Hilfe dieser Anwendung kann man im Moment zumindest die Lebenszeit des Patienten verlängern. Vielleicht auch bald den Krebs komplett besiegen. Diese angeführten Techniken müssen sicherlich noch optimiert werden. Aber schon in naher Zukunft werden wir viele bisher unheilbare Krankheiten heilen können. Bis dahin müssen wir auf schnelle und korrekte Diagnose hoffen, denn so können Krankheiten effektiver bekämpft werden. Sabrina Hammel & Christoph Peter (Klasse 10D) Quellen: 1. Polymere Nanopartikel: neue Materialien und ihre medizinische Anwendung; Prof. Dr. Katharina Landfester, PD Dr. med Volker

Mailänder, Max-Planck-Institut für Polymerforschung, 55128 Mainz 2. Magnetische Nanopartikel als Kontrastmittel in der MRT; Prof. Dr. Wolfgang Tremel, Dipl.- Chem. Thomas Schladt, Dipl.- Chem. Kerstin

Schneider, Institut für Anorganische Chemie und Analytische Chemie, Johannes Gutenberg-Universität Mainz, 55099 Mainz

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facebook-Seite zur Projektarbeit

http://www.facebook.com/groups/314013818646117/

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Veröffentlichungen auf der Internetseite von „The Guardian“

http://www.guardian.co.uk/nanotechnology-world/nano-tattoo-for-diabetics

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http://www.guardian.co.uk/nanotechnology-world/carbon-nanotubes-wonder-material

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Let's talk about nanotechnology