In-vitro-Toxizitätsstudie an Silbernanopartikeln

Aufgrund ihrer Größe und physikalischen Eigenschaften können Nanopartikel über Endozytose ins Epithel eindringen. Da das Einsatzspektrum von Silbernanopartikeln vielfältig und die kommerzielle Bedeutung enorm ist, müssen Toxizitätsrisiken genauestens geprüft werden, dem sich nun das Projekt NANOTRAFFIC widmete.

Die Forscher generierten aus Regenbogenforellen die polarisierte Darm-Leber-Zelllinie RTgutGC. An dem Darm-Leber-Zellkultursystem wurde der Transport durch das Darmepithel untersucht und die Wirkung auf die darunter liegenden Leberzellen beurteilt. An dem Modell konnten in vitro auch Unterschiede bei der Aufnahme von NP in der apikalen und basolateralen Membran untersucht werden.

NANOTRAFFIC setzte Citrat-beschichtete Ionen-produzierende Silber-Nanopartikel (19 nm) und ungelöste Titanoxid-Nanopartikel (21 und 25 nm) ein und prüfte die Lebensfähigkeit der Zellen anhand der Stoffwechselaktivität und Membran- sowie Lysosomintegrität. Die Zytotoxizität sowohl von Silber-NP als auch Ionen war in aminosäuren- und proteinfreien Medien stark erhöht. Zumeist beeinträchtigten die Nanopartikel die Integrität des Lysosoms, da sie direkt in die Lysosomen vordrangen, wie im Rasterelektronenmikroskop deutlich wurde. Bei einer 24-stündigen Exposition von 1 Mikrometer großen Silber-NP war keine toxische Wirkung auf die RTgutGC-Zellen feststellbar, 10 Mikrometer große NP senkten jedoch die Lebensfähigkeit um 15 %. Titanoxid-Nanopartikel wiederum wurden von Zellen aufgenommen und akkumulierten sich in den Endosomen ohne nachweisbare Toxizität.

Die intrazelluläre Konzentration von Spurenelementen (Kupfer, Zink und Eisen) wurde zusammen mit Metallkonzentrationen (Silber) gemessen. An der intrazellulären Konzentration der Spurenelemente ließen sich transkriptionelle und post-translationale Veränderungen charakterisieren, die auf eine Metall-NP-Exposition zurückgehen. Während Silberionen bekanntermaßen durch Kupfertransporterproteine transportiert werden, zeigte das Projekt, dass Silber-NP nicht die Kupfer-Homöostase verändern. Damit können die im Projekt generierten Daten Umweltverträglichkeitsprüfungen zur Exposition von Metall-NP vereinfachen.