Verstecken gilt nicht - Über die Suche nach Nanoteilchen in Kosmetika

Geht es um Sonnenmilch, Hautcreme und Lidschatten, sind die Regeln für Hersteller eindeutig: Die Produkte müssen sicher sein und ihre Inhaltsstoffe auf den Packungen aufgeführt werden. Die Nanomaterialien unter ihnen sind dabei deutlich als „(nano)“ hervorzuheben. Ob die Kosmetik-Produzenten ihrer Verantwortung gerecht werden, kontrolliert die amtliche Überwachung – und stößt in Sachen Nanomaterialien derzeit noch oft an ihre Grenzen. Im Chemischen und Veterinäruntersuchungsamt Karlsruhe (CVUA) behält man die Teilchen dennoch bewusst fest im Blick. Zum Start der Bildreportage bitte auf das Bild klicken.

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Von Augen-Creme bis Zahnpasta unterliegen alle Kosmetika einer strengen Gesetzgebung: Bestimmte Inhaltsstoffe wie Konservierungs- und Farbstoffe sind in Positivlisten zugelassen, andere Chemikalien wie synthetische Moschusduftstoffe sind verboten. Generell müssen die Kosmetika nach gesetzlichen Vorgaben beschrieben und als sicher für den bestimmungsgemäßen und vernünftigerweise vorhersehbaren Gebrauch beurteilt werden. Bei bestimmten Inhaltsstoffen wie z.B. UV-Filtern in Sonnenschutzmitteln oder Fluorid in Zahncremes ist die Einsatzmenge begrenzt. Spezielle Kennzeichnungsregeln sollen Ihnen beim Einkauf einen Einblick in die Zusammensetzung und damit eine Entscheidungsgrundlage geben, insbesondere wenn Sie auf einen bestimmten Inhaltsstoff allergisch reagieren. Diese Regeln gelten selbstverständlich auch für die Nanomaterialien unter den Inhaltsstoffen. Ob die Hersteller ihren Pflichten nachkommen, kontrolliert die amtliche Überwachung. Foto: birgitH / pixelio.de
Im Chemischen und Veterinäruntersuchungsamt Karlsruhe (CVUA) werden kosmetische Mittel stichprobenartig und risikoorientiert überprüft, die in Baden-Württemberg auf dem Markt sind. Dafür fordern die Spezialisten des CVUA in regelmäßigen Abständen bei den Lebensmittelkontrolleuren Proben aus allen möglichen Einkaufsstätten des Ländles sowie direkt bei den Herstellern und Importeuren an, die dort ihren Sitz haben. Etwa 2.000 Kosmetika werden so jedes Jahr daraufhin untersucht, ob die gesetzlichen Vorschriften zu Inhaltsstoffen, verbotenen Stoffen und Kennzeichnung eingehalten werden. Foto: MLR, Joachim E. Röttgers
Wie steht es um die Belastung von Naturkosmetika mit Mikroorganismen? Enthalten die Aufklebe-Tattoos aus Kinderzeitschriften womöglich Schwermetalle? Sind die Farbstoffe in der Fan-Schminke überhaupt nach europäischem Recht zugelassen? Die Experten des CVUA stellen sich Fragen wie diese und legen fest, welche Produkte mit welchem Schwerpunkt wann untersucht werden sollten. Dabei beziehen Sie die eigenen Erfahrungen ebenso ein, wie Prüfergebnisse aus anderen (Bundes-) Ländern, verfolgen neue Kosmetik-Trends und berücksichtigen saisonale Angebote. Und weil risikoorientierte Kontrolle eben auch kurzfristig reagieren muss, kann ein konkreter Verdachtsfall auch den Plan für Monate über den Haufen werfen, damit die verdächtigen Produkte schnell untersucht und nötigenfalls zügig vom Markt genommen werden können. Foto: MLR, Joachim E. Röttgers
Nicht erst seit Kosmetik-Hersteller kennzeichnen müssen, wenn in der Rezeptur ihrer Produkte Nanomaterialien enthalten sind, haben die Experten des CVUA ein wachsames Auge auf Nanopartikel. Welche Stoffe sind in Kosmetika im Einsatz? In welchen Produkten sind sie enthalten und in welchen Mengen werden sie eingesetzt? Antworten auf diese Fragen sind nötig, um mögliche Risiken für Verbraucher sinnvoll abschätzen zu können. Und auch für die Frage, ob sich Verbraucher auf die Kennzeichnungen verlassen können, müssen die Lebensmittelchemiker des Untersuchungsamtes zunächst herausfinden, ob und welche Nanomaterialien in den Kosmetika im Einsatz sind. Und da liegt das Problem.Foto: MLR, Joachim E. Röttgers
Denn Untersuchungsämter wie das CVUA sind keine Forschungseinrichtungen, die lange an einem Fall herumtüfteln können. Sie arbeiten für gewöhnlich mit standardisierten Verfahren. Schließlich müssen die Untersuchungen schnell und in großer Zahl vonstattengehen und jederzeit mit den gleichen Ergebnissen wiederholt werden können. Doch die unterschiedlichen Methoden, die es heute erlauben, Nanoteilchen nachzuweisen und sie nach ihrer Größe, ihrer Oberfläche, ihrer Neigung zum Zusammenlagern oder ihrer Beständigkeit zu beschreiben, eignen sich nicht für Routineeinsätze. Zudem gibt es bislang keine erprobten und allgemein anerkannten Verfahren, um Nanomaterialien in so komplexen Umgebungen wie einem kosmetischen Mittel oder Lebensmittel wiederzufinden und hinreichend genau zu analysieren. Foto: MLR, Joachim E. Röttgers
Diesem Mangel begegnet man auf Seiten des Gesetzgebers wie auch der Überwachungsbehörden derzeit durch systematisches Improvisieren bei guter fachlicher Praxis. Die Lebensmittelchemiker des CVUA nähern sich den Nanomaterialien also mit verschiedenen, bereits lange erprobten und anerkannten Analyseverfahren, passen sie nach Möglichkeit auf die Besonderheiten von Nanomaterialien an und prüfen, ob sie den menschengemachten Winzlingen damit auf die Spur kommen. „Dinge anzugehen, für die es noch keine Lösung gibt, ist das Spannende an Naturwissenschaft. Das ist keine Besonderheit der Nanomaterialien, sondern unsere tägliche Herausforderung“, beschreibt Dr. Gerd Mildau, Leiter des Schwerpunktbereichs Kosmetische Mittel am CVUA, die Haltung seiner Spezialisten. „Mit jedem Prüfverfahren lassen sich Teilaspekte herausfinden und am Ende werden die Erkenntnisse wie bei einem Puzzle zusammengesetzt. Dadurch erfahren wir eben doch eine ganze Menge und können den Verbraucherschutz sicherstellen.“ Foto: MLR, Joachim E. Röttgers
Um zum Beispiel herauszufinden, ob das Titandioxid in einer Sonnencreme nanoskalig ist oder nicht, braucht es zunächst mal kein Rasterelektronenmikroskop. Eine gewöhnliche Untersuchung des Lichtschutzfaktors gibt Aufschluss. Foto: MLR, Joachim E. Röttgers
Dafür wird das Produkt sehr schnell und nach einem genau festgelegten Schema auf einer Kunststoffplatte verstrichen, die in ihrer Oberflächenstruktur der Haut ähnelt. Ist der Creme-Film dabei transparent, deutet dies auf den nanoskaligen UV-Filter Titandioxid hin. Andernfalls würde der Probenfilm undurchsichtig und weiß erscheinen. Foto: MLR, Joachim E. Röttgers
Eingespannt in ein Spektralphotometer wird anschließend ermittelt, wieviel UV-Strahlung das Sonnenschutzprodukt durchlässt. Die Transmissionskurve zeigt, welche Wellenlängen das Produkt nicht passieren lässt. In unserem Fall kann UV-Strahlung von 280 – 400 nm die Creme-Schicht nicht durchdringen, weil die nanoskaligen Titandioxidpartikel auf der Haut wie winzige Reflektoren wirken. Zusätzlich wird der Gehalt des Titandioxids nass-chemisch bestimmt. Die Lebensmittelchemiker wissen nun also, dass das Produkt Nano-Titandioxid enthält. In welcher Partikelgröße genau, kann dieses Näherungsverfahren jedoch nicht beantworten. Foto: MLR, Joachim E. Röttgers
Die Überwachung überprüft zusätzlich zur Kennzeichnung die Inhaltsstoffe der Kosmetika und ob diese zugelassen und in der Liste der Bestandteile aufgeführt sind. Zum Beispiel bei Silber, das nach Angaben einiger Hersteller als Nano-Silber mit antibakteriellen Eigenschaften beworben wird. Die Kosmetik-Experten des CVUA müssen aber wissen, in welchen Mengen und in welcher Teilchengröße das Edelmetall tatsächlich enthalten ist. Auch in diesem Fall kommt man derzeit nur über Umwege (nahe) ans Ziel. Foto: MLR, Joachim E. Röttgers
Um herauszufinden, ob ein kosmetisches Produkt tatsächlich Silber enthält, wird es in einer kon-zentrierten Säure aufgeschlossen, um die organischen Begleitstoffe wie Emulgatoren, Fette oder Konservierungsstoffe zu zerstören. Im ersten Schritt wird daher aus einer exakt abgewogenen Menge des Produktes unter Mikrowelleneinfluss bei hoher Temperatur und hohem Druck eine Lösung hergestellt. Foto: MLR, Joachim E. Röttgers
Wenn in dieser anorganischen Proben-Lösung größere Mengen Silber enthalten sind, zeigt sich dies zum Beispiel in der Flamme des Atomabsorptionsspektrometers (AAS): Das Verfahren beruht auf der Tatsache, dass jedes Element Licht einer bestimmten, charakteristischen Wellenlänge aufnimmt. Wenn man weiß, mit welcher Lichtintensität Silber-Licht in die Flamme emittiert, kann man aus der Intensität, die nach Durchstrahlen der Flamme übrig bleibt, erkennen, ob und um wieviel Silber es sich handelt. Im Bereich des sichtbaren Lichtes lässt sich der umgekehrte Effekt mit bloßem Auge an der abgestrahlten Lichtfarbe erkennen – eine orange Flamme zeigt beispielsweise das Element Natrium an. Silber emittiert das Licht im unsichtbaren Bereich, ist jedoch für die Expertinnen an der charakteristischen Wellenlänge eindeutig zu identifizieren. Foto: MLR, Joachim E. Röttgers
Das spektrometrische Verfahren zeigt jedoch nur, ob im untersuchten Produkt überhaupt Silber enthalten ist. Um annähernd herausfinden zu können, ob es sich dabei um Nanopartikel handelt und in welchen Mengen sie im Einsatz sind, hat das Team um die Lebensmittelchemikerin Kerstin Schöberl das Verfahren ergänzt. Zum einen ermitteln sie, wieviel Silber insgesamt im Produkt enthalten ist. Schon das allein ist im Falle des Silbers eine echte Herausforderung, weil es dazu neigt, mit anderen gelösten Verbindungen der Probe zu neuen Feststoffen zu reagieren und sich damit der weiteren Untersuchung zu entziehen. Ist diese Hürde mit Wissen, Sorgfalt und Routine genommen, erlauben hochfeine Mikrofilter, beispielsweise eine Lösung des Silberrohstoffes so zu filtrieren, dass die Nanoteilchen unter ihnen im Filter zurückbleiben. Im Anschluss wird die Probe weiter aufgeschlossen und den gängigen Untersuchungsverfahren unterzogen. Aus der Differenz zwischen dem nachgewiesenen Silber und der Menge, die im Filter zurückgeblieben ist, lässt sich errechnen, wieviel Nanosilber die Probe ungefähr enthielt. Dazu muss man aber erst einmal an das Produkt und den entsprechenden Rohstoff herankommen. „Wir kommen den Nanoteilchen über Umwege recht gut auf die Spur, indem wir die bestehenden Analyseverfahren sinnvoll kombinieren und das Spezialwissen in den verschiedenen Laboren nutzen“, erläutert die Spezialistin für Element-Analytik. „Was uns und den Kollegen in anderen Laboren aber sehr helfen würde, sind standardisierte Verfahren für die Aufbereitung und Messung der Nanomaterialien. Die Ergebnisse unserer Untersuchungen hängen nämlich entscheidend davon ab, wie gut die Probenvorbereitung überhaupt die ursprüngliche Zusammensetzung des Produktes wiederspiegelt.“ Foto: MLR, Joachim E. Röttgers
Abwägen, Annähern, Austauschen und Dazulernen sind die Strategien, mit denen die amtliche Überwachung dem Einsatz von Nanomaterialien in Kosmetika begegnet. Für Verbraucher sind das keine schlechten Nachrichten. „Gesundheitliche Risiken durch Kosmetika gehen nach unseren Erfahrungen vor allem von verbotenen Substanzen und Mikroorganismen aus. Nanomaterialien fallen eher bei Fragen der Kennzeichnung und der Täuschung auf“, ordnet Dr. Gerd Mildau die Problemlagen ein. Die risikoorientierte Kontrolle der Marktteilnehmer hat sich bewährt. „Vor der amtlichen Überwachung gibt es kein Geschäftsgeheimnis, wir haben also Einblick in alle Rezepturen und überprüfen auch die Zusammensetzung und Sicherheit der Rohstoffe. Die umfangreichen Beschreibungen, die die Hersteller für alle eingesetzten Inhaltsstoffe und auch die Nanomaterialien machen müssen, helfen uns, nach dem Richtigen zu suchen und wenn nötig schnell zu reagieren. Gemeinsam mit den Experten anderer Einrichtungen werden wir über kurz oder lang auch standardisierte Prüfverfahren für die Routine-Analytik von Nanomaterialien entwickelt haben“, schaut der Kosmetikexperte des CVUA zuversichtlich in die Zukunft. Foto: Jorma Bork /pixelio.de