Wissenschaft unter der Haut: Experimente mit Tätowierfarben Teach article

Übersetzt von Veronika Ebert. Warum nicht Experimente mit Tätowierfarben durchführen, um die Bedeutung von Naturwissenschaften für Schülerinnen und Schüler erlebbar zu machen?

In den letzten Jahren sind Tätowierungen unter jungen Menschen immer populärer geworden. Warum? Mögliche Motive sind: Spaß zu haben, ein Statement zur eigenen Persönlichkeit abzugeben, oder der Gruppendruck von Gleichaltrigen. Die Entscheidung für eine Tätowierung sollte allerdings nicht ausschließlich nach sozialen oder ästhetischen Gesichtspunkten erfolgen. Wichtig sollte auch sein, potentielle Gesundheitsgefahren von Tätowierfarben  zu berücksichtigen, oder Gefahren durch eine unsaubere Arbeitsweise beim Tätowieren für die Entscheidung heranzuziehen.  Zu bedenken sind auch die möglichen Kosten, die durch die Entfernung der Tätowierung in späteren Lebensalter anfallen könnten. Berücksichtigt werden sollte auch das gesetzliche Mindestalter von Jugendlichen, für eine Tätowierung ohne Einwilligung der Eltern.

Alle Formen des Tätowierens fußen auf zahlreichen wissenschaftlichen Erkenntnissen: von den biochemischen Wirkungen der Tätowierfarbe bis zur Chemie der Farbstoffe. Um die Bedeutung wissenschaftlicher Inhalte für Schülerinnen und Schüler erlebbar zu machen, wurden für Schüler/innen der Unterstufe Unterrichtseinheiten mit Experimenten zum Tehmenkreis Tätowierung entwickelt (Stuckey et al, 2013; Stuckey & Eilks, 2014; Stuckey & Eilks, 2015). Im Anschluss werden vier dieser Experimente vorgestellt. Sie beschäftigen sich mit der Untersuchung der Zusammensetzung und der thermischen Stabilität von Tätowierfarben.

tattoo inks
Abbildung von The Dame. Bildquelle: Wikimedia Commons

Nachweis von Metallionen in Tätowierfarben

Einige der Inhaltsstoffe von Tätowierfarben, wie z.B. Schwermetalle, können gesundheitsschädlich sein. Verschiedene Metalle in Tätowierfarben können mit einer einfachen Flammenprobe nachgewiesen werden.

Materialien

flame test
Flammenfärbung durch blaue
Tätowierfarbe.

Mit freundlicher Genehmigung
der Autoren

Jede Gruppen von Schüler/innen benötigt:

  • Holzspäne
  • Bunsenbrenner
  • Tiegelzange
  • eine Auswahl verschiedener Tätowierfarben (unterschiedliche Farben und Marken)

Arbeitsablauf

  1. Einen Holzspan in einen kleinen Tropfen Tätowierfarbe eintauchen.
  2. Den Span mit einer Tiegelzange in die Flamme eines Bunsenbrenners halten.
  3. Die Farbe der Flamme beobachten. Sie hängt von der Art des Metallions in der Tinte ab. So führt blaue Tinte aufgrund des Kupfergehalts normalerweise zu einer grünen Flammenfärbung.
  4. Um das Experiment mit einer anderen Tinte zu wiederholen, das Ende des Spans abschneiden oder einen neuen verwenden.
  5. Vermutungen anstellen, welche Metalle in der jeweiligen Tinte enthalten sein könnten.

Diskutieren Sie mit Ihren Schüler/innen, ob durch die nachgewiesenen Metalle Allergien oder anderen Gefahren verursacht werden können. Rote Tinten enthalten beispielsweise Chromsalze. Diese verursachen häufig u allergischen Reaktionen.

Nachweis der Tintenbestandteile

blue ink
Phthalocyaninblau (CI
74160)
.
Mit freundlicher Genehmigung
von Nicola Graf

Die europäische Gesetzgebung berücksichtigt Chemikalien für Tätowierungen in ihren Regelwerken, diese wurden  jedoch nicht von allen Mitgliedsstaaten unterzeichnet. In Ländern wie Deutschland müssen Tätowierfarben zugelassen und ihre Inhaltsstoffe verständlich gekennzeichnet werden. Trotzdem entsprechen nicht alle Fabrikate diesen Anforderungen. Viele Tätowierfarben können – obwohl sie in Deutschland gar nicht zugelassen sind –  preisgünstig über das Interent bestellt werden. Tinten, die verständlich gekennzeichnet sind, sind besser für die Untersuchung der Inhaltsstoffe durch Schülerinnen und Schüler geeeignet.

  1. Die in den Tinten enthalten und auf den Etiketten angeführten Farbstoffe,  inklusive der CI-Nummern, notieren.
  2. Den Colour Indexw1 als Online-Referenz-Datenbank für Farbstoffe und Pigmente heranziehen, um die Chemikalien zu identifizieren. Bei  CI 74160, einem Farbstoff, der in blauen Tätowierfarben enthalten ist, handelt es sich z.B. um das Pigment Phthalocyaninblau, einen Kupferkomplex.
  3. Wie passen die Ergebnisse zu den Befunden der Flammenprobe, die im letzten Experiment durchgeführt worden ist?
  4. Was lässt sich über diese Pigmente in Erfahrung bringen? Gibt es irgendwelche gesundheitliche Bedenken? Wofür können die Pigmente noch verwendet werden? Einige für die Tätowierung verwendete Pigmente sind z.B. auch Bestandteile von Autolacken.

Könnte es problematisch sein, wenn die untersuchten Tätowierfarben nicht vollständig gekennzeichnet sind?

Stabilität der Tätowierfarben

Students can also investigate the thermal stability of different tattoo inks. It is important that the inks are thermally stable to avoid changes once they are tattooed into the skin.

Materialien

heat stability
Rote Tätowierfarbe, die 30
Sekunden erhitzt worden ist.

Mit freundlicher Genehmigung
der Autoren.
  • Porzellantiegel mit Deckel
  • Tiegelzange
  • Dreibein
  • Metallgitter
  • Bunsenbrenner
  • eine Auswahl von Tätowierfarben

Arbeitsablauf

  1. Einen Tropfen Tinte in den Porzellantiegel geben.
  2. Den Tiegel abdecken und auf das Gitter über einen Bunsenbrenner stellen.
  3. Den Tiegel 30 Sekunden lang erhitzen, dann mit der Tiegelzange von der Flamme nehmen.
  4. Deckel abnehmen und Veränderungen im Aussehen des Tintentropfens feststellen.
  5. Mit den anderen Tinten wiederholen.

Viele Tätowierfarben sind ziemlich hitzefest, während andere in eine schmutzig braune Masse zerfallen. Einige der im Internet preiswert gekauften Tinten haben sich bei unseren  Schülerexperiemnten rasch zersetzt. Es gibt auch Berichte, dass einige Tinten  ihre Farbe durch Bestrahlung mit Sonnenlicht verlieren.

Untersuchung des Einflusses auf die Aktivität von Enzymen

Mögliche Auswirkung von Tätowierfarben auf die Gesundheit können ermittelt werden, indem ihr Einfluss auf die Aktivität von Enzymen erhoben  wird.

Materialien

  • Bechergläser
  • Petrischalen
  • wässrige Waserstoffperoxidlösung (3%)
  • rohe Kartoffel
  • eine Auwahl verschiedener Tätowierfarben, mit Wasser auf eine dünne, wasserähnliche Konsistenz verdünnt

Arbeitsablauf

  1. Kartoffel vorsichtig in etwa 1cm3 große Stücke zerteilen.
  2. Ein Kartoffelstück in eine der verdünnten Tätowierfarben tauchen und 10-15 min darin belassen.
  3. Kartoffelstück entnehmen und in eine Petrischale mit Wasserstoffperoxidlösung legen.
  4. Beobachten, was passiert.
  5. Mit den anderen Tinten wiederholen.
  6. Ein Stück Kartoffel, das nicht mit Tinte behandelt worden ist, in eine  mit Wasserstoffperoxid  vollgeüllte Petrischale legen.
    Kartoffeln enthalten das Enzym Katalase, das den Abbau von Wasserstoffperoxid in Wasser und Sauerstoff katalysiert. Das Kartoffelstück, das nicht mit Tätowierfarbe behandelt worden ist, wird stark mit der Wasserstoffperoxidlösung reagieren, die Lösung wird durch die Entstehung von Sauerstoff aufschäumen. Da viele in Tätowierfarben enthaltene Metallionen (wie z.B. Kupfer) die Aktivität der Katalase hemmen können, wird die Stärke der Reaktion des behandelten Kartoffelstücks von der jeweiligen Tinte abhängen.
  7. Wie könnte der bei den Kartoffelstücken beobachtete Effekt auf den menschlichen Körper übertragen werden? Sind diese Wirkungen bedenklich?

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References

Web References

  • w1 – Der Colour Index ist eine Online-Referenz-Datenbank für Farbstoffe und Pigmente.

Resources

  • Deutschspprachige Versuchsanweisungen für dieses und weitere Experimente können frei von der Profiles Bremen-Webseite heruntergeladen werden.
  • Vollständige deutschsprache Unterrichts- und Lernmaterialien für diese Versuche bieten folgende Quellen:
  • Stuckey M, Eilks I (2014) Tätowierungen – Chemie, die unter die Haut geht. RAABits Chemie Sekundarstufe I, February: 1-30

Author(s)

Marc Stuckey unterrichtet am IGS Wilhelmshaven (Gesamtschule) in Deutschland. Zuvor hat er als Student in der Forschungsgruppe für Chemie von Ingo Eilks’ (Universität Bremen) mitgearbeitet. Diese Unterrichtseinheiten wurden von beiden gemeinsam entwickelt. Dank geht an die großzügige Unterstützung durch das von der europäischen Union finanzierte  Profiles Projekt im Rahmen des 7. Rahmenprogamms zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung, und Wissenschaft und Gesellschaft unter der Projektnummer 266589.


Review

Auch wenn nicht jede/r eine hat, haben Tätowierungen in den letzten Jahren doch deutlich zugenommen. Sich zu tätowieren wird von manchen Jugendlichen als Initiationsritus für das Erwachsenwerden angesehen. Die Experimente von Stuckey und Eilks zeigen weitere Aspekte von Tätowierungen auf, die von Schüler/innen bedacht werden sollten, wenn sie sich für oder gegen eine Tätowierung entscheiden, z.B. die Frage nach der Zusammensetzung der Tinten, die beim Tätowieren in die Haut eingebracht werden.

Das Thema Tätowierung eignet sich als Beispiel für den naturwissenschaftlichen Unterricht, um die Praxisrelevanz chemischer Analysemethoden und toxikologischer Studien aufzuzeigen. Wenn die Lösungen vorhanden sind, können in Schullaboratorien auch papier- und dünnschichtchromatographische Versuche  durchgeführt werden. In dem Artikel werden auch Fragen zu gesetzlichen Regelungen von frei erhältlichen Chemikalien aufgeworfen, die als Forschungsaufgabe für Schülerinnen und Schüler geeignet sind. Diese Untersuchungen bieten die Möglichkeit, über persönliche, gesetzliche und  gesundheitliche Aspekte im Zusammenhang mit Tätowierungen zu diskutieren. Daraus könnten sich auch Gespräche über das eigne Selbstbild, den Gruppendruck von Gleichaltrigen und zur Entscheidungsfindung entwickeln.  Um Einblick in weitere seelsorgerische Fragen zu bekommen, sind Naturwissenschaftslehrkräfte, die solche Experimente durchführen lassen,  gut beraten, Kontakt mit Kollegen/innen aus den Bereichen Persönlichkeitsbildung, Soziales, Gesundheitlichen oder Gesellschaft aufzunehmen bzw. diese aktiv einzubinden.


Matthew Fletcher, Kingswood School, GB




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