Innovative Testverfahren zur Toxizität von Nanopartikeln
Im Rahmen des Projekts DIPNA (Development of an integrated platform for nanoparticle analysis to verify their possible toxicity and the eco-toxicity) wurden mehrere technische Innovationen für Toxizitätsprüfungen entwickelt. Hierfür wurden u.a. NP mit Zellkulturen in Kontakt gebracht, NP-Trockensprays wiederholt in die Umgebungsluft gesprüht, zelluläre Veränderungen überwacht und die potenzielle Toxizität gemessen. Die Forscher analysierten Effekte der vier Elemente Kobalt, Gold, Cer und Eisenoxid in Nanopartikelform (einmal in wässriger Lösung, einmal in trockenem Zustand) an sechs menschlichen Standardzelllinien und einer Mauszelllinie. Bei keiner der Zelllinien wurden bei Kontakt mit den vier NP weder in wässriger Lösung noch in trockenem Zustand negative Effekte auf Lebensfähigkeit, Proliferation oder Induzierung von programmiertem Zelltod (Apoptose) festgestellt. Auch beobachtete man keine dosisabhängigen Effekte auf die ausgewählten immunologischen Biomarker (als Hinweis auf eine spezifische Immunantwort im Zusammenhang mit der jeweiligen Substanz) im Zeitraum der In-vitro-Tests. Schließlich blieben auch Veränderungen der Genexpression bei inflammationsassoziierten Genen nach akuter oder chronischer NP-Exposition aus. Durchgeführt wurde ein Assay zur Beurteilung der Effekte einer NP-Exposition auf die Produktion freier Radikaler bzw. reaktiver Sauerstoffspezies (reactive oxygen species, ROS), welche trotz ihrer vielen positiven Aspekte auch die Zellfunktion (DNA und RNA) schädigen und das Apoptoseverhalten beeinflussen können. Lediglich Kobalt-NP führten zur dosisabhängigen Vermehrung freier Radikaler, die möglicherweise auf die Freisetzung toxischer Kobaltionen in Kultur zurückzuführen ist. DIPNA trug damit wesentlich zur Weiterentwicklung von Toxizitätsanalysen an NP bei. Weitere Forschungen zu Effekten von NP auf tierische und menschliche Gewebeproben können helfen, konkretere Aussagen zur Toxizität von NP zu machen. Obwohl die NP-Toxikologie noch in den Kinderschuhen steckt, sind schnelle Fortschritte ein Muss, um mit der rasanten Entwicklung in der Nanotechnologie mitzuhalten, ohne die Sicherheit von Arbeitern, Endnutzern und Umwelt zu gefährden. DIPNA lieferte eine Reihe von Methoden zur Beschleunigung dieser Entwicklung.
