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28.5.2004 | Von:
Christoph Baumgartner

Ethische Aspekte nanotechnologischer Forschung und Entwicklung in der Medizin

Nanotechnologe und Medizin

Die für lebendige Organismen maßgeblichen Prozesse spielen sich wesentlich im Nanometermaßstab ab, elementare biologische Einheiten wie zum Beispiel DNA, Proteine oder Zellmembrane liegen in dieser Größenordnung. Durch die Nanotechnologie wird angestrebt, diese biologischen Einheiten besser zu verstehen und nach Möglichkeit gezielt zu steuern. Die Miniaturisierung bis hinunter auf die Nanoskala verspricht daher ein wesentliches Merkmal biomedizinischer Produkte und Verfahren in der Postgenomics-Ära zu werden. Die erhofften Möglichkeiten, die durch nanoskalige Produkte und Verfahren erschlossen werden sollen, stellen dabei in vielen Fällen keine vollständig neuen Entwicklungen dar. Vielmehr sollen durch den Einsatz der Nanotechnologie bei bereits heute auf der Makro- oder Mikroebene verwendeten Entwicklungen große Fortschritte erzielt werden. Die Nanotechnologie gilt daher als enabling technology: Entscheidende Weiterentwicklungen bereits bekannter Produkte und Verfahren werden durch den Einsatz von Nanotechnologie ermöglicht, auch wenn man dem Produkt nicht in allen Fällen auf den ersten Blick "ansieht", dass es sich dem Einsatz von Nanotechnologie verdankt. Darüber hinaus resultieren Entwicklungen insbesondere im Bereich der Lebenswissenschaften häufig aus der Konvergenz verschiedener moderner Technologien, die durch die Nanotechnologie ermöglicht wird. Neben der Nano- sind hier vor allem die Bio- und die Informationstechnologie sowie die Kognitionswissenschaft (engl. Cognitive (Neuro-)Science) von Bedeutung - in diesem Zusammenhang ist von NBIC-Technologies die Rede.[4]

Die Hoffnungen, die mit nanotechnologischen beziehungsweise NBIC-Entwicklungen im Bereich der modernen Medizin verbunden werden, sind immens. So soll der Einsatz nanoskaliger Diagnosetechniken die Identifikation von Krankheiten bereits während ihres Entstehens und in der Folge eine gezielte Intervention ermöglichen, bevor die betreffende Krankheit symptomatisch erkannt werden könnte. Auch im Bereich der genetischen Diagnostik sind von der Nanotechnologie bedeutende Entwicklungen zu erwarten. Nanoskalige Verfahren unterstützen hier eine Entwicklung, die schon in naher Zukunft in Bereiche vordringen könnte, die für viele Menschen heute noch unvorstellbar sind: Es wird erwartet, dass im Jahr 2020 ein Test, der eine vollständige "genetische Karte" (genetic map) bereitstellt, ein Standardtest sein wird, vergleichbar einem heutigen Bluttest.[5]

Nanopartikel sollen in Zukunft auch als Drug-Delivery- und Drug-Targeting-Systeme fungieren: Sie werden aufgrund ihrer Kleinheit vom Immunsystem des menschlichen Körpers nicht erkannt, migrieren unterhalb einer bestimmten Größe durch Zellwände und sind dazu in der Lage, die Blut-Hirn-Schranke zu überwinden. Diese Eigenschaften sollen genutzt werden, um nanoskalige "Fähren" zu entwickeln, die hochwirksame Pharmazeutika passgenau an ihren Bestimmungsort positionieren und dort freisetzen. Auf diese Weise könnten zum einen Pharmazeutika eingesetzt werden, bei denen dies zum Beispiel aufgrund ihrer mangelnden Löslichkeit bisher nicht möglich ist. Zum anderen könnten durch die beschriebene Methode Nebenwirkungen minimiert werden, da Medikamente auf diese Weise in geringsten Dosen und nur an ihrem konkreten Wirkungsort im menschlichen Körper freigesetzt werden würden.

Im Bereich der Krebstherapie werden magnetische Nanopartikel gelöst und in einen Tumor gespritzt. In einem magnetischen Wechselfeld werden Krebszellen durch die zuvor von ihnen aufgenommenen Nanopartikel erhitzt, ohne dass sich das sie umgebende gesunde Gewebe in gleicher Weise erwärmt. Durch die Erwärmung stirbt das Tumorgewebe ab (Magnetflüssigkeitshyperthermie).

Mit Hilfe nanotechnologischer Materialien könnte es darüber hinaus möglich werden, biokompatible Implantate zu entwickeln, die von der körpereigenen Immunabwehr nicht als Fremdkörper erkannt und infolgedessen nicht abgestoßen werden. Entsprechende Versuche erstrecken sich auch auf die Entwicklung künstlicher Gliedmaßen (möglicherweise mit neuen Funktionalitäten), die durch körpereigene Signale steuerbar sein sollen, auf die Entwicklung komplexer Organe sowie auf die Wiederherstellung des Seh- oder Hörvermögens. Eine zunehmend wichtigere Rolle könnten zukünftig biologisch-technische Schnittstellen als Basis für möglichst direkte Formen des Informationsaustausches zwischen menschlichem Körper und Maschinen spielen. Neuroprothesen oder Information- & Communication-Technology-Implantate (ICT-Implantate) sollen es eines Tages erlauben, durch neurodegenerative Krankheiten oder Unfälle verloren gegangene mentale Fähigkeiten wiederherzustellen und möglicherweise Querschnittsgelähmte zu heilen. Derartige Implantate oder künstliche Organe sind an sich noch keine Nanotechnologie, doch kann der Einsatz nanotechnologischer Materialien und Verfahren die Realisierungschancen solcher Entwicklungen beträchtlich erhöhen.

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Erwartungen, die mit dem Einsatz der Nanotechnologie in der Medizin verbunden werden, von der Optimierung bereits bestehender Verfahren über die Entwicklung neuer Diagnose- und Therapiemöglichkeiten bis hin zu einer signifikanten Verlängerung der Lebensspanne bei zumindest gleichbleibender Lebensqualität als Resultat des Technologieeinsatzes reichen. Insgesamt wird die Qualität der medizinischen Versorgung - so die Erwartung von im Rahmen einer Delphi-Studie befragten Expertinnen und Experten - durch nanoskalige Produkte und Verfahren erheblich steigen.[6]

Die Entwicklung derartiger nanotechnologischer Anwendungen und insbesondere der NBIC-Technologien im Bereich der Medizin ist freilich unterschiedlich weit fortgeschritten. Während zum Beispiel die Magnetflüssigkeitshyperthermie bereits in der Phase der klinischen Erprobung ist, gilt die Entwicklung komplexer künstlicher Organe als noch in einem relativ frühen Stadium befindlich. Ziele wie die Verbesserung der sensorischen und mentalen Fähigkeiten des Menschen oder die populäre Vorstellung von intelligenten nanoskaligen Robotern, die im Blutkreislauf das körpereigene Immunsystem verstärken, indem sie Viren oder andere Krankheitserreger zerstören oder Ablagerungen von den Gefäßwänden entfernen, werden von den meisten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern derzeit (noch?) im Bereich des Visionären, freilich nicht prinzipiell Unmöglichen, und den Forschungsprozess durchaus Stimulierenden angesiedelt. In noch größerem Maße gilt dies von so genannten sich selbst replizierenden Assemblern. Diese sollen einem der populärsten Nanotechnologen, K. Eric Drexler, zufolge eines Tages in der Lage sein, nahezu jeden beliebigen Gegenstand durch exaktes Positionieren von Atomen und Molekülen (sog. Molecular Manufacturing) herzustellen.[7]


Fußnoten

4.
Vgl. Mihail C. Roco/William S. Bainbridge (Hrsg.), Converging Technologies for Improving Human Performance. Nanotechnology, Biotechnology, Information Technology and Cognitive Science, Dordrecht u.a. 2003.
5.
Vgl. R. S. Williams/P. J. Kuekes, We've only just begun, in: Mihail C. Roco/William S. Bainbridge (Hrsg.), Societal Implications of Nanoscience and Nanotechnology, Arlington 2001, S. 103 - 107.
6.
Vgl. Norbert Malanowski, Vorstudie für eine Innovations- und Technikanalyse (ITA) Nanotechnologie, hrsg. von VDI-Technologiezentrum Abteilung zukünftige Technologien, Düsseldorf 2001, S. 31.
7.
Vgl. K. Eric Drexler, Engines of Creation, Oxford 1990; ders./Chris Peterson/Gayle Pergamit, Experiment Zukunft. Die Nanotechnologische Revolution, Bonn - Reading, Mass. u.a. 1994; Mathias Schulenburg, Erkundungen in der Nanowelt, in: Aus Politik und Zeitgeschichte, B 42/2003, S.26 - 34.