Möglichen Gefahren der Nanopartikel auf der Spur

Foto: Ein Hemdchen aus weißem Papier gefaltet

Schmutz abweisende Hemden, kratzfeste Beschichtungen oder effektiverer Sonnenschutz - die Nano-Produktepalette ist lang. Doch ist noch unklar, was Nanopartikel möglicherweise für Auswirkungen auf den Köper haben könnten. Peter Wick, Arie Bruinink und Kollegen an der Empa beschäftigen sich mit Nanotoxikologie.

Ziel der Forscher war es, ein schnelles und einfaches Testsystem zu entwickeln, um eine erste Abschätzung der Toxizität von Nanopartikeln zu erhalten ohne auf Tierversuche zurückzugreifen. Ein idealer Kandidat hierfür sind Zellkulturen, wie sie auch bei Toxizitätstests von Chemikalien zum Einsatz kommen.

Das Team hat nun sieben industriell wichtige Nanopartikel auf ihre zelltoxische Wirkung untersucht - von dem als harmlos geltenden Siliziumoxid, das schon seit langem als Nahrungsmittelzusatz etwa in Ketchup verwendet wird, über Titan- und Zinkoxid, das in Kosmetika zum Einsatz kommt, bis hin zu Cer- und Zirkonoxid aus der Elektronikindustrie. Zum Vergleich testeten die Forscher Asbestfasern, deren toxische Wirkung auf Zellen bestens bekannt und untersucht ist.

Als Versuchskaninchen benutzten die Forscher Zelllinien zweier Zelltypen: menschliche Lungenzellen und Mausfibroblasten. Der Stoffwechsel der Zellen, deren Teilungsrate sowie ihr Erscheinungsbild unter dem Mikroskop diente den Forschern als Gradmesser für den Gesundheitszustand der Zellen.

Zwischen Asbest und Siliziumoxid konnte das Team eine Art "Toxizitätsrangliste" aufstellen: Während Eisen- und Zinkoxidpartikel den menschlichen Lungenzellen erheblich zusetzen, erwies sich Trikalziumphosphat, das bei medizinischen Implantaten zum Einsatz kommt, als ähnlich verträglich wie Siliziumoxid. Titanoxid, Ceroxid und Zirkonoxid haben den Zellstoffwechsel zwar kurzfristig beeinträchtigt, waren aber deutlich weniger toxisch als Asbest. Insgesamt reagierten die menschlichen Lungenzellen deutlich empfindlicher auf die Nanopartikel als Mausfibroblasten.

COMPAMED.de; Quelle: Empa. Materialforschung und Technologie