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Swiss Nano-Cube/Die Innovationsgesellschaft
Lerchenfeldstrasse 5, 9014 St. Gallen
Tel. +41 (0) 71 278 02 05, info@s...
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Gliederung der Präsentation "Nanosilber"
 Einführung
 Verwendung von Nanosilber
 Eigenschaft...
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Wiederholung: Grundlagen Nanotechnologie
Warum sind Nanopartikel reaktiver als grössere
Partike...
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Warum waren medizinische Instrumente früher
vorwiegend aus Silber gefertigt?
Einführung "Nanosi...
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Verwendung von Nanosilber (1/5)
Produktbeispiele:
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Beispiele: Konsumprodukte, die Nanosilber enthalten
Verwendung von Nanosilber (2/5)
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Beispiele: Konsumprodukte, die Nanosilber enthalten
Verwendung von Nanosilber (3/5)
 Was ist N...
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Warum zunehmende Verwendung von Nanosilber?
Verwendung von Nanosilber (4/5)
 Hersteller zielen...
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Im Handel erhältliche Nano-Konsumprodukte:
2011 lagen Nanosilber-Produkte auf Platz 1 (313 Pro...
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 An der Oberfläche von metallischem Silber werden
Silberionen (Ag+
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Video: "Nanopartikel sind gefährlich"
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 An der Oberfläche von elementaren...
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 Der giftige Effekt von Silber erhöht sich, wenn die Silber-
partikel möglichst klein sind; d...
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 Durch Oxidationsvorgänge bildet sich an der Oberfläche von
Nanosilberpartikel eine Schicht v...
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Vereinfachte schematische Darstellung:
Antimikrobielle Wirkung von an der Oberfläche von Nanos...
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Die antimikrobielle Wirkung von Nanosilber
und Silberionen auf Mikroorganismen (3/6):
Video: "Wie...
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Die antimikrobielle Wirkung von Silberionen in Mikroorganismen: Silberionen interagieren mit d...
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Zusammenfassung:
Silberionen können …
 den Stoffwechsel von Bakterien stören
 Reaktionen mit...
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Die antimikrobielle Wirkung von Nanosilber
und Silberionen auf Mikroorganismen (6/6):
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Begriffserklärungen (1):
Antimikrobielle Eigenschaften von
elementarem Silber und Silberionen ...
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Begriffserklärungen (2):
Antibakteriell bedeutet „gegen Bakterien gerichtet“. Die
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Zerstörung der
Zellwand
Hemmung der
Zellwandbildung
Beeinträchtigung der
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Mit zunehmender Resistenz von Mikroorganismen gegenüber Antibiotika,
findet heute Nanosilber v...
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 Desinfektionsmittel (meist in Kombination mit Chlorverbindungen oder
Wasserstoffperoxid)
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Einsatz von Nanosilber in der Praxis (2/6)
Anwendungsbeispiel: Textilien
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Warum riecht Schweiss unangenehm?
Einsatz von Nanosilber in der Praxis (3/6)
Videolink: http:/...
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Wenn Bakterien in direkten Kontakt mit textilem Gewebe kommen, das
Nanosilber enthält, werden ...
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Anwendung: Einbau von Nanosilber in Textilmaterialien (z. B. Trevira-Fasern)
Ziel: Bekämpfung ...
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Video: "Nanopartikel aus Silber desinfizieren"
Videolink: http://www.3sat.de/mediathek/mediath...
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 Für den Menschen gefährliche Bakterien könnten durch die
"Allgegenwart" von Nanosilber resis...
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 Nanosilber kann durch Auswaschung (z. B. Textilien) ins Abwasser gelangen.
 Grosse Mengen N...
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Mit zunehmender Resistenz von Mikroorganismen gegenüber
Antibiotika, findet Nanosilber heute ...
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Mögliche Risiken von Nanosilber:
Fazit (2/2)
 Für den Menschen gefährliche Bakterien könnten ...
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 Die Anwendung von Nanosilber in der Medizin bringt grosse
Vorteile durch seine breite Wirksa...
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 Zu Umwelttoxizität und Umweltverhalten von Silbernanopartikeln
ist noch wenig bekannt. Analogie...
Datum:
Swiss Nano-Cube/Die Innovationsgesellschaft
Lerchenfeldstrasse 5, 9014 St. Gallen
Tel. +41 (0) 71 278 02 05, info@s...
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Diskussion 1: Nanosilber beim Abwaschen
Nanosilber - Mögliche Chancen & Risiken
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Beispiele für den Einsatz von Nanosilber in
Konsumprodukten
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antibakteriell
Ag+
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Ag+
antibakteriell
Ag+
antibakteriell
Ag+
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Ag+
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Diskussion 2: Nanosilber in Textilien
Nanosilber - Mögliche Chancen & Risiken
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© 2013 - Swiss Nano-Cube
Einsatz von Nanosilber in der Praxis
Anwendungsbeispiel: Textilien
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© 2013 - Swiss Nano-Cube
Brauchen wir "Anti-Stink-Socken", die
Nanosilber enthalten?
43© 2013 - Swiss Nano-Cube
Nanosilber...
© 2013 - Swiss Nano-Cube 44
Die antimikrobielle Wirkung von Nanosilber
und Silberionen auf Mikroorganismen (6/6):
Video: "...
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Brauchen wir "Anti-Stink-Socken", die
Nanosilber enthalten?
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Nanosilber - mögliche Chancen und ...
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Wiederholung: Grundlagen Nanotechnologie
Warum sind Nanopartikel reaktiver als grösser...
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Einführung
Weshalb waren medizinische Instrumente früher
vorwiegend aus Silber gefertigt?
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Beispiele für den Einsatz von Nanosilber in
Konsumprodukten
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WebQuest "Nanosilber"
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WebQuest-Arbeitsschritte Teil des Handouts zum WebQest
(wird an die Lernenden verteilt)
WebQuest-...
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Unklarheiten / Fragen bzgl.
Fragestellungen klären
Präsentation zusammenstellen
Mit den im ...
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Unklarheiten / Fragen bzgl.
Fragestellungen klären
Präsentation
zusammenstellen
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WebQuest "Nanosilber" 11
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1. Grundlagen: - Nanomaterialien
- Nan...
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WebQuest "Nanosilber"
 Selbständige Beantwortung von Fragen zum Thema
Nanosilber mit Hilfe des W...
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Nanosilber-Modul

  1. 1. Datum: Swiss Nano-Cube/Die Innovationsgesellschaft Lerchenfeldstrasse 5, 9014 St. Gallen Tel. +41 (0) 71 278 02 05, info@swissnanocube.ch www.swissnanocube.ch Bildungsplattform zur Mikro- und Nanotechnologie für Berufsfach- und Mittelschulen sowie Höhere Fachschulen Dieses Modul wurde mit freundlicher Unterstützung des Schweizerischen Bundesamtes für Umwelt realisiert. Gesamtversion (enthält Modul 1 und 2)
  2. 2. Datum: Swiss Nano-Cube/Die Innovationsgesellschaft Lerchenfeldstrasse 5, 9014 St. Gallen Tel. +41 (0) 71 278 02 05, info@swissnanocube.ch www.swissnanocube.ch Bildungsplattform zur Mikro- und Nanotechnologie für Berufsfach- und Mittelschulen sowie Höhere Fachschulen Modul I - Baustein 1: Nanosilber
  3. 3. © 2013 - Swiss Nano-Cube 3 Gliederung der Präsentation "Nanosilber"  Einführung  Verwendung von Nanosilber  Eigenschaften von elementarem Silber und Silberionen  Antimikrobielle Wirkung von Nanosilber und Silberionen auf Mikroorganismen  Einsatz von Nanosilber in Konsumprodukten  Mögliche Chancen und Risiken von Nanosilber  Zusammenfassung © 2013 - Swiss Nano-Cube
  4. 4. © 2013 - Swiss Nano-Cube 4 Wiederholung: Grundlagen Nanotechnologie Warum sind Nanopartikel reaktiver als grössere Partikel des gleichen Materials? © Campot - Fotolia.com © Swiss Nano-Cube "Normales" Eisen Nano-Eisenpartikel Einführung "Nanosilber"
  5. 5. © 2013 - Swiss Nano-Cube 5 Warum waren medizinische Instrumente früher vorwiegend aus Silber gefertigt? Einführung "Nanosilber"
  6. 6. © 2013 - Swiss Nano-Cube 6 Verwendung von Nanosilber (1/5) Produktbeispiele:
  7. 7. © 2013 - Swiss Nano-Cube 7 Beispiele: Konsumprodukte, die Nanosilber enthalten Verwendung von Nanosilber (2/5) *freie Nanosilberpartikel in Sprays können beim Sprühen eingeatmet werden u. über die Lunge ins Blut gelangen; damit ist eine Verteilung im gesamten Organismus möglich. *
  8. 8. © 2013 - Swiss Nano-Cube 8 Beispiele: Konsumprodukte, die Nanosilber enthalten Verwendung von Nanosilber (3/5)  Was ist Nanosilber? Unter Nanosilber (nanoskaliges Silber) versteht man Teilchen metallischen Silbers, die weniger als 100 Nanometer (Milliardstelmeter) gross sind.  Wie wird Nanosilber hergestellt? Nanosilber kann aus Silberdraht durch mechanische Zerkleinerung oder durch chemischen Zusammenschluss einzelner Silberatome hergestellt werden.  Welche Eigenschaften hat Nanosilber? Nanosilber hat eine sehr starke antimikrobielle Wirkung, da es wegen seiner grossen Oberfläche vergleichsweise viele Silberionen freisetzen kann. Zudem können die Silberpartikel ins Innere lebender Zellen gelangen. Dort bilden sie eine Art Depot, aus dem kontinuierlich Silberionen strömen, welche die Funktion der Zelle beeinträchtigen. Silber schädigt Keime und wirkt dadurch desinfizierend (Biozid).  Wofür wird Nanosilber verwendet? Weltweit hat die Zahl von Produkten, die Nanosilber enthalten, in den letzten Jahren stark zugenommen. Nanosilber wird z. B. für Hygiene- und Kosmetikartikel eingesetzt, als Zusatz für Beschichtungen von Oberflächen, für Material zur Aufbewahrung oder Verpackung von Lebensmitteln, in Textilien oder Lacken.
  9. 9. © 2013 - Swiss Nano-Cube 9 Warum zunehmende Verwendung von Nanosilber? Verwendung von Nanosilber (4/5)  Hersteller zielen mit dem antimikrobiell wirkendem Nanosilber auf das Hygiene- bedürfnis vieler Verbraucher  Verbesserte Hygiene  Geruchshemmung  Im Medizinbereich resultieren positive Gesundheitseffekte (z. B. bei der Hautheilung)
  10. 10. © 2013 - Swiss Nano-Cube 10 Im Handel erhältliche Nano-Konsumprodukte: 2011 lagen Nanosilber-Produkte auf Platz 1 (313 Produkte). Verwendung von Nanosilber (5/5) Nanosilber Quelle: Woodrow Wilson Center for Scholars 2011
  11. 11. © 2013 - Swiss Nano-Cube 11  An der Oberfläche von metallischem Silber werden Silberionen (Ag+ ) freigesetzt.  Je kleiner die Silberteilchen sind, desto grösser ist die Oberfläche im Verhältnis zum Volumen und desto besser können sie von Zellen aufgenommen werden.  Silberionen sind giftig für Mikroorganismen (z. B. Bakterien, Pilze, Algen, Einzeller). Warum sind Silber-Nanopartikel für Mikroorganismen schädlicher als normales Silber? Eigenschaften von elementarem Silber und Silberionen (1/4)
  12. 12. © 2013 - Swiss Nano-Cube 12 Video: "Nanopartikel sind gefährlich" Videolink: Video-Dauer: 10,14 Minuten Eigenschaften von elementarem Silber und Silberionen (2/4) Videoquelle: © 3sat | http://www.youtube.com/watch?v=-x6sv3r-ESA
  13. 13. © 2013 - Swiss Nano-Cube 13 Eigenschaften von elementarem Silber und Silberionen (3/4)  An der Oberfläche von elementaren Silberpartikeln bildet sich durch Oxidation mit Sauerstoff unter feuchten Bedingungen eine Schicht von oxidiertem Silber. Aus dieser Schicht werden Silberionen (Ag+ ) freigesetzt, deren Grösse kleiner als 1nm ist.  Silberionen sind giftig für Mikroorganismen (z. B. zahlreiche Bakterien, Einzeller, Pilze, Algen).
  14. 14. © 2013 - Swiss Nano-Cube 14  Der giftige Effekt von Silber erhöht sich, wenn die Silber- partikel möglichst klein sind; dann vergrössert sich die Oberfläche im Verhältnis zum Volumen stark und es werden mehr Silberionen abgegeben.  Bestimmte Bakterien interagieren vor allem mit Nanosilber- partikeln der Grösse 1 bis 10 nm.  Ein weiterer Unterschied von Nanosilber zu normalem Silber liegt in dessen höheren Beweglichkeit.  Nanosilberpartikel können Zellmembranen und Zellen durchdringen; über die Luft inhaliert können sie in der Lunge ins Blut übertreten und dadurch im gesamten Körper verteilt werden. Unterschiedliches Verhalten von elementarem Silber in Abhängigkeit seiner Grösse Eigenschaften von elementarem Silber und Silberionen (4/4)
  15. 15. © 2013 - Swiss Nano-Cube 15  Durch Oxidationsvorgänge bildet sich an der Oberfläche von Nanosilberpartikel eine Schicht von oxidiertem Silber, aus der Silberionen freigesetzt werden.  Die Silberionen greifen Mikroorganismen (z. B. Bakterien, Pilze, Algen oder Einzeller) an der Zellmembran an (Anlagerung) bzw. wandern ins Innere der Zelle.  Aber auch Nanosilberpartikel können durch die durch die Zellwand in die Zelle gelangen; dort wirken sie als Depot, aus dem kontinuierlich toxische Silberionen freigesetzt werden.  Innerhalb der Zelle bilden Silberionen mit Schwefel-, Phosphat- und Aminoverbindungen Silbersalze und verändern so deren Funktions- weise. PO4 3- SH Vereinfachte Funktionsbeschreibung: Antimikrobielle Wirkung von Nanosilberpartikel und Silberionen gegenüber Mikroorganismen (z. B. Bakterien, Pilze, Algen, Einzeller) Die antimikrobielle Wirkung von Nanosilber und Silberionen auf Mikroorganismen (1/6): Ag Ag+ Ag Ag+
  16. 16. © 2013 - Swiss Nano-Cube 16 Vereinfachte schematische Darstellung: Antimikrobielle Wirkung von an der Oberfläche von Nanosilber- partikeln freigesetzten Silberionen gegenüber Mikroorganismen (z. B. Bakterien, Pilze, Algen, Einzeller) Die antimikrobielle Wirkung von Nanosilber und Silberionen auf Mikroorganismen (2/6): Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag Ag Ag+ Ag+ Ag+ SH PO4 3- Ag Ag+ Ag+
  17. 17. © 2013 - Swiss Nano-Cube Die antimikrobielle Wirkung von Nanosilber und Silberionen auf Mikroorganismen (3/6): Video: "Wie Nanosilber auf Bakterien wirkt" Videolink: http://www.youtube.com/watch?v=FmAveAZ3NLg Video-Dauer: 52 Sekunden Videoquelle: YouTube, hochgeladen am 22.02.2010 17
  18. 18. © 2013 - Swiss Nano-Cube 18 Die antimikrobielle Wirkung von Silberionen in Mikroorganismen: Silberionen interagieren mit den Enzymen und Proteinen des Mikroorganismus, die für die Zellatmung verantwortlich sind und den Transport von Substanzen durch die Zellwand und innerhalb der Zelle sichern. Ausserdem reagiert Silber mit der DNS des Mikroorganismus und verhindert somit die Zellteilung. Gleichzeitig lagern sich die Ionen an der Zellwand an, wodurch wichtige zelluläre Funktionen gestört werden. Silberionen Ag+ Silberionen lagern sich an der Zellwand an und schädigen die Membran- struktur der Zelle. Vereinfachte schematische Darstellung: Antimikrobielle Wirkung von Silberionen gegenüber Mikroorganismen Die antimikrobielle Wirkung von Nanosilber und Silberionen auf Mikroorganismen (4/6): Silberionen reagieren mit der DNS der Mikroorganismen unter Bildung von Silbersalzen und verhindern die Zellteilung Silberionen wechselwirken mit Enzymen und Proteinen im Zell- inneren (Bindung an schwefel- oder phosphathaltige Moleküle) unter Bildung von Silbersalzen und verändern so deren Funktionsweise (= Zellatmung, Stoffwechsel).
  19. 19. © 2013 - Swiss Nano-Cube 19 Zusammenfassung: Silberionen können …  den Stoffwechsel von Bakterien stören  Reaktionen mit Cytochromen (Proteine in Zellorganellen) eingehen  Komplexe mit DNA (Erbinformation) und RNA bilden  die Durchlässigkeit von Zellmembranen beeinflussen  an Schwefelbrücken von Proteinen binden und somit Enzymstörungen bewirken  mit Thiolgruppen von Enzymen Sulfid-Salzpartikel bilden und so Stoffwechsel und Zellatmung stören  mit Amino- und Carboxylgruppen von Enzymen reagieren und sie dadurch inaktivieren. Die antimikrobielle Wirkung von Nanosilber und Silberionen auf Mikroorganismen (5/6):
  20. 20. © 2013 - Swiss Nano-Cube 20 Die antimikrobielle Wirkung von Nanosilber und Silberionen auf Mikroorganismen (6/6): Video: "Mit Silber in der Faser gegen Bakterien" Videolink: http://www.3sat.de/mediathek/ index.php?display=1&mode=play&obj=24655 Video-Dauer: 3,37 Minuten Videoquelle: 3sat Mediathek
  21. 21. © 2013 - Swiss Nano-Cube 21 Begriffserklärungen (1): Antimikrobielle Eigenschaften von elementarem Silber und Silberionen (1/4) 1. Unterscheidung zwischen Bakterien und Keimen Bei Keimen oder Mikroorganismen handelt es sich um einen "Überbegriff"; dazu zählt man z. B. Bakterien, Pilze und Algen. 2. Unterscheidung zwischen antibakteriell und antimikrobiell Der Begriff "antimikrobiell" bedeutet, dass eine Substanz gegen Bakterien und Pilze wirkt. Antimikrobielle Stoffe - z. B. Nanosilber - sind gegen Mikroorganismen (z. B. Bakterien und Pilze) aktiv: Sie unterbinden das Wachstum bzw. töten Mikroorganismen ab. Der Begriff "antibakteriell" bedeutet, dass eine Substanz gegen Bakterien wirkt.
  22. 22. © 2013 - Swiss Nano-Cube 22 Begriffserklärungen (2): Antibakteriell bedeutet „gegen Bakterien gerichtet“. Die antibakterielle Wirkung wird unterteilt in die bakteriostatische und bakterizide Wirkung. Hat eine Substanz eine bakteriostatische Wirkung, hemmt sie die Vermehrung von Bakterien. Bakteriostatische Substanzen töten primär keine Zellen, sondern hindern sie daran, sich zu vermehren. An der Wachstumshemmung sterben sie dann ebenfalls. Demgegenüber versteht man unter bakterizider Wirkung, dass die Bakterien direkt abgetötet werden. Bakterizide Substanzen blockieren einen Stoffwechselvorgang in den Bakterien, der lebensnotwendig ist. Da dies auf verschiedene Weisen geschehen kann, gibt es viele verschiedene Antibiotika mit diesem Wirkungsmechanismus. Antibakteriell Bakteriostatische Wirkung Bakterizide Wirkung Antimikrobielle Eigenschaften von elementarem Silber und Silberionen (2/4)
  23. 23. © 2013 - Swiss Nano-Cube 23 Zerstörung der Zellwand Hemmung der Zellwandbildung Beeinträchtigung der DNS Störung der Proteinbildung Es wird zwischen folgenden Wirkungsmechanismen unterschieden: bakteriostatisch: Bakterien werden an der Vermehrung gehindert bakterizid: Bakterien werden zwar getötet, sind aber weiterhin physisch vorhanden bakteriolytisch: Bakterien werden getötet, ihre Zellwand wird aufgelöst Antimikrobielle Eigenschaften von elementarem Silber und Silberionen (3/4) Begriffserklärungen (3):
  24. 24. © 2013 - Swiss Nano-Cube 24 Mit zunehmender Resistenz von Mikroorganismen gegenüber Antibiotika, findet heute Nanosilber vermehrten Einsatz im medizinischen Bereich. Unter Antibiotikaresistenz versteht man die erworbene Widerstandsfähigkeit von Bakterienstämmen gegen ein Antibiotikum, gegen das sie normalerweise empfindlich wären. Unter Resistenz versteht man die Widerstandsfähigkeit eines Lebewesens gegen schädliche Einflüsse der Umwelt (wie z. B. Parasiten, Infektionen, Krankheiten), bei Tier- und Pflanzenschädlingen (auch Bakterien), auch gegen angewandte Bekämpfungsmittel. Resistenz kann erblich bedingt, jedoch auch durch Umweltverhältnisse (z. B. Ernährung) erzeugbar sein. Einige Infos zum Thema "Resistenzbildung": Für den Menschen gefährliche Bakterien könnten durch die Allgegenwart von Nanosilber resistent gegen das Edelmetall sowie gegen verschiedene andere Antibiotika werden. Somit fiele Silber und möglicherweise auch weitere antimikrobielle Mittel als Waffe gegen krank machende Keime im Medizinbereich weg. Antimikrobielle Eigenschaften von elementarem Silber und Silberionen (4/4)
  25. 25. © 2013 - Swiss Nano-Cube 25  Desinfektionsmittel (meist in Kombination mit Chlorverbindungen oder Wasserstoffperoxid)  zur Haltbarmachung von Trinkwasser in Form von silberhaltigen Tabletten (Silber wirkt u. a. auch giftig auf Wasserorganismen – vom Wasserfloh bis zum Fisch)  Katheter (mit Silber beschichtet), um vor Infektionen zu schützen  Pflaster u. Wundauflagen zur Wundheilung, z. B. bei starken Verbrennungen.  Vorbeugung vor Bindehautentzündung bei Neugeborenen (oft durch Antibiotika ersetzt)  in der Zahnmedizin in gewissen Amalgamen (Silberamalgame), Silberstiften zur Wurzelbehandlung, Zement und Wurzelfüllpasten  in Textilien (speziell für Neurodermitiker wegen der kühlenden Wirkung und der Senkung der Population an Staphylokokken)  Einsatz in diversen medizinischen Materialien und Oberflächen zum Schutz gegen Bakterien, Pilze etc. Einsatz von Nanosilber in der Praxis (1/6) Anwendungsbeispiel: Medizinbereich
  26. 26. © 2013 - Swiss Nano-Cube 26 Einsatz von Nanosilber in der Praxis (2/6) Anwendungsbeispiel: Textilien
  27. 27. © 2013 - Swiss Nano-Cube 27 Warum riecht Schweiss unangenehm? Einsatz von Nanosilber in der Praxis (3/6) Videolink: http://www.wdr.de/tv/quarks/sendungsbeitraege/ 2010/0608/008_kleidung.jsp Video-Dauer: 28 Sekunden Videoquelle: Quarks & Co Sniffer, 08. Juni 2010
  28. 28. © 2013 - Swiss Nano-Cube 28 Wenn Bakterien in direkten Kontakt mit textilem Gewebe kommen, das Nanosilber enthält, werden sie durch freigesetzte Silberionen geschädigt, sodass eine Vermehrung verhindert wird. Mit Nanosilber ausgerüstete Socken In das Faserpolymer der Socken sind Nanosilberpartikel enthalten, die Silberionen freisetzen; diese wirken antimikrobiell. Einsatz von Nanosilber in der Praxis (4/6) Anwendungsbeispiel: Textilien (= Polyester)
  29. 29. © 2013 - Swiss Nano-Cube 29 Anwendung: Einbau von Nanosilber in Textilmaterialien (z. B. Trevira-Fasern) Ziel: Bekämpfung übler Gerüche, die durch Bakterien hervorgerufen werden Beispiele: Socken, Strümpfe, Sportbekleidung Wenn Bakterien in direkten Kontakt mit textilem Gewebe kommen, das Nanosilber ent- hält, werden sie durch freigesetzte Silberionen geschädigt, so dass eine Vermehrung verhindert wird. Einsatz von Nanosilber in der Praxis (5/6) Anwendungsbeispiel: Textilien
  30. 30. © 2013 - Swiss Nano-Cube 30 Video: "Nanopartikel aus Silber desinfizieren" Videolink: http://www.3sat.de/mediathek/mediathek/index.php? display=1&mode=play&obj=12852 Video-Dauer: 4,50 Minuten Videoquelle: 3sat Mediathek, 19.5.2009 Einsatz von Nanosilber in der Praxis (6/6) Anwendungsbeispiel: Verpackungsfolien
  31. 31. © 2013 - Swiss Nano-Cube 31  Für den Menschen gefährliche Bakterien könnten durch die "Allgegenwart" von Nanosilber resistent gegen das Edelmetall sowie gegen verschiedene andere Antibiotika werden. Somit fiele Silber und möglicherweise auch weitere antimikrobielle Mittel als Waffe gegen krank machende Keime im Medizinbereich weg.  Bisher sind Aufnahmewege, Anreicherung und Langzeitwirkung im Körper (z. B. Lunge, Bronchien, Leber) nicht ausreichend geklärt. Gleichfalls sind chronische Auswirkungen durch Silberionen noch nicht bekannt.  Nanosilber resp. Silberionen reagieren auch mit Proteinen der menschlichen Zellen; diese sind ungleich grösser als Bakterienzellen und viele lebens-wichtige Funktionen (z.B. Energiegewinnung) findet intrazellulär statt. Daher sind für eine akute Schädigung menschlicher Zellen erheblich mehr Silberionen notwendig. Dies bedeutet, dass Konzentrationen, die antimikrobiell bereits gut wirken, für den Menschen noch sehr gut verträglich sind.  Aufgrund der Datenlücken ist bislang noch keine abschliessende Sicherheitsbewertung für den Mensch möglich. … für den Menschen Mögliche Risiken durch Nanosilber (1/2)
  32. 32. © 2013 - Swiss Nano-Cube 32  Nanosilber kann durch Auswaschung (z. B. Textilien) ins Abwasser gelangen.  Grosse Mengen Nanosilber im Abwasser können sich schädlich auf die Mikroorganismen in Kläranlagen auswirken.  Nanosilber hat eine giftige Wirkung auf Organismen in Oberflächengewässern, Sedimenten und Böden.  In Form von Ag+-Ionen ist Silber für Wasserlebewesen giftiger als jedes andere Metall mit Ausnahme von Quecksilber.  In Studien zeigten Wasserflöhe eine höhere Sterblichkeitsrate.  Vor allem Kleinkrebse und Algen werden bereits bei niedrigen Konzentrationen geschädigt.  In Studien zeigten Zebrabärblinge während der Embryonalentwicklung vermehrt Fehlbildungen; gleichfalls wurden bei Fischen Herzrhythmusstörungen festgestellt.  Aufgrund der Datenlücken zu Mengen, Anwendungen und Umweltverhalten ist bislang noch keine abschliessende Sicherheitsbewertung für die Umwelt möglich. … für die Umwelt Mögliche Risiken durch Nanosilber (2/2)
  33. 33. © 2013 - Swiss Nano-Cube 33 Mit zunehmender Resistenz von Mikroorganismen gegenüber Antibiotika, findet Nanosilber heute vermehrten Einsatz im medizinischen Bereich (z. B. bei Patienten mit Verbrennungen in Form von silberhaltigen Wundauflagen und Cremes). Verwendung als Ersatz problematischer Biozide oder Bakteriostatika bzw. Verringerung deren Einsatzmengen. Nanoporöse Oxidschichten mit Nanosilberbeschichtung für Holz- und Farbanstriche Bekämpft bzw. reduziert üble Gerüche (z. B. Schweissgeruch) Verwendung als biozide ultradünne Polymerbeschichtungen z. B. auf Langzeitkathetern Einsatz in Spezialtextilien für Neurodermitis-Patienten Fazit (1/2) Nutzen von Nanosilber:
  34. 34. © 2013 - Swiss Nano-Cube 34 Mögliche Risiken von Nanosilber: Fazit (2/2)  Für den Menschen gefährliche Bakterien könnten durch die "Allgegenwart" von Nanosilber resistent gegen das Edelmetall sowie gegen verschiedene andere Antibiotika werden. Somit fiele Silber und möglicherweise auch weitere antimikrobielle Mittel als Waffe gegen krank machende Keime im Medizinbereich weg.  Grössere Nanosilbermengen im Abwasser können sich schädlich auf die Mikroorganismen in Kläranlagen auswirken. Neuere Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass ca. 90% des in die Kläranlage gelangenden Silbers zu schlecht löslichem und nicht mehr giftigen Silbersulfid reagiert und somit das Problem entschärft.  Nanosilber hat eine giftige Wirkung auf Organismen in Oberflächengewässern, Sedimenten und Böden:  z. B. haben Wasserflöhe eine höhere Sterblichkeitsrate  Zebrabärblinge zeigen während der Embryonalentwicklung eine erhöhte Rate an Fehlbildungen.  Bisher sind Aufnahmewege, Anreicherung und Langzeitwirkung im Körper (z. B. Lunge, Bronchien, Leber) nicht ausreichend geklärt.  Derzeit wird versucht, vorhandene Datenlücken zur Risiko-Beurteilung der verschied. Nanopartikel für Mensch und Umwelt zu schliessen. Eine eindeutige Risiko-Beurteilung für zahlreiche Nanomaterialien ist derzeit nicht möglich.
  35. 35. © 2013 - Swiss Nano-Cube 35  Die Anwendung von Nanosilber in der Medizin bringt grosse Vorteile durch seine breite Wirksamkeit gegen viele Krankheitserreger; sogar gegen solche, die gegen moderne Antibiotika bereits resistent sind.  Der derzeitige Trend zu Nanosilberprodukten im Alltag führt zu einer Ausweitung der Einsatzmöglichkeiten mit unbestimmtem Nutzen und möglichen Risiken für Gesundheit und Umwelt.  Die Entstehung von silberresistenten Bakterien als Folge der breiten Anwendung von Nanosilber mit niedrigen Konzentrationen ist möglich, wodurch auch die o. g. Vorteile in der Medizin verloren gehen könnten. Regelungen für einen umsichtigen und gezielten Einsatz könnten dem entgegenwirken. Zusammenfassung (1/2)
  36. 36. © 2013 - Swiss Nano-Cube  Zu Umwelttoxizität und Umweltverhalten von Silbernanopartikeln ist noch wenig bekannt. Analogieschlüsse zu klassischen Silberverbindungen sind nur bedingt möglich, da Nanopartikel andere Eigenschaften aufweisen. Einzelne Untersuchungen liefern Hinweise, dass Silbernanopartikel toxischer sein können als Silberverbindungen und Silberionen. Ursache ist z.B. die Depotwirkung der in eine Zelle gelangten Nanopartikeln, aus denen Silberionen abgegeben werden.  Das Wissen um die negativen Wirkungen und um Ausbreitungswege von Nanosilber ist noch unvollständig.  Zahl der kommerziellen Anwendungen von Nanosilber nimmt zu  Aufbau eines wissenschaftlich fundierten Monitorings und eines Sicherungssystems sind erforderlich.  "Best practice"-Vorgaben (geeignete u. weniger geeignete Anwendungen), um potentiellen Risiken einer Resistenzbildung vorzubeugen. Zusammenfassung (2/2) 36
  37. 37. Datum: Swiss Nano-Cube/Die Innovationsgesellschaft Lerchenfeldstrasse 5, 9014 St. Gallen Tel. +41 (0) 71 278 02 05, info@swissnanocube.ch www.swissnanocube.ch Bildungsplattform zur Mikro- und Nanotechnologie für Berufsfach- und Mittelschulen sowie Höhere Fachschulen Modul I - Baustein 3: Diskussionen
  38. 38. © 2013 - Swiss Nano-Cube Diskussion 1: Nanosilber beim Abwaschen Nanosilber - Mögliche Chancen & Risiken 38
  39. 39. © 2013 - Swiss Nano-Cube Beispiele für den Einsatz von Nanosilber in Konsumprodukten 39
  40. 40. © 2013 - Swiss Nano-Cube antibakteriell Ag+ antibakteriell Ag+ antibakteriell Ag+ antibakteriell Ag+ antibakteriell Ag+ Abwasch-Schüssel Nanosilber - Nutzen und Risiken Brauchen wir beim Abwaschen Hilfsmittel, die Nanosilber enthalten? 40
  41. 41. © 2013 - Swiss Nano-Cube Diskussion 2: Nanosilber in Textilien Nanosilber - Mögliche Chancen & Risiken 41
  42. 42. © 2013 - Swiss Nano-Cube Einsatz von Nanosilber in der Praxis Anwendungsbeispiel: Textilien 42
  43. 43. © 2013 - Swiss Nano-Cube Brauchen wir "Anti-Stink-Socken", die Nanosilber enthalten? 43© 2013 - Swiss Nano-Cube Nanosilber - mögliche Chancen und Risiken
  44. 44. © 2013 - Swiss Nano-Cube 44 Die antimikrobielle Wirkung von Nanosilber und Silberionen auf Mikroorganismen (6/6): Video: "Mit Silber in der Faser gegen Bakterien" Videolink: http://www.3sat.de/mediathek/ index.php?display=1&mode=play&obj=24655 Video-Dauer: 3,37 Minuten Videoquelle: 3sat Mediathek
  45. 45. © 2013 - Swiss Nano-Cube Brauchen wir "Anti-Stink-Socken", die Nanosilber enthalten? 45 Nanosilber - mögliche Chancen und Risiken
  46. 46. Datum: Swiss Nano-Cube/Die Innovationsgesellschaft Lerchenfeldstrasse 5, 9014 St. Gallen Tel. +41 (0) 71 278 02 05, info@swissnanocube.ch www.swissnanocube.ch Bildungsplattform zur Mikro- und Nanotechnologie für Berufsfach- und Mittelschulen sowie Höhere Fachschulen Modul II - Baustein 1: WebQuest
  47. 47. © 2013 - Swiss Nano-Cube Einführung Wiederholung: Grundlagen Nanotechnologie Warum sind Nanopartikel reaktiver als grössere Partikel des gleichen Materials? © Campot - Fotolia.com © Swiss Nano-Cube Normales Eisen Eisen-Nanopartikel ?47
  48. 48. © 2013 - Swiss Nano-Cube Einführung Weshalb waren medizinische Instrumente früher vorwiegend aus Silber gefertigt? ? 48
  49. 49. © 2013 - Swiss Nano-Cube Beispiele für den Einsatz von Nanosilber in Konsumprodukten 49
  50. 50. © 2013 - Swiss Nano-Cube WebQuest "Nanosilber" 11 22 33 44 55 www © Viktor Gmyria - Fotolia.com 50
  51. 51. © 2013 - Swiss Nano-Cube WebQuest-Arbeitsschritte Teil des Handouts zum WebQest (wird an die Lernenden verteilt) WebQuest-Gruppenarbeit "Nanosilber" 11 22 55 33 44 51
  52. 52. © 2013 - Swiss Nano-Cube 55 11 Unklarheiten / Fragen bzgl. Fragestellungen klären Präsentation zusammenstellen Mit den im Internet gefundenen Infos die gestellten Fragen beantworten 44 Relevante Quellen in der beigefügten Quellenliste suchen u. im Internet recherchieren 22 Das Vorgehen innerhalb der Gruppe planen 33 WebQuest-Gruppenarbeit "Nanosilber" 52
  53. 53. © 2013 - Swiss Nano-Cube 55 11 Unklarheiten / Fragen bzgl. Fragestellungen klären Präsentation zusammenstellen Mit den im Internet gefundenen Infos die gestellten Fragen beantworten 44 Relevante Quellen in der beigefügten Quellenliste suchen u. im Internet recherchieren 22 Das Vorgehen innerhalb der Gruppe planen 33 5 Arbeitsschritte: Zeitvorgabe: ca. 45 Minuten ca. 10 Minuten ca. 15 Minuten ca. 20 Minuten ca 90 Minuten Gesamtzeit WebQuest-Gruppenarbeit "Nanosilber" 53
  54. 54. © 2013 - Swiss Nano-Cube WebQuest "Nanosilber" 11 www © Viktor Gmyria - Fotolia.com 1. Grundlagen: - Nanomaterialien - Nanotechnologien 2. Wie funktioniert WebQuest ? Themen der Einführung: 54
  55. 55. © 2013 - Swiss Nano-Cube WebQuest "Nanosilber"  Selbständige Beantwortung von Fragen zum Thema Nanosilber mit Hilfe des Webs  Gruppenbildung: 3-5 Personen pro Gruppe 22 Thema 1 Wirkungsweise von Nanosilber Thema 2 Anwendungen von Nanosilber Thema 3 Gefahren für den Menschen Thema 4 Gefahren für die Umwelt 55
  56. 56. © 2013 - Swiss Nano-Cube WebQuest "Nanosilber" Jetzt seid Ihr dran! Viel Spass beim Suchen. 33 44 + © Viktor Gmyria - Fotolia.com 56
  57. 57. © 2013 - Swiss Nano-Cube WebQuest "Nanosilber" 55 Aus- bzw. Bewertung der im Rahmen der Gruppenarbeiten erhalten Ergebnisse und Erkenntnisse Zusammenfassung des Webquests "Nanosilber" 5757

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